脱硫吸收塔溢流现象产生的原因及其控制措施

目 录

第一章 引言 .................................. 错误！未定义书签。 第二章

脱硫系统概况 ............................................ 2

2.1.脱硫基本工艺概述 ........................................... 2 2.2.脱硫吸收塔概述 ............................................. 2 第三章 吸收塔浆液溢流的现象、原因及影响 ........................ 3 3.1.吸收塔浆液溢流的现象 ....................................... 3 3.2.吸收塔浆液溢流的原因 ....................................... 3 3.2.1.发泡性杂质混入吸收塔浆液中 ................................................................ 4 3.2.2.脱硫用工艺水水质问题 ............................................................................ 4 3.2.3.氧化风机风量及跳闸问题 ........................................................................ 7 3.2.4.浆液扰动泵、浆液喷淋的影响 ................................................................ 8 3.2.5.工艺水中含有微生物的影响 .................................................................... 8 3.3.吸收塔浆液溢流的影响 ....................................... 8 第四章 吸收塔浆液溢流现象的控制措施 .......................... 10 第五章 结语 .................................. 错误！未定义书签。 参考文献 ........................................ 错误！未定义书签。

第二章 脱硫系统概况

2.1.脱硫基本工艺概述

基本工艺描述：由锅炉引风机来的全部烟气在动叶可调轴流式增压风机的升压作用下进入吸收塔，烟气自下向上流动，在吸收塔洗涤区（吸收区）内，烟气与由上而下喷出的雾态的石灰石吸收剂逆向接触，从而吸收其中的SO2生成CaSO3,并在吸收塔反应池中被鼓入的空气氧化成CaSO4，进而生成石膏（CaSO4·2H2O）。脱硫后的烟气经过两层除雾器将烟气中携带的大部分液滴除去，由吸收塔顶部排出，经过气-气换热器（GGH）加热后送入烟囱排入大气。

脱硫装置的烟气入口与烟囱之间设置有旁路烟道，正常运行时烟气通过脱硫装置，事故情况或脱硫装置停机检修时烟气由旁路烟道进入烟囱。

吸收剂制备车间按2×500MW机组耗量设计。采用湿式球磨机制浆方式。石灰石原料按进厂时粒度为不大于20mm考虑。石灰石料经斗式提升机、石灰石埋刮板输送机，进入石灰石储仓。吸收剂制备系统包括1台振动给料机、1台斗式提升机、1台埋刮板输送机（石灰石仓顶）、1个石灰石仓、2台称重皮带给料机，石灰石储仓的总容量按2台锅炉在BMCR工况运行3天（日利用20 h计）的石灰石耗量设计。湿式球磨机制浆系统设置两台湿式球磨机。

在吸收塔中，石灰石浆液与氧化风机鼓入的空气和吸收塔中的二氧化硫发生反应，达到了除掉烟气中的二氧化硫的目的，并且产生副产品－石膏。吸收塔配有4台浆液循环泵。石灰石浆液和除雾器的冲洗水从上而下地通过吸收塔，最后汇集到吸收塔底部。吸收塔配有2台浆液扰动泵（一运一备），使浆液保持悬浮状。

本工程设2台真空皮带脱水机，其单台容量按燃烧设计煤种时2台锅炉BMCR工况下石膏排放量的75%设计。经石膏浆液旋流器浓缩后的石膏浆液被输送至真空皮带脱水机脱水，脱水后的石膏含水率为≤10%。

本工程工艺水主要采用电厂循环水，工艺水系统设有一个工艺水箱，三台工艺水泵(设计为2运1备，目前采用1运2备的节能方式运行)，工艺水经工艺水泵输送至各工艺水用户。

本工程除雾器冲洗系统水源取自工艺水箱，由三台除雾器冲洗水泵供给（设计为2运1备，目前采用1运2备的节能方式运行），用于吸收塔除雾器冲洗和PH测量装置冲洗。除雾器布置有三层冲洗水母管，除具备定期清洗功能外，冲洗系统还具有维持脱硫FGD系统水平衡的作用。

2.2.脱硫吸收塔概述

吸收塔概述：两台500MW机组各安装一座吸收塔，单塔处理烟气量为2011212Nm3/h，吸收塔直径为φ15m，高度为40.52m，钢结构圆柱体，内衬玻璃鳞片衬里；上部分为吸收塔

