脫硫塔漿液起泡的危害，原因及消泡方法

孫江穎

（北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司，北京 100039）

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前電廠中技術(shù)相對(duì)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硫方法，被廣泛應(yīng)用于1 000MW 燃煤發(fā)電機(jī)組。隨著全球污染問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，我國(guó)不斷地提高了大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，伴隨著《燃煤電廠超低排放改造計(jì)劃》實(shí)施的不斷深入，脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行變得尤為重要，所以脫硫系統(tǒng)后續(xù)的發(fā)展方向必將沿著精細(xì)化、專業(yè)化發(fā)展。吸收塔漿液起泡往往會(huì)伴隨著吸收塔溢流，造成吸收塔液位異常、環(huán)境污染及設(shè)備腐蝕等問(wèn)題。基于此，本文簡(jiǎn)要闡述了脫硫系統(tǒng)中吸收塔產(chǎn)生泡沫的原因及影響因素，并提出具有針對(duì)性的預(yù)防及解決方法。

1 泡沫生成原因及影響因素

泡沫是氣泡分散在液體中所形成的彼此之間以液膜隔離的多孔膜狀多分散體系。正常情況下泡沫生成非常容易的原因有以下3個(gè)方面。第一個(gè)是漿液中含有表面活性劑或者類似活性劑的成分，而表面活性劑在工業(yè)中通常被用作起泡劑，因此，當(dāng)漿液中含有表面活性劑或類似活性劑的成分，活性劑處于氣體、液體分界面，通入空氣后，氣泡受到浮力影響，浮出水面后形成氣泡?？刂茪怏w的進(jìn)入不能可減少或消除氣泡的產(chǎn)生，其原因是由于石灰石-石膏濕法脫硫工藝的原理。吸收塔中，吸收漿液的主要成分是石灰石，煙氣中的SO2和漿液中的CaCO3在氧化空氣的催化下，反應(yīng)生成二水石膏，其反應(yīng)如式（1）所示，二氧化硫被脫除，二水石膏經(jīng)脫水裝置后回收。因此受反應(yīng)機(jī)理的影響，吸收塔內(nèi)要吹入足量的氧化空氣以保證脫硫系統(tǒng)的有效運(yùn)行，空氣的吹入導(dǎo)致了溶液氣泡，此為第二個(gè)原因。第三個(gè)是機(jī)械攪動(dòng)導(dǎo)致的氣泡生成，吸收塔中部分旋轉(zhuǎn)部件攪動(dòng)漿液以及循環(huán)泵作用下的漿液均較容易產(chǎn)生氣泡。

研究表明，泡沫穩(wěn)定性的影響因素有：表面張力、溶液表面黏度、溶液泡沫雙氣-液界面結(jié)構(gòu)液膜彈性、氣體通過(guò)雙氣-液界面結(jié)構(gòu)液膜的擴(kuò)散、雙氣-液界面結(jié)構(gòu)表面電荷的影響、溶液中雜質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響等。在煙氣脫硫中，上述因素中公認(rèn)的最主要的有2個(gè)，分別為氣泡表面張力和溶液表面黏度。當(dāng)表面張力越小，溶液表面黏度越大，泡沫越容易生成。因此增大表面張力和減小表面黏度即可解決泡沫易生成的問(wèn)題。

2 吸收塔漿液起泡溢流原因分析

在分析吸收塔內(nèi)漿液起泡溢流之前，首先應(yīng)明確漿液起泡直接導(dǎo)致了漿液溢流，因漿液起泡，工作人員無(wú)法準(zhǔn)確獲取漿液的準(zhǔn)確位置，造成了吸收塔內(nèi)出現(xiàn)虛假液位的問(wèn)題。就目前的吸收塔液位獲取方式來(lái)看，差壓變送器測(cè)量計(jì)算法用的較多，其基本原理公式如式（2）所示。

