脫硫系統(tǒng)的漿液閥門應用

                          脫硫系統(tǒng)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(chǎn)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(jié)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(xiàn)象，它會對脫硫系統(tǒng)的正常運行造成較大危害，如果不采取適當?shù)念A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(chǎn)生溢流現(xiàn)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(tǒng)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(xù)蒸發(fā)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(tǒng)設置99%煙氣旁路，以保證脫硫裝置在任何情況下不影響發(fā)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(tǒng)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(tǒng)引接至脫硫工藝水箱，為脫硫工藝系統(tǒng)提供工藝用水。工藝水補水采用主循環(huán)冷卻水排水。


 (6)脫硫副產(chǎn)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(tǒng)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(jīng)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(jīng)濟合理，有運行業(yè)績。


（14）嚴格執(zhí)行有關降低工程造價的要求，優(yōu)化設計。


（15）脫硫工藝盡可能節(jié)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(shù)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(jié)、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(jié)、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(qū)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(qū)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(jié)）	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(qū)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(chǎn)物為石膏。 
脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶有的細小液滴，經(jīng)煙氣加熱器加熱升溫后排入煙囪。 
脫硫石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收進行再利用。 
按脫硫副產(chǎn)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(tǒng)（即脫硫島或稱FGD系統(tǒng)）是一個完整的工藝系統(tǒng)，一般分成以下幾個分系統(tǒng)：煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。  除以上系統(tǒng)之外，石膏濕法脫硫系統(tǒng)也包括一些電氣、控制系統(tǒng)。  
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(huán)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(tǒng)的設備。 



2.4 脫硫島的關鍵控制參數(shù)： 
    煙氣脫硫系統(tǒng),作為一個系統(tǒng),影響其因素是很多的,但在系統(tǒng)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(tǒng)操作惡化，表現(xiàn)
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(tǒng)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(tǒng)則會產(chǎn)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(tài)調節(jié)，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(tǒng)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(jiān)視該參數(shù)，但出現(xiàn)偏差時，應綜合
分析鍋爐負荷、入口煙氣的S02含量、循環(huán)泵的工作臺數(shù) (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(tǒng)（FGD-DCS）顯示的液位是根據(jù)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(fā)各種事故并影響脫硫系統(tǒng)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(fā)，漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結晶后，其體積發(fā)生膨脹，使防腐內襯產(chǎn)生應力，導致防腐內襯嚴重的剝離損壞。[1]產(chǎn)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)被迫退出運行。 
（3）吸收塔出現(xiàn)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?jié){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(xiàn)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(tǒng)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(wěn)定性，終導致起泡溢流現(xiàn)象的產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)或廢水處理系統(tǒng)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(tǒng)運行過程中出現(xiàn)氧化風機突然跳閘現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)起泡溢流現(xiàn)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(huán)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(wěn)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(tài)，一旦運行風機出現(xiàn)問題停運，及時啟動備用設備，以免發(fā)生虹吸現(xiàn)象，造成漿液溢流而引發(fā)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(jiān)控脫硫系統(tǒng)的運行狀況，發(fā)現(xiàn)漿液品質出現(xiàn)惡化趨勢，應及時采取措施。 
（10）一旦發(fā)生漿液起泡溢流現(xiàn)象，立即打開煙道底部疏水閥，防止?jié){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(jīng)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(tǒng)、廢水系統(tǒng)投運正常，但吸收塔漿液仍舊經(jīng)常溢流，應先將塔內漿液倒入事故漿液箱做保養(yǎng)，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(chǎn)值遞增