脱硫吸收塔溢流管道的优化改造

脱硫吸收塔溢流管道的优化改造
史传红; 周桂萍
【期刊名称】《《山东电力技术》》
【年(卷),期】2017(044)010
【总页数】3页(P71-72,80)
【关键词】烟气脱硫(FGD); 浆液起泡溢流; 溢流管道; 优化改造
【作者】史传红; 周桂萍
【作者单位】华电潍坊发电有限公司山东潍坊 261204; 国网技术学院山东济南250002
【正文语种】中文
【中图分类】X701.3
石灰石-石膏湿法脱硫工艺在火电厂燃煤机组普遍采用，随着国家《煤电节能减排升级与改造行动计划2014—2020》及超低排放标准的执行，大部分电厂都进行了烟气脱硫设施的提效改造，改造后系统的性能和出力满足了超低排放的要求，但要实现二氧化硫的超低达标排放，脱硫设施的稳定运行尤为重要，这就对脱硫设施的稳定性和可靠性提出了更高的要求［1-2］。

吸收塔浆液起泡溢流是湿法脱硫系统运行中的常见问题，如果不能采取有效预防和处理措施，就会造成运行过程中的超标排放，污染周边设施和环境，严重时会因浆液倒流导致增压风机叶片损坏等重大事故，带来极大的安全和环保隐患。

预防和控制吸收塔起泡溢流，有多种方案和措施，通过对原始溢流管道的结构进行分析，结合实际运行中存在的问题，提出优
化改造方案并实施，消除了原始溢流管道结构上存在的不合理因素，提高了对吸收塔起泡溢流的防范和控制能力，同时有效解决了溢流管道的堵塞等安全隐患。

吸收塔浆液溢流主要有两大因素，一是运行人员操作调整不到位，或吸收塔液位测量表计不准确，造成实际液位升高，发生溢流；二是吸收塔内浆液中泡沫引起的“虚假液位”造成。

脱硫设施运行过程中发生的溢流，大多是由于第二种因素造成。

吸收塔内浆液产生泡沫溢流的主要原因有［3］：1）锅炉燃烧不充分或在运行过
程中投油，飞灰中部分未燃尽物质（包括碳颗粒或焦油）随烟气进入吸收塔，使吸收塔浆液中的有机物含量增加；2）烟气粉尘中Al2O3和Fe2O3、石灰石含有的
微量金属元素如Cd、Ni等、湿式球磨机的钢球磨损等也会引起吸收塔浆池中金属元素的富集。

金属离子增多会使浆液表面张力增加，从而在浆液表面产生泡沫；3）石灰石中含有MgO含量若超标不仅影响脱硫效率，还与SO2-4反应会产生大量
泡沫。

酸不溶物含量偏高也会随粉尘在吸收塔内聚集；4）溢流管设计不合理，产生虹吸、堵塞等现象；5）工艺水来源，如果工艺水来源为机组循环冷却塔排污水，需确认其缓蚀阻垢剂和杀菌剂的使用情况；若为城市中水，需确认COD含量［4］；6）FGD脱水系统或废水处理系统不能正常投入，致使吸收塔浆液品质逐
渐恶化；7）在FGD系统运行过程中，氧化风机停运或启动浆液循环泵，会破坏
吸收塔的气液平衡，导致吸收塔浆液大量溢流。

吸收塔发生溢流时，一是运行人员首先要保证系统内其他设备的安全，正常的运行调整受到严重影响，一般情况下无法满足达标排放的要求；二是发生溢流的同时，吸收塔液位波动，浆液品质恶化，氧化风机方式调整，供浆量控制等，大大增加了达标排放的难度；三是溢流严重时，有可能发生浆液倒流的现象，沿吸收塔入口烟道倒流至增压风机（或引风机），造成风机振动大、叶片断裂等故障，机组被迫降负荷或停机。

