石(shi)灰石(shi) - 石(shi)膏(gao)湿(shi)法(fa)烟气(qi)脱(tuo)(tuo)硫工艺是目前电厂中技术相对***成(cheng)熟、应用***为广泛(fan)的烟气(qi)脱(tuo)(tuo)硫方(fang)(fang)法(fa),被广泛(fan)应用于1000MW 燃煤(mei)发电机(ji)组。随着全球污(wu)染问(wen)题(ti)的日益严峻,我国(guo)不(bu)断(duan)地提(ti)高了(le)大气(qi)排放标(biao)准,伴随着《燃煤(mei)电厂超(chao)低排放改造计划》实施的不(bu)断(duan)深(shen)入(ru),脱(tuo)(tuo)硫系(xi)(xi)统稳(wen)定、高效(xiao)的运行(xing)变得尤为重要,所以脱(tuo)(tuo)硫系(xi)(xi)统后续的发展方(fang)(fang)向必将(jiang)沿着精细化(hua)、专业化(hua)发展。吸收(shou)塔(ta)浆液起泡往(wang)往(wang)会(hui)伴随着吸收(shou)塔(ta)溢(yi)流,造成(cheng)吸收(shou)塔(ta)液位异常、环境污(wu)染及(ji)(ji)设备腐蚀等问(wen)题(ti)。基于此(ci),本文简要阐述了(le)脱(tuo)(tuo)硫系(xi)(xi)统中吸收(shou)塔(ta)产(chan)生泡沫的原因及(ji)(ji)影(ying)响因素(su),并提(ti)出具有针对性(xing)的预防及(ji)(ji)解决方(fang)(fang)法(fa)。
1 泡沫生成原因及影响因素
泡(pao)(pao)沫(mo)是(shi)(shi)气(qi)(qi)泡(pao)(pao)分散在液(ye)(ye)(ye)体(ti)(ti)中(zhong)(zhong)所形(xing)成(cheng)的(de)(de)彼此(ci)之间以(yi)液(ye)(ye)(ye)膜隔离的(de)(de)多(duo)孔膜状多(duo)分散体(ti)(ti)系(xi)。正(zheng)常(chang)情况下(xia)泡(pao)(pao)沫(mo)生成(cheng)非常(chang)容(rong)易的(de)(de)原(yuan)因有(you)以(yi)下(xia)3个(ge)方面。***个(ge)是(shi)(shi)浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)表面活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)或者类似活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)的(de)(de)成(cheng)分,而表面活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)在工业(ye)中(zhong)(zhong)通常(chang)被用(yong)作起泡(pao)(pao)剂(ji)(ji),因此(ci),当(dang)浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)表面活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)或类似活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)的(de)(de)成(cheng)分,活(huo)性(xing)剂(ji)(ji)处(chu)于气(qi)(qi)体(ti)(ti)、液(ye)(ye)(ye)体(ti)(ti)分界面,通入(ru)(ru)空(kong)(kong)气(qi)(qi)后(hou),气(qi)(qi)泡(pao)(pao)受到浮力影响,浮出水(shui)(shui)面后(hou)形(xing)成(cheng)气(qi)(qi)泡(pao)(pao)。控(kong)制(zhi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)的(de)(de)进(jin)入(ru)(ru)不能可减少或消除气(qi)(qi)泡(pao)(pao)的(de)(de)产生,其(qi)原(yuan)因是(shi)(shi)由于石(shi)灰石(shi) - 石(shi)膏(gao)湿法脱(tuo)硫工艺的(de)(de)原(yuan)理。吸收(shou)塔(ta)中(zhong)(zhong),吸收(shou)浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)主(zhu)要(yao)成(cheng)分是(shi)(shi)石(shi)灰石(shi),烟气(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de) SO2和浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de) CaCO3在氧化(hua)(hua)空(kong)(kong)气(qi)(qi)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)下(xia),反应(ying)(ying)生成(cheng)二(er)(er)(er)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao),其(qi)反应(ying)(ying)如式(1)所示,二(er)(er)(er)氧化(hua)(hua)硫被脱(tuo)除,二(er)(er)(er)水(shui)(shui)石(shi)膏(gao)经脱(tuo)水(shui)(shui)装置后(hou)回收(shou)。