脫硫吸收塔起泡的原因及消泡劑在珠海電廠的應用

鄭韶瑞

摘 要：近年來，隨著火電行業的迅猛發展以及我國環境保護制度的逐漸健全規范，煙氣脫硫系統能否正常投入，穩定運行已成為火電企業非常關注的問題。在現有各種脫硫方法中，石灰石-石膏法因為技術成熟，脫硫效率高等顯著優點而被廣泛采用。

關鍵詞：脫硫;吸收塔;消泡劑

0.概述

珠海發電廠1、2號脫硫系統采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，1爐1塔，共配套2個吸收塔，在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（BMCR）下，處理1、2號機組100%煙氣量條件下脫硫裝置脫硫率保證值大于95%。來自鍋爐引風機出口的煙氣，通過煙氣-煙氣換熱裝置（GGH）后進入吸收塔進行脫硫處理。在GGH中，原煙氣（未經處理）與來自吸收塔的潔凈煙氣進行熱交換后被降溫，降溫后的原煙氣進入吸收塔與噴淋的吸收劑漿液接觸反應除去SO2。脫硫后的飽和煙氣（50℃）經除霧器進入GGH的升溫側被加熱至80℃以上，然后經過FGD凈煙氣煙道進入煙囪排入大氣。

1.吸收塔起泡的原因

氣泡是氣體分散在液體或者固體中所行成的體系，氣體是分散相，液體或固體是分散介質，也是連續相。大量氣泡聚集在一起，形成彼此之間以液膜隔離的聚集狀態，稱之為泡沫。

在FGD吸收塔中，形成氣泡的氣體主要為煙氣、氧化空氣、脫硫反應生成的二氧化碳氣體等。假如漿液的表面張力較小，或是存在其他使泡沫穩定的因素，上升到漿液表面的氣泡就不易破裂，會相互聚集并在漿液表面形成泡沫或泡沫層，有的泡沫層可高達2m以上。

FGD吸收塔中，使泡沫穩定的因素有：①吸收塔石膏漿液的黏度過大，一旦形成泡沫，由于液膜不易被破壞，泡沫也比較穩定。②煙氣中含有大量成分復雜的氣體化合物及經ESP未能去除的粉塵、微粒等雜質，這些物質中可能會含有類似于表面活性劑的物質，具有明顯降低漿液表面張力的屬性，表面張力越低的漿液，越容易起泡，且泡沫穩定，不易消失。③脫硫用工藝水、石灰石漿液中可能帶有易起泡的物質。④運行中pH值過低、漿液酸性過大以及攪拌作用、溫度等，也對泡沫的形成有一定的促進。

吸收塔起泡是上述各種因素的綜合作用，一些吸收塔溢流泡沫不僅數量多，且能穩定存在長達幾天的時間而不破裂。

吸收塔起泡的根本原因一直沒有定論，但由實際情況來看主要與吸收塔內漿液幾種成分有關：吸收塔內含Mg元素（主要來自石灰石中的MgO）、雜質（主要來自煙氣粉塵、石灰石）和油份（主要來自鍋爐的燃油）。當上述物質在吸收塔內富集到一定程度時，在循環漿液泵作用下吸收塔內液面容易產生泡沫。

2.吸收塔起泡的影響

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的問題之一。由于吸收塔液位采用裝在吸收塔底部的壓差式液位計測量，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，而吸收塔內真實液位——由于氣泡、或泡沫引起的“虛假液位”遠高于顯示液位，再加上底部漿液擾動泵脈沖擾動或攪拌器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響而引起液位波動，從而導致吸收塔間歇性溢流。因此當吸收塔漿液起泡嚴重時，如果DCS上無法及時監測并采取有效措施就會導致溢流發生。此外，吸收塔起泡還會影響亞硫酸鈣的氧化效果，導致脫硫率的下降，且影響石膏脫水效果，造成產生的石膏品質差。

吸收塔起泡后會出現如下現象：1）吸收塔液位突然大幅度上升;2）吸收塔的密度突然大幅度降低;3）吸收塔上層攪拌器電流偏低;4）氧化風機電流偏低;5）真空脫水皮帶機下料處（頭部）的漿液帶黑泡;6）嚴重時吸收塔溢流管流出帶濃黑泡沫的漿液。

3.吸收塔起泡的處理

吸收塔起泡時應及早發現及早處理，一般的應急方法有：1）加消泡劑是最有效的處理方式之一。根據起泡程度加入適量的消泡劑，常用的方法是將消泡劑倒入吸收塔地坑，再由地坑泵打入吸收塔中。2）加大除霧器的沖洗。沖洗水從除霧器高處灑落，具有沖刷力，能消除液面的部分泡沫，減輕了吸收塔起泡的程度。3）在FGD煙氣量硫分較少、脫硫率較高時可暫時停運一臺（最好是上層的）循環漿液泵。

除此之外，可通過合理運行方式來避免起泡的發生，比如：定期進行液位計校驗，加強巡視工作，重視溢流管透氣口檢查并保持其暢通;在脫硫率滿足的前提下，減少上層漿液循環泵的運行;控制好吸收塔PH值、液位和漿液密度在合理范圍;運行中維持ESP的高效運行、做好鍋爐的燃燒調整、加大廢水排放量等，在一定程度上可改善起泡狀況。

4.消泡劑的消泡原理

消泡劑是指具有化學和界面化學消泡作用的藥劑。作為消泡劑，有低碳醇、礦物油、有機極性化合物及硅樹脂等。消泡劑的作用是通過進入泡沫的雙分子定向膜，破壞其力學平衡，從而達到消泡的目的。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是：當體系加入消泡劑后，其分子雜亂無章地廣布于液體表面，抑制形成彈性膜，即終止泡沫的產生。當體系大量產生泡沫后，加入消泡劑，其分子立即散布于泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進一步擴散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低，便流向產生泡沫的高表面張力的液體，這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面間不斷擴散、滲透，使其膜壁迅速變薄，泡沫同時又受到周圍表面張力大的膜層強力牽引，這樣，致使泡沫周圍應力失衡，從而導致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子，再重新進入另一個泡沫膜的表面，如此重復，直至所有泡沫全部覆滅。

5.消泡劑在我廠的使用

我廠不定期向吸收塔區地坑加入脫硫專用消泡劑，通常是吸收塔液位、密度、上層攪拌器電流等參數出現異常時加入消泡劑。以下是加消泡劑前后吸收塔密度、液位、上層攪拌器電流的變化曲線，由此可見加入消泡劑可以解決吸收塔起泡帶來的影響。

6.總結

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，這治標不治本。根本的方法是消除起泡的根源：1）更換品質好的石灰石，減少吸收塔漿液中雜質如Mg元素等的含量。2）改善電除塵的運行工況，減少吸收塔漿液內的灰塵含量。3）加大脫硫廢水的排放，減少雜質在吸收塔內的富集。另外，在處理吸收塔起泡過程中應注意吸收塔溢流，如果溢流管上的透氣口堵塞，將引發虹吸現象，造成大量漿液源源不絕地外溢，吸收塔液位將不斷降低，會引起很嚴重的后果，此時應盡早疏通透氣口，破壞虹吸作用。

參考文獻

[1] 郭元立.脫硫系統培訓教材〔M〕.珠海電廠運行部，2005

[2] 曾庭華.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行〔M〕.中國電力出版社，2008年：808-812