CN112569772B - 一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，包括：步骤1、通过超低排放系统内脱硫吸收塔前的环保设备的协同作用对起泡期间锅炉烟气进行调质处理；步骤2、发现脱硫浆液起泡时，利用脱硫废水在线氨氮表计测量脱硫废水中的氨氮含量。本发明的有益效果是：本发明利用超低排放系统脱硫吸收塔前的现有环保设备的协同作用对起泡期间锅炉烟气进行调质处理，包括烟气温度、含尘量、氨逃逸浓度等，实现脱硫浆液起泡的在线应急处置；针对性快速分析浆液起泡异常的主要原因,及时自动协同调整处置浆液起泡，避免因起泡导致脱硫效率下降和排放指标超标异常；减少人工清理溢流泡沫工作量，减轻溢流对生产环境的影响。

Description

一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法

技术领域

本发明属于脱硫领域，尤其涉及一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法。

背景技术

二氧化硫(SO₂)是大气环境主要的气态污染物，也是烟气超低排放主要控制排放指标之一。燃煤电厂超低排放技术路线中，石灰石-石膏湿法脱硫系统应用最为广泛，其主要优势是技术成熟、煤种负荷适应性强且兼具深度脱硫潜力。典型燃煤电厂超低排放的工艺流程为：锅炉本体来高温烟气经SCR脱硝装置脱除烟气中的氮氧化物NO_x，再经空预器去烟气冷却器降温至酸露点以下后进入低低温电除尘器，除尘后的烟气经引风机从中部进入托盘强制氧化喷淋塔(脱硫吸收塔内)脱除烟气SO₂，脱硫出口烟道还布置有湿式电除尘器，深度除去烟尘和脱硫携带的石膏液滴，去除的杂质返回脱硫吸收塔定期外排。

脱硫吸收塔内液面表层有一层泡沫，其主要成因是脱硫吸收塔内气液扰动，包括：脱硫浆液与烟气逆流接触；底部搅拌器附近引入氧化空气鼓泡作用；扰动产生的大量汽泡分散在浆液中而形成分散体系，其分散相为气体，连续相为液体。正常情况下浆液表面气泡很快破碎消失，但是异常情况下这些泡沫不但不消失，而且越聚越多从而形成泡沫溢流。

脱硫吸收塔浆液起泡影响因素很多；如表面活性剂和有机质富集、金属离子复杂络合作用、烟尘杂质、铵根离子影响等，而出于原烟气成分复杂、飞灰粒径和析出特性不同、石灰石和脱硫补充水品质波动等原因，脱硫吸收塔浆液起泡难以彻底根治，在严重起泡溢流的情况下甚至能影响脱硫效率，也不满足现场文明生产要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法。

这种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、通过超低排放系统内脱硫吸收塔前的环保设备的协同作用对起泡期间锅炉烟气进行调质处理，减少烟气中起泡活性物质或稳泡物质富集到脱硫吸收塔；

步骤2、发现脱硫浆液起泡时，利用脱硫废水在线氨氮表计测量脱硫废水中的氨氮含量，并判定脱硫废水中氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系；结合SCR脱硝系统内的脱硝分区喷氨装置、巡回多点采样装置或者人工采样的调整装置，将脱硫浆液无起泡溢流作为调整终点，确定合适的喷氨控制方式，确定脱硫废水中氨氮含量的合理控制范围；

步骤3、参照步骤2中脱硫废水中氨氮含量合理控制范围的确定方式，来确定烟气温度的合理控制范围和含尘量的合理控制范围，并汇总输出防起泡工况参数控制清单。

作为优选，步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1、在浆液起泡期间，通过提高电除尘器出力和减少湿电除尘器出力来减少脱硫吸收塔内杂质和烟尘，减少脱硫浆液起泡；烟尘主要分两部分：1)低低温电除尘器出口烟气逃逸出去的飞灰颗粒；2)脱硫后湿电除尘器深度除尘所收集的PM2.5等细微烟尘；飞灰中带入脱硫吸收塔的金属离子和微粒杂质是减少泡沫液膜排液、稳定泡沫形态的主要成分；

步骤1.2、在浆液起泡期间，利用原烟气冷却器调整脱硫吸收塔前的烟气温度至酸露点以上(可取100℃)，降低飞灰活化程度，减少脱硫浆液起泡；典型超低排放技术路线中，利用烟气冷却器将低低温电除尘器入口烟气温度降低到烟气酸露点以下；虽然能降低飞灰比电阻、增强飞灰荷电能力、减少烟气体积从而提高电除尘除尘效率，但是烟气结露之后的硫酸液滴与飞灰结合，改变飞灰的稳定结构成分，飞灰中主要成分金属氧化物(如Al₂O₃等)和SiO₂活化析出后产生有助于脱硫浆液起泡，富集在脱硫吸收塔内加剧起泡程度；