因此(ci)受反应(ying)(ying)机(ji)理的(de)(de)影响,吸收(shou)塔(ta)内要(yao)吹(chui)入(ru)(ru)足量的(de)(de)氧化(hua)(hua)空(kong)(kong)气(qi)(qi)以(yi)保证脱(tuo)硫系(xi)统的(de)(de)有(you)效运行,空(kong)(kong)气(qi)(qi)的(de)(de)吹(chui)入(ru)(ru)导致了溶(rong)液(ye)(ye)(ye)气(qi)(qi)泡(pao)(pao),此(ci)为(wei)第(di)二(er)(er)(er)个(ge)原(yuan)因。第(di)三个(ge)是(shi)(shi)机(ji)械搅(jiao)动(dong)导致的(de)(de)气(qi)(qi)泡(pao)(pao)生成(cheng),吸收(shou)塔(ta)中(zhong)(zhong)部(bu)分旋转部(bu)件搅(jiao)动(dong)浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)以(yi)及循环泵作用(yong)下(xia)的(de)(de)浆(jiang)液(ye)(ye)(ye)均(jun)较容(rong)易产生气(qi)(qi)泡(pao)(pao)。
研究表(biao)(biao)明,泡(pao)沫(mo)稳定性的(de)(de)影响(xiang)(xiang)因素有 :表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)张力(li)、溶(rong)液表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)黏度、溶(rong)液泡(pao)沫(mo)双(shuang)气(qi)(qi) - 液界(jie)面(mian)(mian)(mian)结(jie)构(gou)液膜弹性、气(qi)(qi)体通过双(shuang)气(qi)(qi) -液界(jie)面(mian)(mian)(mian)结(jie)构(gou)液膜的(de)(de)扩散(san)、双(shuang)气(qi)(qi) - 液界(jie)面(mian)(mian)(mian)结(jie)构(gou)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)电(dian)荷的(de)(de)影响(xiang)(xiang)、溶(rong)液中(zhong)杂质(zhi)分子结(jie)构(gou)的(de)(de)影响(xiang)(xiang)等。在烟(yan)气(qi)(qi)脱硫(liu)中(zhong),上述因素中(zhong)公认(ren)的(de)(de)***主要的(de)(de)有2个,分别为气(qi)(qi)泡(pao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)张力(li)和(he)溶(rong)液表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)黏度。当(dang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)张力(li)越(yue)小,溶(rong)液表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)黏度越(yue)大,泡(pao)沫(mo)越(yue)容易生成。因此增大表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)张力(li)和(he)减小表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)黏度即(ji)可解决泡(pao)沫(mo)易生成的(de)(de)问题。
2 吸收(shou)塔浆液起泡溢流原(yuan)因分析
在分析吸(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)内浆(jiang)液(ye)起泡(pao)溢(yi)流之前,首先应明确(que)浆(jiang)液(ye)泡(pao)直接导致(zhi)了(le)浆(jiang)液(ye)溢(yi)流,因浆(jiang)液(ye)起泡(pao),工作(zuo)人员无(wu)法准确(que)获取浆(jiang)液(ye)的准确(que)位置,造成了(le)吸(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)内出(chu)现虚假(jia)液(ye)位的问题。就(jiu)目前的吸(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)液(ye)位获取方式来看,差压变送器测量计(ji)算法用(yong)的较多,其(qi)基(ji)本原理(li)公式如式(2)所示(shi)。
式中,H 为(wei)吸收塔内浆(jiang)液液位(wei);p 为(wei)压力(li)变送(song)器(qi)的(de)测量值;ρ 为(wei)取样处浆(jiang)液密度 ;g 为(wei)重(zhong)力(li)常(chang)数。
