脱硫吸收塔溢流管道的优化改造

史传红，周桂萍

（1.华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204；2.国网技术学院，山东 济南 250002）

脱硫吸收塔溢流管道的优化改造

史传红1，周桂萍2

（1.华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204；2.国网技术学院，山东 济南 250002）

脱硫吸收塔浆液起泡溢流是烟气脱硫（FGD）系统运行中的常见问题，严重影响脱硫系统的可靠性。阐述造成吸收塔溢流的原因及溢流后对脱硫系统的影响，分析总结原始吸收塔溢流管道的结构及在实际运行中存在的问题，并对溢流管道实施优化改造。经过近两年的现场验证，有效解决了脱硫吸收塔起泡溢流问题，保证了系统的安全稳定运行。

烟气脱硫（FGD）；浆液起泡溢流；溢流管道；优化改造

0 引言

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。

1 吸收塔溢流成因及影响

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。

2 改造前脱硫吸收塔溢流管道结构

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。

图1 改造前脱硫吸收塔溢流管道结构

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。

3 改造后脱硫吸收塔溢流管道结构

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。

图2 改造后脱硫吸收塔溢流管道结构

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。

4 结语

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。

［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.

Optimal Transformation of the Overflow Pipeline of the Desulfurization Absorbing Tower

SHI Chuanhong1，ZHOU Guiping2
（1.Huadian Weifang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang 261204，China；2.State Grid of China Technology College，Jinan 250002，China）

The slurry foaming and overflow in the desulfurization absorbing tower is a common problem in the operation of flue gas desulfurization （FGD）system，which seriously affects the reliability of the desulfurization system.The causes of overflow of the absorption tower and its influences on the desulfurization system are discussed in this paper.The problems of the original overflow pipeline design are addressed，analyzed and summarized and the optimization of the overflow pipeline is carried out.The problem of the slurry foaming and overflowing in the desulfurization absorbing tower are effectively solved suggested by the result of over two years of field verification.The improvement introduced in this paper is proved to be practical for enhancing the safety and stability of the system.

flue gas desulfurization （FGD）；slurry foaming and overflow；overflow pipeline；optimal transformation

X701.3

B

1007－9904（2017）10－0071－02

2017-07-11

史传红（1981），女，工程师，从事火电厂化环技术管理工作；周桂萍（1970），女，高级工程师，从事化环教育研究工作。