步骤1.3、根据不同的工况进行分区喷氨和巡回多点采样，通过人工或自动调整机组喷氨格栅，控制SCR脱硝系统出口氨逃逸浓度，控制脱硫废水内氨氮含量在脱硫浆液无起泡溢流的范围内。可减少脱硝烟气氨逃逸，可减小脱硫吸收塔内氨氮富集；SCR脱硝系统出口烟气中有少量逃逸的氨气，在湿法脱硫吸收塔内将被捕捉，从而增加塔内氨氮含量，脱硫外排废水的氨氮含量也同步增加；当氨逃逸浓度变大时，脱硫吸收塔内富集的氨氮有助于脱硫浆液起泡。

作为优选，步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、若当前脱硫废水中，氨氮含量A＞氨氮控制临界浓度C_临界，则当前脱硫废水中氨氮浓度偏高；启动SCR脱硝系统，采用脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置来进行巡回多点采样和分区喷氨，降低SCR脱硝系统出口氨逃逸浓度；延时并再次判定氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系；

步骤2.2、若氨氮含量A≤氨氮控制临界浓度C_临界，则重新检查脱硫浆液起泡信号；若浆液起泡报警仍在，则由DCS逻辑计算程序将氨氮控制临界浓度C_临界下调2～5mg/L，并再次启动SCR脱硝系统采用脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置来进行巡回多点采样和分区喷氨，目的是减少脱硝系统出口氨逃逸浓度，直至脱硫浆液不出现起泡后，DCS逻辑计算程序将C_临界作为当前工况下脱硫废水的氨氮控制浓度并进行输出；

步骤2.3、重复执行步骤2.1至步骤2.2，直至无法进一步降低脱硫废水的氨氮含量且当前工况不满足消除浆液起泡的条件时，输出SCR脱硝系统已调至当前最低氨逃逸运行模式的报警信号；当脱硫浆液起泡信号消失时，DCS逻辑计算程序将C_临界作为当前氨氮控制临界浓度并输出。

作为优选，步骤2.1中氨氮控制临界浓度C_临界为预设值，根据上一次调整结果而定。

作为优选，步骤2中采用位于脱硫吸收塔的高低位差压式液位起泡监测系统来监测脱硫浆液起泡情况。

作为优选，步骤2中通过DCS逻辑计算程序判定脱硫废水中氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系。

作为优选，步骤3中防起泡工况参数控制清单上的参数为任意氨氮含量、烟气温度和含尘量的组合，该氨氮含量位于氨氮含量的合理控制范围内，该烟气温度位于烟气温度的合理控制范围内，该含尘量位于含尘量的合理控制范围内。

本发明的有益效果是：

1)本发明利用超低排放系统脱硫吸收塔前的现有环保设备的协同作用对起泡期间锅炉烟气进行调质处理，包括烟气温度、含尘量、氨逃逸浓度等，实现脱硫浆液起泡的在线应急处置；针对性快速分析浆液起泡异常的主要原因(含尘量、烟气温度和塔内氨富集是导致脱硫浆液起泡的主要因素)，及时自动协同调整处置浆液起泡，避免因起泡导致脱硫效率下降和排放指标超标异常；减少人工清理溢流泡沫工作量，减轻溢流对生产环境的影响。

2)本发明提供一种确定脱硫浆液中氨氮含量的控制范围的方法。利用脱硫废水在线氨氮分析数据反馈，通过分区喷氨、巡回多点采样等手段控制脱硝系统，自动调整SCR装置出口氨逃逸浓度，减轻浆液起泡程度；

3)本发明不仅适用于采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺的脱硫系统，还适用于采用其他湿法工艺的脱硫系统，如采用碱法、氨法等湿法脱硫工艺的脱硫系统。

附图说明

图1为确定脱硫废水中氨氮含量的合理控制范围的流程图；

图2为某电厂典型超低排放工艺路线示意图；

图3为脱硫吸收塔内部主要结构示意图；

附图标记说明：锅炉本体1、SCR脱硝系统2、WGGH原烟气冷却器3、ESP除尘器4、脱硫吸收塔5、WESP湿式电除尘装置6、WGGH净烟气加热器7、烟囱8、测试断面9、搅拌器10、喷淋层11、泡沫层12、液面13、循环泵14、脱硫废水氨氮表计15、管式GGH热媒水泵16。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本发明提出一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其他湿法工艺的脱硫系统，除了石灰石-石膏湿法脱硫之外，其他碱法、氨法等湿法脱硫塔同样适用本发明。