使用此方法(fa)测(ce)(ce)量(liang)(liang)起泡(pao)(pao)的(de)浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei),测(ce)(ce)量(liang)(liang)值和实(shi)际(ji)值可相差1~2m。其(qi)原(yuan)因(yin)是由于浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)受自(zi)身(shen)重力(li)的(de)影(ying)响(xiang),浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)密度自(zi)上而下越(yue)来(lai)越(yue)大(da),但绝(jue)大(da)部分工作人(ren)员目前的(de)浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)取样位(wei)置都在浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)底部,而取样处密度较(jiao)大(da),根据公式可知,计算液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)势必会比实(shi)际(ji)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)位(wei)低(di),***终造成浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)溢(yi)流问(wen)题的(de)发(fa)生。由于浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)溢(yi)流的(de)直接原(yuan)因(yin)是由于浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)起泡(pao)(pao),因(yin)此分析浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)起泡(pao)(pao)原(yuan)因(yin)并针(zhen)(zhen)对(dui)这些原(yuan)因(yin),制订有针(zhen)(zhen)对(dui)性(xing)的(de)措施,即可有效(xiao)地(di)预(yu)防及缓解浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)溢(yi)流。根据目前的(de)运行(xing)情况进行(xing)分析,得出(chu)造成浆(jiang)(jiang)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)起泡(pao)(pao)的(de)原(yuan)因(yin)主要有以下几个方面。
1)石灰石杂质偏多(duo)。如果石灰石中(zhong)氧(yang)化(hua)镁的(de)(de)含量(liang)较高(gao)(一般正常(chang)使用的(de)(de)石灰石中(zhong)氧(yang)化(hua)镁的(de)(de)含量(liang)在1% 左(zuo)右(you)),而镁离子的(de)(de)溶解(jie)度又高(gao)于钙(gai)离子,因此当镁离子进入浆(jiang)液(ye)(ye)并溶于浆(jiang)液(ye)(ye)中(zhong)后,就会提高(gao)浆(jiang)液(ye)(ye)中(zhong)溶解(jie)盐的(de)(de)含量(liang),从而导致(zhi)浆(jiang)液(ye)(ye)中(zhong)新出现的(de)(de)气泡弹性(xing)更好,稳定(ding)性(xing)更佳,***终导致(zhi)泡沫量(liang)的(de)(de)异常(chang)。
2)溢(yi)流(liu)管(guan)(guan)防(fang)虹(hong)吸(xi)门(men)设计(ji)不符(fu)合使用标准,过(guo)小的防(fang)虹(hong)吸(xi)门(men)不仅在溢(yi)流(liu)发生时(shi)无法有效破(po)坏虹(hong)吸(xi)问题,而(er)且容易阻(zu)塞管(guan)(guan)道,导致(zhi)维(wei)护成本的增加。
3)脱硫系(xi)(xi)统中废(fei)水(shui)清理(li)不及时、不合(he)理(li),导致(zhi)了系(xi)(xi)统中循环水(shui)水(shui)质不达标,杂质较多。因此在条件允(yun)许或预算(suan)足够的情况下投(tou)入(ru)废(fei)水(shui)处(chu)理(li)系(xi)(xi)统,废(fei)水(shui)经(jing)处(chu)理(li)后(hou)达到(dao)国家排放标准后(hou),定(ding)期外排。