和除雾器两部分，底部为循环浆池。每座吸收塔采用4台浆液循环泵(其中3台运行，1台备用)、4层喷淋层(每层喷淋层由一台浆液循环泵单独供浆)、2台罗茨式氧化风机（一运一备）、2台扰动泵（一运一备）、三层除雾器。

正常情况下，在保证出GGH净烟气SO2排放浓度﹤100mg/ m3的环保指标和脱硫效率＞95%的前提下，要调整吸收塔进水量和出水量平衡，维持吸收塔液位在一定的稳定范围。按照设计原则，吸收塔正常液位为14.8m，低液位控制在14.3m，高液位控制在15.3m。发生少量溢流时，吸收塔浆液溢流后通过吸收塔溢流管（溢流管布置在吸收塔16.15ｍ高的位置）流入至吸收塔区排水坑，再经由2台地坑泵（一运一备）打回吸收塔循环使用，这属于正常的运行状态。

第三章 吸收塔浆液溢流的现象、原因及影响

3.1.吸收塔浆液溢流的现象

吸收塔浆液间歇性溢流的现象是吸收塔溢流管能间断看到有浆液剧烈喷出，同时吸收塔排水坑液位上升趋势明显，排水坑泵运行启动间隔由1.8小时降至1小时甚至更短，而此时吸收塔液位（此数据在DCS画面终端中显示）在设计值之间，无超标现象。

3.2.吸收塔浆液溢流的原因

通过现场数据分析采集，初步判断导致吸收塔浆液间歇性溢流的根本原因为吸收塔运行中浆液循环时接触烟气，导致浆液中携带大量气泡或泡沫的产生，引起吸收塔液位计显示的液位远低于吸收塔内部的实际气液界面。再加上位于吸收塔底部的浆液扰动泵脉冲扰动或搅拌器搅拌，以及氧化空气鼓入、浆液喷淋等因素的综合影响引起得液位波动。泡沫是产生虚假液位的直接原因,现场安装的液位计在设计上为避免显示错误，共安装有三台压力变送器，且安装高度一致，压力变送器的工作原理是测量现有测点的压力，根据液体密度换算出当前液位高度，同时考虑到测点死区的影响，在此数值上增加1.5米的基础数值，从液位显示的原理可以看出，当吸收塔内部产生大量的泡沫时，由于泡沫与浆液的密度偏差极大，泡沫作用在液位计上的压力基本可以忽略不计，泡沫是不会对液位显示数值产生任何影响。结果造成吸收塔在线监测显示正常液位时，其实际液位已经到达溢流高度16.15米，最终导致浆液上部的泡沫型浆液大量溢流现象的发声。 脱硫系统吸收塔浆液起泡的原因分析如下：

3.2.1.发泡性杂质混入吸收塔浆液中

泡沫是由于表面作用而生成，它的产生是由于气体分散于液体中形成气-液的分散体，在泡沫形成的过程中，气-液界面会急剧的增加。若液体的表面张力越低，则气-液界面的面积越大，泡沫的体积也越大。吸收塔浆液中的气体与浆液连续充分地接触，由于气体是分散相，浆液是分散介质，气体与浆液的密度相差很大，所以在浆液中，泡沫很快上升到浆液表面。

正常情况下吸收塔浆液受浆液循环、扰动泵搅拌、氧化空气搅拌，其产生的泡沫稳定性高，理想状态下的吸收塔浆液可以设想为是一种纯净的液体，由于其起泡性只与其表面张力有关，液膜之间能相互连接，使形成的气泡不断扩大，最终破裂，不能形成稳定的泡沫[1] ，因此吸收塔浆液泡沫丰富、泡沫单体细小的特性，确定了起泡是由于系统中进入了其它发泡性成分，增加了气泡液膜的机械强度。可能性原因分析如下：

一是锅炉在启动、停运、正常运行过程中由于燃烧不充分而投入油枪稳定燃烧时，烟气中携带大量的未燃尽成份如：油烟、碳核、沥青质、多环芳烃等进入吸收塔，在吸收塔内与喷淋下来的石灰石浆液进行逆向接触，并发生一系列吸收、置换反应，造成吸收塔浆液有机物含量增加；

二是脱硫吸收剂石灰石中含有MgO（起泡剂），其在吸收塔浆液内与烟气中的硫酸根离子发生反应，由于镁盐的溶解度远高于钙盐，致使浆液中的镁离子、硫酸根离子升高，并产生富集，最终导致浆液化学成分超过原有设计标准，影响了石膏结晶形状、大小，同时增大了吸收塔浆液的黏度，浆液起泡现象失去控制；