脱硫吸收塔的结构设计中，为了防止塔内液位过高，威胁其他设备的安全，在吸收
塔允许的最大液位标高位置，设置了溢流管道。

主要作用是控制吸收塔液位，防止浆液从原烟道中溢出影响上游设备，保证系统安全稳定运行。

辅助作用是运行中可以通过溢流排放的方式，将吸收塔内浆液表面堆积的杂质外排。

溢流管道的结构设计主要有图1所示3种模式。

华电潍坊发电有限公司2015年完成了4台机组脱硫设施的提效改造，改造方案为增加二级串联吸收塔。

吸收塔溢流管道的以上3种结构均有实例，本文涉及的详细结构和说明，均以华电潍坊发电有限公司的脱硫设施为例。

图1（a）中，一级吸收塔设计溢流高度为12.5 m，溢流管口位置设计在塔体6.5 m标高位置，溢流管道顶部与大气连通，防止溢流时产生虹吸。

此结构的优点是塔内部分结构简单，利用浆液实现烟气与大气的密封，且密封段长，不会发生烟气泄漏。

缺点是实际运行中极易发生起泡溢流现象，泡沫为黑褐色，分析原因为脱硫工艺水取自循环水排污水，因COD成分在吸收塔内不断积累、分解、甚至碳化致浆液颜色变深。

这些有害物质极易聚集在吸收塔浆液液面，超出临界胶束浓度后即形成黑褐色泡沫溢出［5］。

图1（b）中，一级吸收塔设计溢流高度为15.7 m，溢流管口位置即在塔体15.7 m标高位置，位于正常运行液位上部，为防止烟气泄漏，溢流管道出口插入吸收塔地坑，形成水封。

此结构的优点的是塔内和塔外部分的结构都相对简单，且完全密封。

缺点是在实际运行中，溢流管道下部很容易被堵塞，且无法及时发现，存在重大安全隐患。

图1（c）中，二级吸收塔设计溢流高度为11.5 m，塔壁溢流管口也设计在11.5 m标高位置，但该结构溢流管道与烟气间的密封方式，为在吸收塔内设置下弯管道，插入吸收塔液位以下1.5 m处，溢流管道在塔外的最高点与大气连通，防止溢流时产生虹吸。

此结构的一个不合理因素，是对吸收塔的液位要求较高，运行液位偏低时会因塔内压力高发生溢流，运行液位接近8 m时，烟气会直接泄漏。

图1（a）、图1（c）两种结构，实际运行中还与吸收塔内的烟气压力有关，如GGH、除雾器堵塞比较严重时，烟风阻力增大，吸收塔内的烟气压力高，作用于吸收塔浆液表面，造成吸收塔溢流的概率大大增加。

针对以上3种吸收塔溢流结构在实际运行中存在的问题，逐项进行了分析对比，本着提前防范、有效控制的原则，对溢流管道进行优化改造。

优化改造主要解决以下问题：1）消除吸收塔内液位和压力变化的影响；2）解决溢流管道运行中的堵塞问题；3）实现塔内浆液表面杂质的外排；4）运行期间能够检查试验，确保溢流管道畅通。

经过多次试验和改进，最终确定了改造方案，如图2所示，并利用停机检修机会进行了改造，改造方案的具体内容为：1）取消塔内下弯管道；2）溢流管口设置在塔壁最高液位标高位置，溢流管道直接引至地面；3）在距地面2 m以下区域，设置溢流管道的“S”型密封装置，防止烟气外漏；4）在“S”型密封装置中，设置排空阀和冲洗水。

该装置具有以下特点：1）结构简单，取消了塔内部及塔外排空部分；2）可靠性高，溢流管口位置即为吸收塔最高液位，高于此液位直接溢流，不会因表计原因造成液位升高；3）排除了吸收塔内液位和压力的影响，设置的“S”型密封装置，不受塔内液位的影响，塔内压力的影响可以通过调整“S”型密封装置后部弯头的竖直段高度来调整；4）实现了运行期间的检查，通过排空管道能在运行过程中判断溢流管道是否堵塞，并通过冲洗水进行消堵处理；5）浆液表面杂质外排，根据需要随时可以通过排空管道排出浆液表面的杂质，提高浆液品质。

针对湿法脱硫吸收塔溢流问题进行了研究分析和优化改造，从改造溢流管道设计结构入手，有效地解决了吸收塔运行过程中长期存在的溢流风险，大大提高了脱硫设施的稳定性和可靠性。

在改造方案的设计中，同时考虑了使用操作的方便性，并消除了管道堵塞的安全隐患。

改造方案经近两年的实际应用，效果良好。

运行期间未
发生过溢流现象，溢流管道运行中的检查确认已列为定期工作，通过溢流管道的排空门来排放浆液表面杂质，已成为检查和改善浆液品质的有效手段。

【相关文献】
［1］张军梅.提高电站湿法脱硫系统效率及可靠性的几点措施［J］.中国电力，2013，46（5）：13-17，44.
［2］梁磊，马洪玉，丁华，等.石灰-石膏法烟气脱硫系统塔内浆液pH 值及密度测量改进［J］.中国电力，2012，45（9）：80-84.
［3］吕宏俊.石灰石/石灰-石膏湿法脱硫浆液溢流问题研究［J］.电力环境保护，2009，25（6）：22-24.
［4］禾志强，田雁冰，沈建军，等.石灰石-石膏法脱硫中浆液起泡研究［J］.电站系统工程，2008，24（4）：25-26，34.
［5］贾西部，金万元，李兴华，等.石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统浆液起泡原因分析［J］.中国电力，2015，48（9）：157-160.。