4)除(chu)(chu)(chu)雾(wu)器(qi)(qi)(qi)(qi)出现堵(du)塞故障,不能(neng)有效的(de)(de)消除(chu)(chu)(chu)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)。吸(xi)收塔内(nei)除(chu)(chu)(chu)雾(wu)器(qi)(qi)(qi)(qi)主要被用(yong)(yong)于烟气出口位(wei)置残留液体(ti)的(de)(de)吸(xi)除(chu)(chu)(chu)和(he)一(yi)(yi)定的(de)(de)消除(chu)(chu)(chu)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)作用(yong)(yong),其原理是(shi)除(chu)(chu)(chu)雾(wu)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)冲洗(xi)水能(neng)在(zai)一(yi)(yi)定程(cheng)度上压(ya)制(zhi)和(he)破坏泡(pao)(pao)(pao)沫(mo),而控制(zhi)了(le)泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)层的(de)(de)厚(hou)度,溢流现象即得到了(le)很好的(de)(de)避免。因(yin)此当除(chu)(chu)(chu)雾(wu)器(qi)(qi)(qi)(qi)出现堵(du)塞故障时,缺少了(le)一(yi)(yi)股(gu)压(ya)制(zhi)和(he)破坏泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)力量,泡(pao)(pao)(pao)沫(mo)增(zeng)大增(zeng)厚(hou),提高了(le)浆液溢流的(de)(de)发生(sheng)几率。
5)电(dian)除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)末级除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)振动频(pin)率(lv)(lv)也是影响浆液起泡的(de)(de)一大重要(yao)原(yuan)因(yin)。由于电(dian)除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)末端除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)主(zhu)要(yao)用来吸收(shou)细(xi)灰(hui),细(xi)灰(hui)易(yi)飞(fei)扬(yang),因(yin)此若电(dian)除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)前后振打频(pin)率(lv)(lv)一样的(de)(de)话,极易(yi)造成细(xi)灰(hui)飞(fei)扬(yang),不仅会(hui)导致烟气排放时(shi)粉尘(chen)(chen)超(chao)标,而且当(dang)大 量的(de)(de)粉尘(chen)(chen)进入吸收(shou)塔浆液中(zhong)时(shi),浆液表面张力变大,造成泡程学、信息反馈理论等(deng)方面应用到其中(zhong),以此构建一个完善的(de)(de)设备(bei)全(quan)周期的(de)(de)维(wei)修防护系统,为化工设备(bei)运行的(de)(de)稳(wen)定性(xing)和安全(quan)性(xing)提(ti)供了基础(chu)性(xing)的(de)(de)保障(zhang)。沫厚度增加(jia),提(ti)高溢流发生(sheng)的(de)(de)概率(lv)(lv)。电(dian)除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)前后端除(chu)(chu)尘(chen)(chen)器(qi)(qi)振打频(pin)率(lv)(lv)应有所(suo)差异,调(diao)整的(de)(de)标准具体根据生(sheng)成石膏的(de)(de)品质(zhi)及(ji)颜色进行调(diao)整。
6)脱硫系统正(zheng)常运行时,由(you)于反应机理,需(xu)要鼓入一定量的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)空(kong)气,但氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)空(kong)气的(de)量突然改变时极易(yi)造(zao)成浆液起泡(pao),这种(zhong)现象多发(fa)生于氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)风机突然跳(tiao)闸(zha)时,跳(tiao)闸(zha)后(hou)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)风量骤减,打破了吸收(shou)塔内原有的(de)气 - 液平衡(heng),并由(you)此(ci)造(zao)成浆液起泡(pao),***终出现溢流问(wen)题。
7)燃煤锅炉(lu)中煤粉(fen)(fen)燃烧不充分时(shi),就会有部分碳(tan)粉(fen)(fen)随着(zhe)烟气(qi)进入吸(xi)收(shou)塔内,当进入吸(xi)收(shou)塔内的烟气(qi)中碳(tan)粉(fen)(fen)含(han)量大于7%时(shi),吸(xi)收(shou)塔内发生起泡溢流问题的频率(lv)就会大幅提高。
3 浆液起泡溢流(liu)的(de)危(wei)害