三是经过机组电除尘器的烟气粉尘浓度超过系统运行标准，粉尘中携带的颗粒物，溶解后释放一些重金属（如：Hg、Mg、Cd、Zn等），而浆液中重金属离子增加后，浆液表面张力增加，从而使浆液表面起泡的机械强度提高，而定期向吸收塔内加入阴离子表面活性剂（消泡剂）并维持在一定浓度可以消除或缓解浆液泡沫现象，而通过增加脱硫废水排放量，可以降低浆液中重金属离子（如：Hg、Mg、Cd、Zn等）的含量，这是减少甚至消除泡沫的根本办法。

3.2.2.脱硫用工艺水水质问题

脱硫系统工艺水用水分为空压机冷却水回水（循环水）和来自于桥水库的生水，其水质见表一。脱硫系统正常情况下工艺水源采用循环水，当循环水塔投加季铵盐杀菌剂时或循环水补水系统故障时，将工艺水箱水源切换至生水。 表一：水质全分析报告（于桥库水）

报告日期： 2003 年 4月2 日

水质全分析报告（电厂循环水）

报告日期： 2004年03月30日

我厂循环水处理采取高浓缩倍率，并投加缓释剂、阻垢剂，其作用机理是抑制晶体的成长和结垢。阻垢剂的作用是聚合磷酸盐在水中电离后生成长链的-O-P-O-P-高价阴离子，容易吸附在微小的碳酸盐晶粒上，使晶体表面上的表面电位向负的方向移动，增大了晶粒之间的排斥力，起到分散作用，投加少量的聚合磷酸盐之后，主要干扰了碳酸钙晶体的正常生长，晶格受到扭曲，生成的碳酸钙不是坚硬的方解石晶体而是疏松、分散的软垢。缓释剂的作用是聚合磷酸盐解离出的长链聚合磷酸根阴离子通过与Ca2+络合，形成一种带正电荷的络合离子，并以胶溶状态存在于水中。同时聚合磷酸盐水解的结果变成了分子量较小的聚合物和一部分正磷酸盐，正磷酸盐又是微生物的营养成分，所以水解的结果还会促使微生物繁殖。

有机磷酸盐在水溶液中解离出H+和酸根阴离子，与许多金属离子形成五元环、六元环或双五元环等形式的络合物，其阻垢作用主要是由于阻垢剂分子吸附于晶体表面，堵塞或覆盖晶体生长晶格点，妨碍了晶格离子或分子的表面扩散和定位，而产生内部应力和扭曲作用，从而抑制了晶体的生长和结垢。

阻垢剂、缓释剂的加入使吸收塔内浆液中的CaSO4.2H2O结晶受到制约，导致石膏晶体细小，浆液中的杂质、有机物、微生物、悬浮物等无法通过附着在石膏晶体中随脱水系统排出；同时使浆液中的钙、镁离子在达到过饱和状态甚至超过过饱和状态后仍无法正常析出，导致吸收塔浆液清液密度持续升高，严重偏离设计值，致使运行人员使用浆液密度为控制手段的不可操作。经过了各种药剂处理的循环水，极易起泡。且进入吸收塔内后继续发生随烟气蒸发、浓缩，水中的各种盐分继续上升，通过连续跟踪收集数据，国华盘电公司脱硫系统运行中氯根最高上涨至9600mg/L接近控制标准的上限，其他离子均达到了控制标准的上限，浆液的整体健康水平明显恶化。吸收塔在正常运行时为保证系统的物料平衡，一是使用滤液水直接补充至吸收塔浆液中，维持吸收塔的水消耗；另外，脱水系统运行时使用滤液水进行石灰石浆液吸收剂的磨制，间接补充至吸收塔浆液中。由于滤液水主要为吸收塔排出浆液经石膏旋流站旋流一次分离后的溢流，其中含有大量的重金属离子也会促使泡沫的进一步产生。

3.2.3.氧化风机风量及跳闸问题

氧化风机风量是根据设计煤种含硫量为0.66%，并将亚硫酸盐充分氧化为硫酸盐所需要的空气量（我厂所用氧化风机进口流量为7000 N m3/h、，再考虑一定的裕量而确定的，盘山电厂实际燃用煤的含硫量在0.44%左右，但针对不同煤种，风机没有设置风量调节功能，使得进入吸收塔的氧化风量大大超过实际需要，这些富余的空气都以气泡的形式从氧化区底部溢至浆液的表面，从而助长了浆液动

