脫硫系統的漿液閥門應用

                          脫硫系統的漿液閥門應用

                      上海申弘閥門有限公司


    我廠1號機組煙氣脫硫設備采用的技術，是中國大唐集團科技工程有限公司從奧地利引進的濕法脫硫技術，其特點是吸收塔采用單回路噴淋塔，有效的避免由于塔內部件較多所產生的結垢堵塞問題，在世界上屬和成熟的技術。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。 在石灰石-石膏法脫硫中，吸收塔漿液溢流是較為常見的現象，它會對脫硫系統的正常運行造成較大危害，如果不采取適當的預防和處理措施，甚至會導致諸如增壓風機葉片損壞等重大事故。通過分析石灰石-石膏工藝中吸收塔漿液產生溢流現象的各種原因，提出防止和解決吸收塔漿液溢流的方法，以保證脫硫系統的正常運行。 


 2、本工程脫硫島的設計原則    


 脫硫島的總體設計原則是確保較高的脫硫效率、較高的可用率，并保證安全可靠，并且對鍋爐的運行操作無影響。為此，采用了技術上成熟的工藝，操作上可靠性較高的設備是十分必要的。  我廠1號機組在擴建工程中對脫硫工程提出的設計原則如下： (1)脫硫工藝采用濕式石灰石－石膏濕式煙氣脫硫技術，吸收塔采用噴淋塔。


 (2)脫硫裝置采用一爐一塔，每套脫硫裝置的煙氣處理能力為一臺鍋爐BMCR（指鍋爐大連續蒸發量）工況時的煙氣量。脫硫效率設計煤種按不低于95%設計。


 (3)脫硫系統設置99%煙氣旁路，以保證脫硫裝置在任何情況下不影響發電機組的安全運行，旁路煙氣擋板從0～99%全開的時間不超過25S。


(4)石灰石漿液制備系統采用外購石灰石塊（粒徑不大于20mm），由濕式磨機利用工藝水制成吸收漿液。


 (5)從熱電廠供水系統引接至脫硫工藝水箱，為脫硫工藝系統提供工藝用水。工藝水補水采用主循環冷卻水排水。


 (6)脫硫副產品—石膏脫水后含濕量<10%，為綜合利用提供條件。


(7)脫硫增壓風機按配備一臺靜葉可調軸流風機考慮。


(8)事故漿液箱設置1臺。


(9)脫硫設備年利用小時按5500小時考慮。


（10）FGD系統在質保期內的可用率≥95%。 （


11）FGD裝置設計服務壽命為30年。 
（12）符合我國電力建設的方針政策，貫徹安全、可靠、經濟、適用、符
合國情的電力建設方針。 
（13）煙氣脫硫工藝技術成熟、、經濟合理，有運行業績。


（14）嚴格執行有關降低工程造價的要求，優化設計。


（15）脫硫工藝盡可能節約能源和水資源。 


石灰消化罐、儲存罐、石灰漿液輸送至頂罐

按照下表將選型填寫在后一列，價格可增加一列填寫，不要合并項，后增加一行價格小計。

序號	設備名稱	管道尺寸	數量	介質	用途	投標方選型
1	閘閥（手動）	DN150 PN10	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	消化罐的放空閥門
2	閘閥（手動）	DN150 PN10	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	儲存罐的放空閥門
3	閘閥（手動）	DN80  PN10	2個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵的進口閥門
4	閘閥（手動）	DN50  PN16	2個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵的出口閥門
5	止回閥（手動）	DN50  PN16	2個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵的出口閥門	立式安裝
6	閘閥（手動）	DN50  PN16	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	密度計的安裝閥門
7	閘閥（手動）	DN40  PN16	4個	20~25%石灰漿液，10~100℃	密度計的安裝閥門
8	閘閥（手動）	DN50  PN10	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵返回管道的閥門
9	球閥（氣動、調節、襯陶瓷）	DN50  PN16	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵返回管道的閥門	V型或O型
10	閘閥（手動）	DN50  PN10	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵進頂罐管道的閥門
11	球閥（氣動、調節、襯陶瓷）	DN50  PN10	1個	20~25%石灰漿液，10~100℃	石灰泵進頂罐管道的閥門	V型或O型
12	球閥（手動）	DN25  PN10	4個	廠區自來水，反沖洗水	石灰泵的進出口管道沖洗
13	止回閥	DN25  PN10	1個	廠區自來水，反沖洗水	石灰泵的進口管道沖洗	水平安裝
14	閘閥（手動）	DN40  PN10	1個	消化用水，0~50℃自來水	來自制漿供水泵的管道
15	球閥（氣動、調節）	DN40  PN10	1個	消化用水，0~50℃自來水	來自制漿供水泵的管道	V型或O型
16	閘閥（手動）	DN65  PN10	1個	緊急用水，0~50℃自來水	來自制漿供水泵的管道
17	球閥（氣動、開關）	DN65  PN10	1個	緊急用水，0~50℃自來水	來自制漿供水泵的管道	2s快速關閉、常閉 V型或O型
18	閘閥（手動）	DN25  PN16	1個	除霧用水，0~50℃自來水	來自塔頂供水泵的管道
19	減壓閥	DN25  PN16	1個	自來水	來自塔頂供水泵的管道	6~7公斤減至1.5~2.5公斤
20	球閥（氣動、開關）	DN25  PN10	1個	除霧用水，0~50℃自來水	來自塔頂供水泵的管道	2s快速關閉、常閉 V型或O型
21	針型閥	DN15  PN10	2個	除霧用水，0~50℃自來水	來自塔頂供水泵的管道	銅
22	球閥	DN15  PN10	1個	沖洗、檢修用水	來自廠區總供水管道	6.5米平臺