式中，H為吸收塔內(nèi)漿液液位；p為壓力變送器的測(cè)量值；ρ為取樣處漿液密度；g為重力常數(shù)。

使用此方法測(cè)量起泡的漿液液位，測(cè)量值和實(shí)際值可相差1～2m。其原因是由于漿液受自身重力的影響，漿液密度自上而下越來(lái)越大，但絕大部分工作人員目前的漿液取樣位置都在漿液底部，而取樣處密度較大，根據(jù)公式可知，計(jì)算液位勢(shì)必會(huì)比實(shí)際液位低，最終造成漿液溢流問(wèn)題的發(fā)生。

由于漿液溢流的直接原因是由于漿液起泡，因此分析漿液起泡原因并針對(duì)這些原因，制訂有針對(duì)性的措施，即可有效地預(yù)防及緩解漿液溢流。根據(jù)目前的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，得出造成漿液起泡的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）石灰石雜質(zhì)偏多。如果石灰石中氧化鎂的含量較高（一般正常使用的石灰石中氧化鎂的含量在1%左右），而鎂離子的溶解度又高于鈣離子，因此當(dāng)鎂離子進(jìn)入漿液并溶于漿液中后，就會(huì)提高漿液中溶解鹽的含量，從而導(dǎo)致漿液中新出現(xiàn)的氣泡彈性更好，穩(wěn)定性更佳，最終導(dǎo)致泡沫量的異常。

2）溢流管防虹吸門設(shè)計(jì)不符合使用標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)小的防虹吸門不僅在溢流發(fā)生時(shí)無(wú)法有效破壞虹吸問(wèn)題，而且容易阻塞管道，導(dǎo)致維護(hù)成本的增加。

3）脫硫系統(tǒng)中廢水清理不及時(shí)、不合理，導(dǎo)致了系統(tǒng)中循環(huán)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，雜質(zhì)較多。因此在條件允許或預(yù)算足夠的情況下投入廢水處理系統(tǒng)，廢水經(jīng)處理后達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后，定期外排。

4）除霧器出現(xiàn)堵塞故障，不能有效的消除泡沫。吸收塔內(nèi)除霧器主要被用于煙氣出口位置殘留液體的吸除和一定的消除泡沫的作用，其原理是除霧器的沖洗水能在一定程度上壓制和破壞泡沫，而控制了泡沫層的厚度，溢流現(xiàn)象即得到了很好的避免。因此當(dāng)除霧器出現(xiàn)堵塞故障時(shí)，缺少了一股壓制和破壞泡沫的力量，泡沫增大增厚，提高了漿液溢流的發(fā)生幾率。

5）電除塵器末級(jí)除塵器振動(dòng)頻率也是影響漿液起泡的一大重要原因。由于電除塵器末端除塵器主要用來(lái)吸收細(xì)灰，細(xì)灰易飛揚(yáng)，因此若電除塵器前后振打頻率一樣的話，極易造成細(xì)灰飛揚(yáng)，不僅會(huì)導(dǎo)致煙氣排放時(shí)粉塵超標(biāo)，而且當(dāng)大量的粉塵進(jìn)入吸收塔漿液中時(shí)，漿液表面張力變大，造成泡沫厚度增加，提高溢流發(fā)生的概率。電除塵器前后端除塵器振打頻率應(yīng)有所差異，調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)具體根據(jù)生成石膏的品質(zhì)及顏色進(jìn)行調(diào)整。

6）脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于反應(yīng)機(jī)理，需要鼓入一定量的氧化空氣，但氧化空氣的量突然改變時(shí)極易造成漿液起泡，這種現(xiàn)象多發(fā)生于氧化風(fēng)機(jī)突然跳閘時(shí)，跳閘后氧化風(fēng)量驟減，打破了吸收塔內(nèi)原有的氣-液平衡，并由此造成漿液起泡，最終出現(xiàn)溢流問(wèn)題。

7）燃煤鍋爐中煤粉燃燒不充分時(shí)，就會(huì)有部分碳粉隨著煙氣進(jìn)入吸收塔內(nèi)，當(dāng)進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣中碳粉含量大于7%時(shí)，吸收塔內(nèi)發(fā)生起泡溢流問(wèn)題的頻率就會(huì)大幅提高。