态液位的虚假值，也导致吸收塔溢流[2]。另外运行过程中氧化风机突然跳闸现象的出现，使吸收塔浆液气液平衡被破坏，也会导致吸收塔浆液大量溢流。

3.2.4.浆液扰动泵、浆液喷淋的影响

每个吸收塔浆液循环系统有4台浆液循环泵（原设计运行方式为三运一备），流量均在7600N m3/h，吸收塔浆液循环泵的大流量循环喷淋，一定程度上加剧了吸收塔液位的波动（针对公司目前燃煤为低硫煤的特点，考虑到节能方面的因素，在保证出GGH净烟气SO2排放浓度﹤100mg/ m3的环保指标和脱硫效率的基础上，目前公司在正常运行时基本上保持两台浆液循环泵运行，此方面的影响效果较三台运行时已有改善）。

3.2.5.工艺水中含有微生物的影响

为排除工艺水中微生物对浆液密度的影响，组织进行了吸收塔浆液中加入还原性杀菌剂小型试验，试验数据见表二：

表2 试验数据表

结论:通过小型试验情况看，浆液中加入不同剂量的异噻脞琳酮，对浆液品质无明显影响，导致吸收塔浆液COD变化的条件不是工艺水中携带的常规微生物。

3.3.吸收塔浆液溢流的影响

吸收塔浆液在溢流时，少量的溢流可以通过溢流管及时排走，不会造成其它影响。但是，当吸收塔浆液溢流较严重时，对脱硫系统的正常运行会造成一定的影响：

（1）当吸收塔浆液溢流严重时，进入到吸收塔地坑的浆液量大大增加，在溢

流极其严重时两台吸收塔地坑泵同时运行，吸收塔地坑液位仍继续升高，甚至造成地坑浆液溢流至地面污染环境的异常事件。

（2）通过盘电公司脱硫系统连续投入运行后观察情况，在吸收塔溢流严重的

时候，氧化风机出口压力随之大幅增加由50kpa升至60kpa，氧化空气出口温度上升由75℃升至90℃，氧化风机电流增加由23A升至24A，一方面氧化空气温度的升高造成氧化空气管口，结垢堵塞；另一方面造成氧化风机电机运行功率升高、出力增加，造成不必要的耗能。另外氧化空气温度升高还对脱硫系统化学反应产生负面影响。

（3）由于吸收塔里存在大量的气泡，造成石膏浆液排出泵出口压力不断地波

动，造成由石膏浆液排出泵打至石膏旋流站的浆液压力不足，致使进入旋流站的浆液量断断续续，间接地造成底流过大，溢流减少，也会造成脱水系统运行困难。

（4）当吸收塔起泡溢流时，为了减少溢流，只有大幅降低液位，如液位太低，

会降低氧化反应空间，直接导致氧化效果下降，亚硫酸钙增加，影响石膏石膏品质，严重时影响SO2的吸收、影响脱硫效率，造成整体系统的恶性循环。

（5）当吸收塔溢流严重的同时，意味着吸收塔内浆液的起泡程度加剧，由于

浆液中大量气泡的存在，造成对流经吸收塔浆液的转动设备和管道危害很大。这一点在运行中观察石膏浆液排出泵的出口压力变化趋势是显而易见的，由于大量的气泡不时地进入到泵体内，时间一长，由于汽蚀的原因均造成对泵的叶片和管道产生不利的影响

没有安装GGH的脱硫系统，当吸收塔浆液溢流进入烟道中时，烟道积灰结垢现象会逐渐加重，造成流经烟道烟气阻力增加，同时溢流浆液会对正在运行的增压风机叶片产生冲击，严重时会导致增压风机叶片断裂，致使增压风机停运，脱硫系统被迫退出运行；同时浆液还会沉积在未作防腐的原烟道中，对烟道造成结垢腐蚀，减短了烟道的使用寿命和检修周期，是脱硫系统稳定运行的严重安全隐患。

在安装有GGH的脱硫系统中，若吸收塔浆液溢流特别严重同样会导致吸收塔溢流管道堵塞，溢流浆液由吸收塔原烟气进口串入GGH，污染GGH换热元件表面，造成换热元件结垢堵塞，直接导致GGH原净烟气侧压差增大，造成流经脱硫系统的烟气阻力增加，加大增压风机出力，同样也会严重影响脱硫系统主体设备的正常运行，甚至会影响到锅炉的正常运行；

