脫硫塔漿液起泡的原因及消泡方法分析

摘要：脫硫塔漿液起泡現象是濕法脫硫過程常見的技術問題，會導致氣液分離困難、除塵效果下降，并可能引發設備故障。隨著環保標準的提升和工藝技術的改進，研究漿液起泡的原因及相應消泡技術變得尤為重要。研究表明，從化學成分的影響到工藝設計的優化，消泡技術手段能有效解決漿液起泡問題，提高脫硫系統的運行效率。

關鍵詞：脫硫塔；漿液起泡；原因；消泡技術

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0224-03

Analysis of the causes and defoaming methods of foaming in desulfurization tower slurry

WANG Shuailong1， YANG Dapeng1， ZHANG Xilong1， SONG Xulong2

（1. Zhengning Power Plant of Huaneng Longdong Energy Co.， Ltd.， Qingyang 745300， China;

2. Huaneng Pingliang Power Generation Co.， Ltd.， Pingliang 744000， China）

Abstract： The foaming phenomenon of desulfurization tower slurry is a common technical problem in wet desulfurization process， which can lead to difficulties in gas-liquid separation， decreased dust removal effect， and may cause equipment failure. With the improvement of environmental standards and process technology， it has become particularly important to study the causes of slurry foaming and corresponding defoaming techniques. Research has shown that from the influence of chemical composition to the optimization of process design， defoaming technology can effectively solve the problem of slurry foaming and improve the operational efficiency of desulfurization systems.

Keywords： desulfurization tower; foaming of the slurry; causes; defoaming technology

隨著環保法規的日益嚴格，濕法脫硫技術在燃煤電廠等工業領域廣泛應用。然而，漿液起泡問題在實際運行中常常出現，不僅影響脫硫效率，還可能引發漿液溢流、設備堵塞等安全隱患。因此，深入探討脫硫塔漿液起泡的原因及有效的消泡措施，成為提升脫硫系統運行穩定性和環保效果的重要課題。分析漿液的化學成分、工藝條件和操作維護等因素，可以為改進工藝設計和優化運行管理提供理論支持和技術依據。

1 脫硫塔漿液起泡的原因

脫硫煙氣中存在一些難溶解的氣體成分，當這些煙氣與吸收液充分混合時，這些氣體成分便被液體包裹，進而與吸收液形成氣液交界面，在該界面上，由于較高的表面張力作用，氣體聚集成球形的氣泡。氣液間存在密度差異，氣泡快速上升至液體表面，并形成一層泡沫層。

1.1 漿液內有機物比例上升

鍋爐未能完全燃燒時會產生含有碳?；蚪褂偷任赐耆紵龤埩粑锏娘w灰。這些飛灰隨煙氣進入吸收塔，導致塔內漿液的有機成分比例上升，進而觸發皂化作用，形成油性薄膜。在氧化風機向吸收塔漿池注入高壓空氣的過程中，油膜受到高壓氣流沖擊，從而導致漿液產生泡沫并發生溢流現象[1]。

1.2 氧化鎂及重金屬濃度增加

脫硫塔入口處煙氣攜帶的粉塵量超出既定標準，會導致眾多不活潑成分混入其中，這些成分使得漿液內重金屬含量超出正常值，進而導致漿液產生泡沫并溢出。濕法脫硫過程使用石灰石作為吸收劑，但石灰石含有氧化鎂，氧化鎂與亞硫酸根接觸時易產生泡沫。若石灰石中氧化鎂的含量過高，則會產生過多的泡沫。此外，石灰石含有一定量的重金屬，這些重金屬隨漿液流動，使得漿液重金屬含量升高，漿液表面張力增強，形成泡沫層。