1)当吸(xi)收塔内出现起泡(pao)问题时,随(sui)着(zhe)气泡(pao)越(yue)来越(yue)多,导致形成(cheng)泡(pao)沫层并越(yue)来越(yue)厚(hou),势(shi)(shi)必会压缩吸(xi)收塔内浆(jiang)(jiang)液反应区的空间(jian),增加(jia)了(le)浆(jiang)(jiang)液脱(tuo)硫(liu)的负荷,脱(tuo)硫(liu)效率明显降低。单位体积内的浆(jiang)(jiang)液若(ruo)长时间(jian)超负荷工作(zuo),势(shi)(shi)必会增加(jia)浆(jiang)(jiang)液中(zhong)(zhong)亚硫(liu)酸(suan)盐(yan)的浓(nong)度(du),而亚硫(liu)酸(suan)盐(yan)浓(nong)度(du)的提高又(you)会增加(jia)泡(pao)沫厚(hou)度(du),导致脱(tuo)硫(liu)系(xi)统陷(xian)入(ru)死(si)循(xun)环中(zhong)(zhong)。
2)当吸收塔(ta)内泡沫过多造(zao)成(cheng)(cheng)溢(yi)流(liu)问题时(shi),吸收塔(ta)前后连接设(she)备及管道均会(hui)(hui)受到腐蚀(shi),当设(she)备、管道长时(shi)间存(cun)在于(yu)腐蚀(shi)的环(huan)境中时(shi),轻则磨穿管道,造(zao)成(cheng)(cheng)漏烟问题,重则造(zao)成(cheng)(cheng)前后设(she)备的损坏,导致(zhi)脱硫(liu)系统无(wu)法正常(chang)运转,***终造(zao)成(cheng)(cheng)停工停产(chan)。如溢(yi)流(liu)后会(hui)(hui)导致(zhi) GGH 无(wu)法正常(chang)对烟气进行换(huan)热处理,溢(yi)流(liu)严重时(shi)会(hui)(hui)堵塞 GGH,增加升压风机和引风机的工作负(fu)荷,***终会(hui)(hui)导致(zhi)炉(lu)膛无(wu)法维持(chi)负(fu)压。
3)起泡(pao)溢流(liu)(liu)会(hui)使石膏排(pai)出泵(beng)工(gong)作时(shi)排(pai)出大(da)量气泡(pao),导(dao)致泵(beng)工(gong)作电流(liu)(liu)的不稳定(ding),***终会(hui)造成该(gai)泵(beng)的损坏。
4 预防和缓解(jie)浆液起(qi)泡的措施
1)完善溢流管(guan)防虹(hong)吸(xi)门(men)的设计,增(zeng)大(da)虹(hong)吸(xi)管(guan)道的直径,并增(zeng)加冲洗管(guan)的设计。
2)选(xuan)择停机(ji)维护时,更改排烟管(guan)道的倾斜度(du)***一(yi)定程度(du),溢流发生时浆(jiang)液可(ke)依(yi)靠自身重(zhong)力流回***吸收内为宜。
3)烟道(dao)内加装冲洗水(shui)管道(dao),***大限度地保护设备不受浆液的(de)腐(fu)蚀。
4)吸(xi)收塔内(nei)用于补(bu)水的水质应(ying)严(yan)格(ge)把控,循环水应(ying)加强过(guo)滤 ;石(shi)灰石(shi)料(liao)中的 MgO 和 SiO2含(han)量应(ying)严(yan)格(ge)把控,超标的石(shi)灰石(shi)料(liao)坚决不使用。
5)尽可能使吸收(shou)塔内所有补充用水(shui)都经过除雾(wu)(wu)器(qi)进(jin)入塔内 ;定期分析除雾(wu)(wu)器(qi)冲洗水(shui)压。
6)条件允许的情况下(xia),废水(shui)系统(tong)应及时外排废水(shui)。
7)及时、准确地调整燃(ran)烧环(huan)境,定时清理(li)磨煤机分(fen)离器,减少(shao)颗粒超大的煤粉(fen)进入燃(ran)烧室的概(gai)率。
8)氧化(hua)(hua)风(feng)机的(de)运(yun)行状况应(ying)视吸收塔内反应(ying)情况而定,切(qie)不(bu)可长时(shi)间鼓入过(guo)量的(de)氧化(hua)(hua)空(kong)气,结合(he)***终石(shi)膏的(de)成色确(que)定氧化(hua)(hua)空(kong)气的(de)需求量,从而制订合(he)理的(de)氧化(hua)(hua)风(feng)机启停时(shi)间。
9)吸收塔内各处(chu)(chu)浆液(ye)密度不(bu)同(tong),为了使差压(ya)变送器测量法计算得到(dao)的数据(ju)更加(jia)接(jie)近(jin)真(zhen)实值,取样处(chu)(chu)应从上***下(xia)多选几处(chu)(chu)。
10)若经过(guo)上述(shu)措施后浆液仍然起泡严(yan)重,***好的解决(jue)办法是(shi)更换部分浆液。
5 结语(yu)
研(yan)究表明,在石灰石 - 石膏湿法(fa)烟气脱硫(liu)工艺中吸(xi)收(shou)塔浆(jiang)液(ye)起泡溢(yi)流(liu)不仅仅是由一(yi)个原因(yin)引起的,往(wang)往(wang)由多方面(mian)的因(yin)素造(zao)成的。当吸(xi)收(shou)塔内出现起泡溢(yi)流(liu)问题时,应(ying)及时、准确地(di)分析出造(zao)成起泡溢(yi)流(liu)的原因(yin),根据(ju)原因(yin)有针对性地(di)制(zhi)订应(ying)对措(cuo)施,及时制(zhi)止浆(jiang)液(ye)溢(yi)流(liu)的持续(xu)发生,***大限度地(di)保护连接管道及设备(bei)。