3 漿液起泡溢流的危害

1）當(dāng)吸收塔內(nèi)出現(xiàn)起泡問(wèn)題時(shí)，隨著氣泡越來(lái)越多，導(dǎo)致形成泡沫層并越來(lái)越厚，勢(shì)必會(huì)壓縮吸收塔內(nèi)漿液反應(yīng)區(qū)的空間，增加了漿液脫硫的負(fù)荷，脫硫效率明顯降低。單位體積內(nèi)的漿液若長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作，勢(shì)必會(huì)增加漿液中亞硫酸鹽的濃度，而亞硫酸鹽濃度的提高又會(huì)增加泡沫厚度，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)陷入死循環(huán)中。

2）當(dāng)吸收塔內(nèi)泡沫過(guò)多造成溢流問(wèn)題時(shí)，吸收塔前后連接設(shè)備及管道均會(huì)受到腐蝕，當(dāng)設(shè)備、管道長(zhǎng)時(shí)間存在于腐蝕的環(huán)境中時(shí)，輕則磨穿管道，造成漏煙問(wèn)題，重則造成前后設(shè)備的損壞，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最終造成停工停產(chǎn)。如溢流后會(huì)導(dǎo)致GGH 無(wú)法正常對(duì)煙氣進(jìn)行換熱處理，溢流嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞GGH，增加升壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的工作負(fù)荷，最終會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛無(wú)法維持負(fù)壓。

3）起泡溢流會(huì)使石膏排出泵工作時(shí)排出大量氣泡，導(dǎo)致泵工作電流的不穩(wěn)定，最終會(huì)造成該泵的損壞。

4 預(yù)防和緩解漿液起泡的措施

1）完善溢流管防虹吸門的設(shè)計(jì)，增大虹吸管道的直徑，并增加沖洗管的設(shè)計(jì)。

2）選擇停機(jī)維護(hù)時(shí)，更改排煙管道的傾斜度至一定程度，溢流發(fā)生時(shí)漿液可依靠自身重力流回至吸收內(nèi)為宜。

3）煙道內(nèi)加裝沖洗水管道，最大限度地保護(hù)設(shè)備不受漿液的腐蝕。

4）吸收塔內(nèi)用于補(bǔ)水的水質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格把控，循環(huán)水應(yīng)加強(qiáng)過(guò)濾；石灰石料中的MgO 和SiO2含量應(yīng)嚴(yán)格把控，超標(biāo)的石灰石料堅(jiān)決不使用。

5）盡可能使吸收塔內(nèi)所有補(bǔ)充用水都經(jīng)過(guò)除霧器進(jìn)入塔內(nèi)；定期分析除霧器沖洗水壓。

6）條件允許的情況下，廢水系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)外排廢水。

7）及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)整燃燒環(huán)境，定時(shí)清理磨煤機(jī)分離器，減少顆粒超大的煤粉進(jìn)入燃燒室的概率。

8）氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況應(yīng)視吸收塔內(nèi)反應(yīng)情況而定，切不可長(zhǎng)時(shí)間鼓入過(guò)量的氧化空氣，結(jié)合最終石膏的成色確定氧化空氣的需求量，從而制訂合理的氧化風(fēng)機(jī)啟停時(shí)間。

9）吸收塔內(nèi)各處漿液密度不同，為了使差壓變送器測(cè)量法計(jì)算得到的數(shù)據(jù)更加接近真實(shí)值，取樣處應(yīng)從上至下多選幾處。

10）若經(jīng)過(guò)上述措施后漿液仍然起泡嚴(yán)重，最好的解決辦法是更換部分漿液。

5 結(jié)語(yǔ)

研究表明，在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中吸收塔漿液起泡溢流不僅僅是由一個(gè)原因引起的，往往由多方面的因素造成的。當(dāng)吸收塔內(nèi)出現(xiàn)起泡溢流問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地分析出造成起泡溢流的原因，根據(jù)原因有針對(duì)性地制訂應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)制止?jié){液溢流的持續(xù)發(fā)生，最大限度地保護(hù)連接管道及設(shè)備。