1.3 漿液循環泵頻繁切換

濕式脫硫系統運行期間，漿液循環泵反復啟動與停止，使得漿液池中的漿液動蕩不定，這種突變無疑會破壞原有的氣液平衡，引發氣泡溢出現象[2]。

1.4 除霧器堵塞

在濕式脫硫系統的運行過程中，除霧器主要負責清除吸收塔排出煙氣中的霧狀水分，并具備消泡的功能。當漿液產生泡沫時，除霧器的沖洗水能夠間歇性地破壞泡沫，有效控制泡沫層的高度。但是，一旦除霧器出現堵塞，其消泡系統便無法正常工作，從而提高漿液溢流的風險。

2 脫硫塔漿液起泡的危害

在常規操作中，吸收塔內漿液起泡后會通過專設的溢流管道回流至排水池，之后通過地坑泵送回塔內循環利用，這一過程并不會帶來副作用。然而，若吸收塔內漿液溢出量增多，超出溢流管的處理能力，多余的漿液便會流入凈煙氣通道，從而引起一系列的事故或者干擾系統的正常工作。一旦溢出的漿液進入煙氣通道，其所含的硫酸鹽和亞硫酸鹽成分便可能滲透通道內襯的保護層及其微孔結構。隨著水分的逐漸蒸發，這些鹽類會逐漸結晶，結晶水的喪失導致體積膨脹，進而對內襯產生壓力。特別是那些含有結晶水的鹽類，在干濕變化的環境下，其體積可以膨脹數十倍，造成極大的應力，引發內襯的剝離和損壞[3]。

若吸收塔內泡沫積聚過多引發溢出，相連的塔前后設備與管道將會遭受侵蝕。長期暴露在侵蝕性環境下，設備與管道可能會出現磨損穿孔，引發漏煙現象，甚至導致設備損壞，影響脫硫系統的正常工作，進而迫使工廠暫停生產。例如，溢出物可能會干擾煙氣換熱器對煙氣的換熱功能，若溢流嚴重，還會堵塞煙氣換熱器，增加升壓風機及引風機的負載，最終可能導致爐膛無法保持負壓狀態。若漿液起泡現象加劇，石膏排出泵進口處的漿液泡沫量增多，導致泵出口的壓力減小，石膏無法按照正常流程排出，結果是漿液密度不斷上升，液位變得復雜難控。

3 脫硫塔漿液起泡的消泡方法

3.1 適時排放部分漿液，以降低漿池液面高度

若出現漿液外溢，可開啟脫硫塔下部的排放口，對塔內液位進行調控，避免漿液流入原煙道。同時，要密切監測吸收塔入口的煙氣溫度變化，若煙氣溫度驟降，則表明可能有大量石膏漿液流入原煙道，此時應立即實施應急措施。例如，在原煙道底部增設排漿口，以排出多余漿液[4]。

3.2 調整漿液循環泵的工作數量

在吸收塔發生溢流的情況下，可以調整石膏漿液循環泵的運行數量。依據脫硫效率，可以暫時關閉1臺石膏漿液循環泵，以減輕循環泵對脫硫塔內部的干擾。

3.3 定期校準脫硫塔液位檢測器

在脫硫塔的液位檢測器設計上，通常會安裝

3套壓力式液位傳感器。為了確保測量的精確度，必須定期標定這些液位檢測器。在測量過程中，將得出的密度值與實時監測密度數據的偏差ρ與設定的消泡劑動態臨界值θ進行對照，如式（1）所示。若ρ≥θ，則說明起泡情況嚴重，啟動消泡劑計量泵；若ρ＜θ，則說明起泡情況不嚴重或已消退，關閉消泡劑計量泵。當計量泵的控制參數μ為非零值時，根據計量泵的控制參數，采用式（2）確定輸出的消泡劑量。

（1）

Q=β×μ（2）

式中：μ為計量泵的控制參數；η為控制系數；Q為輸出的消泡劑量；β為注入量系數。

3.4 投入脫硫專用消泡劑

當脫硫塔出現溢流狀況，常規做法是在塔底坑中投入定量的脫硫消泡劑，隨后進行徹底的攪拌作業，再通過地坑泵將混合液送回塔內漿液中。然而，消泡劑僅能臨時抑制漿液起泡，無法從根本上解決問題。若停止投放消泡劑，脫硫石膏漿液可能會再次發生起泡溢流。消泡劑通常含有表面活性成分，部分產品本身就是表面活性劑。若消泡劑投放過量，可能會對脫硫效果造成不利影響。因此，在系統運行過程中，應根據實際液位情況適量調整消泡劑的投加量。底部液位高度采用式（3）計算。