2.1 石灰石—石膏濕法脫硫工藝 
濕法工藝采用的石灰石脫硫吸收劑，價廉易得。將制備合格的石灰石漿液送入吸收塔，在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2被漿液吸收，與漿液中的碳酸鈣反應生成亞硫酸鈣,然后在塔漿池內與鼓入的氧化空氣進行化學反應，形成反應產物為石膏。 
脫硫后的煙氣經除霧器除去帶有的細小液滴，經煙氣加熱器加熱升溫后排入煙囪。 
脫硫石膏漿液經脫水裝置脫水后回收進行再利用。 
按脫硫副產品---石膏的處置方式劃分，一般分拋棄和回收利用兩種方法，脫硫石膏處置方式的選擇取決于市場對脫硫石膏的需求、脫硫石膏的質量以及是否有足夠的堆放場地等因素。拋棄方式，如采用棄置灰場或回填礦坑，另一種是綜合利用方式，德國和日本采用較多，主要用作水泥緩凝劑和建筑材料等，石膏的利用率達90%以上。

2.2 濕法煙氣脫硫島的構成 
石灰石－石膏濕法脫硫系統（即脫硫島或稱FGD系統）是一個完整的工藝系統，一般分成以下幾個分系統：煙氣系統、吸收塔系統、石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、工藝水系統、廢水處理系統、壓縮空氣系統等。  除以上系統之外，石膏濕法脫硫系統也包括一些電氣、控制系統。  
2.3 濕法煙氣脫硫島的主要設備 
    脫硫島的主要設備一般有擋板門、增壓風機、吸收塔及循環泵、氧化風機、石灰石磨機、石灰石給料機、石膏脫水機、石膏排出泵、工藝水泵等。脫硫島同時配置有電氣、熱控設備、暖通、消防及火災報警等輔助系統的設備。 



2.4 脫硫島的關鍵控制參數： 
    煙氣脫硫系統,作為一個系統,影響其因素是很多的,但在系統設計和運行時,以下因素應重點把握: 
(1) 入口煙氣的含灰量。煙氣的含灰量過高，將導致系統操作惡化，表現
為吸收效率低下（增加石灰石投入量不起大的作用）、皮帶機脫水困難等。還需注意的是，由此造成的系統操作惡化，需較長時間糾正。（這樣就要求提高電除塵器的除塵率） 
(2) 吸收塔內漿液的pH值。必須控制在范圍內，過低會導致漿液失
去吸收能力；而過高，系統則會產生結垢堵塞的嚴重后果。pH值主要通過石灰石給料量，進行在線動態調節，以適應鍋爐操作波動和工況變化。 
(3) 吸收塔內漿液的密度。必須控制在范圍內，過低會導致漿液內石
膏結晶困難及皮帶機脫水困難；而過高，則會使系統磨損增大。


(4) 吸收塔內漿液的Cl-離子濃度，正常情況下保持在20000ppm，過高，
則對材料的材質提出更高的要求，過低，則廢水排放量將過大。


(5) 石灰石的反應活性。一般應采用品位較高的礦石，（提高氧化鈣含量）
且細度合格。 
(6) 出口煙氣的S02含量。必須時刻監視該參數，但出現偏差時，應綜合
分析鍋爐負荷、入口煙氣的S02含量、循環泵的工作臺數 (是否在正在工況下運行) 、漿液的pH值等影響因素。