本发明的主要原理是：通过超低排放系统的脱硫吸收塔前的主要环保设备对烟气进行调质，以减少脱硫吸收塔从烟气中摄入发泡活性物质或稳泡物质。由于脱硫浆液起泡是综合多因素共同作用导致的异常，利用环保系统设备的整体协同控制作用可对各影响因素同时调控，从而缓解浆液起泡的综合表现程度。针对其中重要一项在线可控因素(以脱硫吸收塔内浆液氨氮含量为例)深入研究，可通过系统自主学习功能控制该因素在一个合适范围内，在该范围内浆液起泡程度变轻。确定脱硫废水中氨氮含量的合理控制范围的流程图如图1所示。

作为一种实施例，某电厂1000MW燃煤机组采用图2所示典型超低排放工艺路线。SCR脱硝系统2布置在空预器前，SCR脱硝系统2采用脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置实现脱硝系统精确采样和分区喷氨控制，能最大程度的减小脱硝反应的不均匀度；SCR脱硝系统2在线自动控制各分区喷氨量，减少脱硝出口烟气的氨逃逸浓度；SCR脱硝系统2接收到浆液起泡预警和脱硫废水氨氮含量偏高报警后，能自动调整至合适工况减少烟气中氨逃逸浓度。

WGGH原烟气冷却器3布置在ESP除尘器4进口，WGGH原烟气冷却器3将烟气温度由125℃降低到90℃(酸露点温度以下)，减少烟气体积流量、降低烟尘比电阻从而可协同提高ESP除尘器4的除尘效率，热媒水用于WGGH原烟气冷却器3和WGGH净烟气加热器7之间的水媒换热，热媒水吸收烟气热量后用来加热脱硫除尘后的湿烟气，增强烟囱8排口的烟气抬升力来减少烟尘等污染物在附近沉降。烟温降低同步可减少脱硫吸收塔5内水耗量。

脱硫吸收塔5的尺寸为

脱硫吸收塔5的进口烟气量为3211704m³/h，液位正常控制在7.0m～7.3m，脱硫吸收塔5溢流口高度为7.8m，进口烟道最低点高度为8.6m，进口烟道膨胀节高度为8.9m。

如图3所示脱硫吸收塔5上装设有高低位差压式起泡监测预警装置。石膏浆液外排至旋流站一级脱水后，底流进入真空皮带机二级脱水；溢流进入废水旋流站，废水旋流站溢流进入脱硫废水三联箱处理系统，三联箱出口清水管装有脱硫废水氨氮表计15。

正常工况下，脱硫吸收塔5内尽管有脱硫氧化风持续鼓入，然而泡沫在浆液中的分布不稳定，能快速上浮到液面上并破裂，此时高低位差压式起泡监测预警装置反馈浆液正常，同时脱硫废水氨氮表计15的显示值为8mg/L，小于临界值15mg/L。

当高低位差压式起泡监测预警装置出现“浆液起泡报警”信号，查脱硫废水氨氮显示值为32mg/L，大于临界值15mg/L，此时：

1)、自动调整脱硫吸收塔5前ESP除尘器4的高频电源二次电流，使之大于等于800mA；

2)、自动调整脱硫吸收塔5后的WESP湿式电除尘装置6的高频电源二次电流，使之小于等于300mA；

3)、自动调整脱硫吸收塔5前的烟气温度至酸露点以上，取100℃；

4)、脱硫吸收塔5中脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置或者人工采样的调整装置，控制脱硫吸收塔5出口烟气的氨逃逸浓度。

超低排放系统协同处置效果主要体现在：

1)、脱硫吸收塔5内的杂质来源主要是脱硫入口烟气中的尘和脱硫出口烟气脱除下来的尘。通过提高ESP除尘器4出力并减少WESP湿式电除尘装置6出力，来减少脱硫吸收塔5中杂质富集；

2)、通过控制烟气温度来减少酸雾对烟尘的改性，减少烟尘中金属离子析出，可以缓解脱硫浆液起泡特性；

3)、通过脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置降低脱硝反应不均匀度和降低脱硝出口烟气氨氮含量，为减少过度调整带来的分区/采样系统不稳定性，调整终点设置为脱硫废水氨氮含量到临界值以下或者浆液不出现起泡。

工况(烟气、工艺水和石灰石条件)变化后，脱硫吸收塔5内氨氮浓度对浆液起泡的影响程度有所不同，因此脱硫吸收塔5内氨氮含量的临界控制值也将有所调整。高低位差压式起泡监测预警装置发出浆液起泡报警后，脱硫废水氨氮表计15显示脱硫吸收塔内氨氮含量为32mg/L，大于临界值15mg/L，脱硫废水中氨氮含量的控制范围按照如下确定：