第四章 吸收塔浆液溢流现象的控制措施

防止吸收塔浆液出现起泡溢流的现象，脱硫系统运行人员应当时刻提高运行能力。从浆液溢流的原因出发，做出适当的运行工况调整。

（1）适当降低浆液静态液位。正常运行时将吸收塔液位控制在正常值的低限维持运行（国华盘电公司目前吸收塔实际控制液位在12.5－13.0米，主要是防止高液位时吸收塔浆液溢流进入GGH换热元件表面造成结垢堵塞），坚持正常的通过石膏浆液排出泵（流量75m3/h）排出石膏浆液，降低吸收塔的密度（保持吸收塔浆液密度控制在1110－1130 kg/ m3之间）减少吸收塔内杂质浓度，提高浆液质量，避免因密度过高造成浆液起泡溢流。如果液位高，应适当延长除雾器冲洗时间间隔，或启动石膏排出泵运行，以降低吸收塔液位；当吸收塔液位异常升高时，应根据液位曲线的增长速率，结合当时脱硫系统处理烟气量、吸收塔进滤液水量等相关影响因素，分析判明原因后，分别采取相应措施。

（2）脱硫废水的及时排放。由此来降低吸收塔浆液中重金属离子、Cl-、有机物、悬浮物及各种杂质的含量，避免因杂质逐渐累积导致吸收塔内浆液“中毒”，造成脱硫率下降，起泡溢流现象加剧。（国华盘电公司现正常投入的废水处理系统，每天处理后向渣系统排放的废水在200 m3左右）

（3）进行吸收塔浆液置换。根据手工测量，当吸收塔清液密度超过1030 g/ L时，使用事故浆液箱和事故扰动泵对吸收塔浆液进行置换，来降低吸收塔清液密度，以达到提高浆液品质目的，避免造成吸收塔起泡溢流。

（4）严格控制石灰石原料，重点控制石灰石中MgO的含量。采取石灰石来样抽取检测的方式，严格控制石灰石中MgO的含量≤1.12%。

（5）在保证净烟气SO2排放浓度﹤100mg/ m3的环保指标和脱硫效率﹥95％的前提下，保持2台浆液循环泵运行（原设计三台浆液循环泵运行，通过节能方式试验结果来看，现在实际每个吸收塔只运行两台浆液循环泵，在每台机组满负荷时脱硫效率和脱硫出口排放净烟气二氧化硫浓度基本上可以满足要求），由此可以减小吸收塔内部浆液的扰动，减轻吸收塔浆液的起泡程度。

（6）严格执行目前脱硫专业运行规程和各项技术措施。 与其他专业紧密配合，在主机投油或电除尘装置出现故障时，可采用暂时打开旁路烟气挡板，调小增加风机叶片的运行方式， 最大程度地减少进入到脱硫系统的杂质或粉尘。 （7）加入消泡剂。加入消泡剂是最直接的控制手段，定期把消泡剂加入到吸收塔地坑里通过排水坑泵打到吸收塔中，能快速解决起泡问题。但是，该方法不能从根本上解决问题，一旦停止加入消泡剂时间过长，吸收塔浆液可能再次出现起泡溢流的现象，而且消泡剂的价格不菲，长期大量使用在一定程度上增加了运

华北电力大学成人教育毕业设计（论文）

行成本。一次投加消泡剂时，切记加入量不可过大，会造成氧化空气压力急剧下降。

（8）定期对吸收塔液位进行标定，分析动态液位与静态液位之间关系及规律，确保 DCS画面吸收塔液位显示值的正确性。（目前国华盘电公司脱硫系统吸收塔所采用液位计为压力变送器式液位计，取值为三取平均值，相对来说液位误差较小（主要与吸收塔浆液密度折算有关，初步订为每一年标定一次）

（9）对于没有设置GGH的电厂脱硫系统来说应定期打开烟道底部疏水阀疏水，防止浆液到达增压风机出口段。当溢流浆液进入烟道后，吸收塔入口处烟气温度突然大幅下降，须及时停运增压风机。由于公司属于运行时间较长的老电厂，烟囱没有做相应的防腐,故设计加装了GGH。但在此方面也应严格控制，防止吸收塔溢流浆液进入GGH换热元件表面上，造成GGH换热元件结垢堵塞，从而造成GGH原净烟气侧压差升高，增压风机电流相应升高。

加强吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石膏的化学分析工作，有效监控脱硫系统运行工况，发现浆液品质有恶化趋势时，及时采取处理手段。

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