H=ρg（H1-H2）×10-3（3）

式中：H為底部液位高度；ρ為吸收塔密度；g為重力加速度；H1為底部液位計實測差壓；H2為液位計安裝高度。

4 脫硫塔消泡案例分析

試驗選取某電廠脫硫塔為研究對象，塔高為40 m，內徑為20 m，漿液循環量為20 000～50 000 m3/h。試驗裝置包括壓力傳感器、在線密度計、pH計、流量計和消泡劑計量泵。監測數據通過上位機實時記錄和顯示，試驗周期為30 d。從裝置運行開始采集數據，包括壓力、溫度、pH值、流量、在線測量密度和操作日志數據。數據預處理步驟包括數據清洗、去噪和缺失值處理。采用卡爾曼濾波進行實時去噪，并結合移動平均法進行數據平滑處理。重復數據和異常值采用標準分數法識別并處理，缺失值采用數據均值填充[5]。

通過底部和中部液位計實測差壓，分別計算底部液位高度和中部液位高度，確定液位高度差。利用液位高度差計算吸收塔密度，并將計算密度與在線測量密度進行比對，得到當前氣泡情況。計算控制消泡劑的動態閾值，將計算密度與在線測量密度的差值與動態閾值進行比較，確定計量泵的控制參數。若差值大于閾值，啟動消泡劑計量泵；若差值不大于閾值，關閉消泡劑計量泵。實時監控密度誤差和動態閾值變化，通過上位機顯示實時數據和偏差曲線。根據實時數據和歷史數據，調整消泡劑計量泵的控制策略。具體控制策略包括3種情況，即低起泡濃度、中起泡濃度和高起泡濃度，分別優化消泡劑計量泵參數，確保消泡效果，具體試驗數據如表1所示。

表1數據顯示，在實際應用中，脫硫塔泡沫監測及消泡精準控制方法有效。系統運行穩定，能精準監測泡沫情況和消泡效果，壓力維持在101 300～101 600 Pa，溫度保持在54～57 ℃。系統能夠在不同漿液條件下保持良好的運行狀態，pH值保持在5.7～5.9，漿液流量保持在20 000～45 000 m3/h。計算密度與在線測量密度的差值較小，表明該方法能準確計算密度，實時反映吸收塔內的泡沫情況。消泡劑添加量隨著漿液循環泵流量的增大而增加，流量越大，消泡劑添加越多。根據流量變化，該方法自動調整消泡劑添加量，確保泡沫控制的有效性。

5 結論

脫硫塔漿液起泡問題是多種因素共同作用的結果，涉及化學成分、氣液接觸條件、工藝設計及操作維護等方面。要從優化工藝設計、調整操作參數及合理應用消泡技術等方面著手，解決這一問題，以確保脫硫系統的高效、穩定運行。深入研究起泡機理并采取相應的技術措施，有助于提高脫硫效率，減少設備故障，為實現更高的環保標準提供可靠保障。

參考文獻

1 王明明.燃煤電廠脫硫吸收塔漿液起泡溢流問題分析及處理[J].山東工業技術，2021（3）：89-92.

2 曹海祥.脫硫吸收塔漿液起泡原因分析與處理[J].能源環境保護，2021（1）：29-33.

3 孫江穎.脫硫塔漿液起泡的危害、原因及消泡方法[J].化工設計通訊，2020（10）：41.

4 包文運，郭行義，向朝虎，等.燃煤電廠脫硫塔漿液起泡微觀表征分析研究[J].綠色科技，2020（6）：93-95.

5 孫 躍.石灰石-石膏法脫硫吸收塔漿液起泡問題分析[J].煤炭加工與綜合利用，2020（11）：82-84.