1)若脱硫废水氨氮含量高于临界值，开始脱硝分区喷氨和巡回采样过程，减小脱硝出口烟气氨逃逸和脱硫吸收塔5内氨氮浓度，8h后重新查看脱硫废水氨氮表计15显示的脱硫废水氨氮浓度为19mg/L，仍高于氨氮临界值；

2)、开始第二轮的脱硝分区喷氨和巡回采样过程，8h后重新查看脱硫废水氨氮表计15显示的脱硫废水氨氮浓度为14mg/L，低于氨氮临界值；

3)、检查到脱硫浆液起泡报警仍然存在，将脱硫废水氨氮浓度临界值下调2mg/L到13mg/L；

4)、开始第二轮的脱硝分区喷氨和巡回采样过程，8h后重新查看脱硫废水氨氮表计15显示的脱硫废水氨氮浓度为12mg/L，低于氨氮临界值；

5)、检查到脱硫浆液起泡报警消失，则当前脱硫废水氨氮浓度控制临界值为13mg/L(若经过四轮调整和判定后，仍无法进一步降低脱硫废水氨氮含量且不满足消除浆液起泡的条件，高低位差压式起泡监测预警装置发出SCR脱硝系统已调至当前最低氨逃逸运行模式的报警提示)。

Claims (6)

1.一种前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过超低排放系统内脱硫吸收塔前的环保设备的协同作用对起泡期间锅炉烟气进行调质处理；

步骤1.1、在浆液起泡期间，通过提高电除尘器出力和减少湿电除尘器出力来减少脱硫吸收塔内杂质和烟尘；

步骤1.2、在浆液起泡期间，利用原烟气冷却器调整脱硫吸收塔前的烟气温度至酸露点以上；

步骤1.3、根据不同的工况进行分区喷氨和巡回多点采样，调整机组喷氨格栅，控制SCR脱硝系统出口氨逃逸浓度，控制脱硫废水内氨氮含量在脱硫浆液无起泡溢流的范围内；

步骤2、发现脱硫浆液起泡时，利用脱硫废水在线氨氮表计测量脱硫废水中的氨氮含量，并判定脱硫废水中氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系；结合脱硝分区喷氨装置、巡回多点采样装置或者人工采样的调整装置，将脱硫浆液无起泡溢流作为调整终点，确定脱硫废水中氨氮含量的合理控制范围；

步骤3、参照步骤2中脱硫废水中氨氮含量合理控制范围的确定方式，来确定烟气温度的合理控制范围和含尘量的合理控制范围，并汇总输出防起泡工况参数控制清单。

2.根据权利要求1所述前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于：步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、若当前脱硫废水中，氨氮含量A＞氨氮控制临界浓度C_临界，则当前脱硫废水中氨氮浓度偏高；启动SCR脱硝系统，采用脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置来进行巡回多点采样和分区喷氨，降低SCR脱硝系统出口氨逃逸浓度；延时并再次判定氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系；

步骤2.2、若氨氮含量A≤氨氮控制临界浓度C_临界，则重新检查脱硫浆液起泡信号；若浆液起泡报警仍在，则由DCS逻辑计算程序将氨氮控制临界浓度C_临界下调2～5mg/L，并再次启动SCR脱硝系统采用脱硝分区喷氨装置和巡回多点采样装置来进行巡回多点采样和分区喷氨，直至脱硫浆液不出现起泡后，DCS逻辑计算程序将C_临界作为当前工况下脱硫废水的氨氮控制浓度并进行输出；

步骤2.3、重复执行步骤2.1至步骤2.2，直至无法进一步降低脱硫废水的氨氮含量且当前工况不满足消除浆液起泡的条件时，输出SCR脱硝系统已调至当前最低氨逃逸运行模式的报警信号；当脱硫浆液起泡信号消失时，DCS逻辑计算程序将C_临界作为当前氨氮控制临界浓度并输出。

3.根据权利要求2所述前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于：步骤2.1中氨氮控制临界浓度C_临界为预设值，根据上一次调整结果而定。

4.根据权利要求1所述前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于：步骤2中采用位于脱硫吸收塔的高低位差压式液位起泡监测系统来监测脱硫浆液起泡情况。

5.根据权利要求1所述前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于：步骤2中通过DCS逻辑计算程序判定脱硫废水中氨氮含量A和氨氮控制临界浓度C_临界的大小关系。

6.根据权利要求1所述前端协同处置脱硫浆液起泡的控制方法，其特征在于：步骤3中防起泡工况参数控制清单上的参数为任意氨氮含量、烟气温度和含尘量的组合，该氨氮含量位于氨氮含量的合理控制范围内，该烟气温度位于烟气温度的合理控制范围内，该含尘量位于含尘量的合理控制范围内。

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