【關鍵詞】石灰石-石膏法脫硫；漿液起泡；對策 
吸收塔漿液因為起泡而導致溢流是石灰石—石膏法脫硫運行中常見問題之一。由于脫硫控制系統（FGD-DCS）顯示的液位是根據差壓變送器測得的差壓與吸收塔內漿液密度計算得來的值，而吸收塔內氣泡或泡沫引起的“虛假液位"遠高于顯示液位從而導致吸收塔間歇性溢流。 
1、漿液起泡溢流危害 
當漿液溢流量較大時，漿液不能通過溢流管及時輸送，就會進入到原煙氣煙道中，從而引發各種事故并影響脫硫系統正常運行，主要危害如下： 
（1）溢流漿液進入原煙道，漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內襯及其毛細孔內，當水分逐漸蒸發，漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結晶后，其體積發生膨脹，使防腐內襯產生應力，導致防腐內襯嚴重的剝離損壞。[1]產生煙道垢下腐蝕，縮短了煙道的使用壽命和檢修周期，影響脫硫系統的正常運行。 
（2）溢流漿液通過煙道到達增壓風機出口，在運行操作人員沒有及時發現的情況下，溢流漿液猛烈沖擊正在運行的增壓風機葉片，對其造成嚴重的損害，甚至是葉片斷裂，致使增壓風機停運，脫硫系統被迫退出運行。 
（3）吸收塔出現起泡溢流后，其運行液位被迫降低，則脫硫反應氧化效果不能保證，漿液中亞硫酸鹽含量逐漸增高，致使漿液品質惡化。 
（4）漿液起泡嚴重時，石膏排出泵入口的漿液泡沫增加，出口壓力降低，使泵無法正常排出石膏，導致漿液密度逐漸上升，液位難以控制。 
（5）漿液溢流到煙道后，煙道積灰現象加重，煙道阻力增加，影響鍋爐安全運行。 
2、漿液起泡溢流原因 
泡沫中的氣泡呈多面體形，在多面體的液膜交界處，液膜是彎曲的，[5]彎曲液面壓力差的存在加速了氣泡間平液膜向邊界處的排液作用，使液膜變薄，當液膜厚度低于臨界值時破裂。吸收塔漿液起泡是由于系統中進入了其他成分，增加了氣泡液膜的機械強度，亦即增加了泡沫的穩定性，終導致起泡溢流現象的產生。具體引起漿液起泡溢流的原因歸納如下： 
（1）鍋爐運行過程中投油，燃燒不充分。未燃燼成分隨鍋爐尾部煙氣進入吸收塔，使得吸收塔漿液中有機物含量增加。 
（2）鍋爐后部除塵器運行狀況不佳。煙氣中粉塵濃度超標，粉塵進入吸收塔后致使吸收塔漿液中重金屬含量增高。 
（3）脫硫用石灰石粉中含過量Mg2+（起泡劑），其與SO42-反應產生大量泡沫。 
（4）脫硫用工藝水水質達不到設計要求（如中水、COD、BOD超標）。 
（5）脫水系統或廢水處理系統不能正常投運，致使吸收塔漿液品質逐漸惡化。 
（6）鍋爐燃燒情況不好，飛灰中有部分碳顆粒或焦油隨煙氣進入吸收塔。 
（7）脫硫系統運行過程中出現氧化風機突然跳閘現象，吸收塔漿液氣液平衡被破壞，致使吸收塔漿液大量溢流。 
3、解決漿液溢流的對策 
漿液一旦出現起泡溢流，必須及時妥善處理，以免擴大事故。具體實施方法如下： 
（1）從吸收塔排水坑定期加入脫硫消泡劑（如有機硅消泡劑）。需要指出的是，消泡劑只能暫時緩解，不能根本解決吸收塔漿液起泡問題，一旦停止加入消泡劑，吸收塔漿液有可能重新出現起泡溢流現象。 
（2）在可以暫時忽略脫硫效率的情況下，停運1臺漿液循環泵以減小吸收塔內部漿液的擾動，同時減少供漿量。 
（3）在可以保證氧化效果的前提下，適當降低吸收塔液位，減小漿液溢流量。 
（4）降低投運脫水時的漿液密度，加大石膏排出量，保證新鮮漿液的不斷補入。 
（5）堅持脫硫廢水的排放，從而降低漿液中重金屬離子、Cl-、有機物、懸浮物及各種雜質的含量，保證吸收塔內漿液的品質。 
（6）嚴格控制脫硫用工藝水水質，加強過濾和預處理工作，降低COD、BOD。同時嚴格控制石灰石粉品質，保證其中各項組分（如MgO、SiO2等）含量符合設計要求。 
（7）制定嚴格的運行制度。在主機投油穩燃，要及時通知脫硫運行人員。如果投油時間較短，可打開旁路煙氣擋板，調小增壓風機葉片角度的運行方式。 
（8）運行過程中要注意氧化風機的運行狀況，保證備用設備處于良好的備用狀態，一旦運行風機出現問題停運，及時啟動備用設備，以免發生虹吸現象，造成漿液溢流而引發安全事故。 
（9）加強吸收塔漿液、脫硫廢水、石灰石漿液、石灰石粉和石膏的化學分析工作，同時，有效監控脫硫系統的運行狀況，發現漿液品質出現惡化趨勢，應及時采取措施。 
（10）一旦發生漿液起泡溢流現象，立即打開煙道底部疏水閥，防止漿液到達增壓風機出口段。同時，定期對吸收塔液位進行標定，保證DCS顯示值的正確性。 
（11）如果已經采取多種處理方法，并有效控制工藝水、石灰石粉的品質，且脫水系統、廢水系統投運正常，但吸收塔漿液仍舊經常溢流，應先將塔內漿液倒入事故漿液箱做保養，待漿液品質好轉后再逐漸倒回吸收塔。本文相關的論文有：中國閥門產值遞增