文/劉義 范婉坤

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石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)漿液起泡溢流分析

文/劉義 范婉坤

0　前言

2011年7月發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011），對SO2、NOX及粉塵濃度提出了我國最為嚴格的環(huán)保標準，也是目前世界上最為嚴格的要求。眾多脫硫裝置的投運，為我國SO2的污染控制發(fā)揮了積極的作用。石灰石-石膏法因為技術成熟，脫硫效率高等顯著優(yōu)點而被廣泛采用，但在火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，吸收塔漿液起泡溢流對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常不利，而且是較為常見的現(xiàn)象。因此有必要對起泡溢流的產生和消除進行分析，提出預防和處理方法，以減少其不利影響，保證脫硫系統(tǒng)的正常運行。

1　起泡溢流原因

氣泡是氣體分散在液體或固體中所形成的體系，氣體是分散相，液體或固體是分散介質也是連續(xù)相。大量氣泡聚在一起，形成彼此之間以液膜隔離的聚集狀態(tài)，稱之為泡沫。

在煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization，以下簡稱FGD）吸收塔中，形成氣泡的主要氣體為煙氣、氧化空氣、脫硫反應產生的CO2氣體等。一般情況下，吸收塔漿液不能形成穩(wěn)定的泡沫，吸收塔漿液起泡是由于系統(tǒng)中進入了其它成分（如粉塵、Mg2+、油分等），使氣泡上升到漿液表面，這些氣泡不易破裂，會相互聚集并在漿液表面形成泡沫或者泡沫層，有的泡沫層可高達2m以上，最終導致起泡溢流現(xiàn)象的產生。

吸收塔起泡是多種因素的綜合作用，一些吸收塔溢流泡沫不但數(shù)量多，且能穩(wěn)定存在長達幾天的時間而不破裂。究其原因，一般有以下幾個方面：

（1）石灰石中含有的MgCO3及其他雜質過多。這些雜質附著在石灰石漿液表面，導致石灰石漿液無法正常與二氧化硫接觸反應，對石灰石的活性產生抑制作用，而且石灰石中含有的MgO會與硫酸根離子反應產生大量泡沫。

（2）鍋爐在運行過程中油煤混燒或者燃燒不充分，煙氣中含有大量成分復雜的其他化合物及經除塵器未能除去的粉塵、微粒等雜質，這些物質中可能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(wěn)定，不易消失。

（3）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(wěn)定。

（4）脫硫用工藝水、石灰石漿液中可能帶有易起泡的物質。

（5）運行中PH值過低，漿液酸性過大或者攪拌作用、溫度等，也對泡沫的形成有一定的促進。

（6）廢水排放量較少或脫水系統(tǒng)運行不正常，吸收塔漿液品質不斷惡化，大量懸浮物、粉塵及雜質存留在吸收塔漿液表面。

2　起泡溢流危害

吸收塔起泡溢流是FGD系統(tǒng)中常見的現(xiàn)象，主要危害有以下幾種：

（1）含有硫酸鹽和亞硫酸鹽的漿液進入煙道中，造成煙道腐蝕，縮短煙道的使用壽命，嚴重者將增壓風機的外殼腐蝕穿孔。

（2）漿液進入煙道中，造成煙道、GGH、增壓風機入口導流板等處結垢、積灰嚴重，運行阻力增加，影響脫硫系統(tǒng)及機組安全運行。

（3）脫硫吸收塔液位無法正常顯示，吸收塔運行液位被迫降低，影響漿液循環(huán)泵安全運行。

（4）吸收塔內大量泡沫會阻礙SO3-2的氧化反應，漿液品質進一步惡化，降低脫硫率，企業(yè)排污成本增大，排污“不經濟”。

（5）污染周圍環(huán)境，一些吸收塔溢流泡沫呈黑色，沉積后像油泥一樣，需耗費大量人工清理，如圖1所示。

圖1　某廠吸收塔漿液起起泡溢流現(xiàn)場圖片

3　預防和處理方法

為提高FGD系統(tǒng)的安全性，消除和緩解吸收塔漿液起泡溢流現(xiàn)象的發(fā)生，以免造成嚴重的停機事故，建議通過以下方法進行處理：

（1）建議對吸收塔內漿液進行置換。建議在滿足環(huán)保排放和脫硫率的情況下，保持石膏脫水系統(tǒng)連續(xù)運行，并加大廢水系統(tǒng)的排放，根據(jù)煙氣量和吸收塔PH值合理供漿。待系統(tǒng)正常后即可停止?jié){液的置換。

（2）建議在滿足環(huán)保排放和脫硫率的情況下，停止一臺或兩臺漿液循環(huán)泵運行，特別是在低負荷的情況下，減少漿液與煙氣的接觸量，進而降低漿液中氯離子、重金屬離子等的含量。

（3）建議調整石膏旋流站的壓力，把吸收塔中的一些易引起起泡的物質排除掉，并且可排掉較多的氯離子。

（4）吸收塔內泡沫較多時，建議添加消泡劑消泡。但消泡劑在使用時會對脫硫效率產生一定的影響，對消泡劑的用量應適度，建議電廠進行多次試驗，選用最有效、最經濟的消泡劑。

（5）建議加強對FGD入口粉塵濃度的監(jiān)視。當電除塵系統(tǒng)故障或者不能正常投運，入口粉塵濃度超出設計值時，為保障FGD系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，應退出脫硫系統(tǒng)運行。

（6）建議對吸收塔液位進行定期校核。就地吸收塔液位計、PH計、密度計等重要設備增加獨立的沖洗水系統(tǒng)。

（7）建議做好定期的FGD的化學分析和監(jiān)督工作，特別需要指出的是需要加強對工業(yè)水水質及石灰石品質中顆粒度、鹽酸不溶物，漿液含固量等的化驗。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時或測量儀表不準確時，尤其應加強對化學物質的測量和監(jiān)督。

（8）當運行中如出現(xiàn)吸收塔泡沫溢流情況，首先應設法疏通溢流管透氣口，破壞虹吸條件，必要時停運一二臺循環(huán)泵。

（9）建議提高FGD管理人員、運行人員和維護人員的理論和操作水平，將FGD設備納入等同主機設備的管理和考核，完善各項規(guī)章制度，維持除塵器的高效運行，做好鍋爐的燃燒調整等。

另外為較少吸收塔溢流的發(fā)生，設計時要是漿池適當大和高些，運行中可根據(jù)經驗稍降低吸收塔液位0.5m左右。還需加強巡視工作，重視溢流管透氣口檢查并保持其通暢等。

4　結語

根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》要求，東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。面對越來越嚴格的環(huán)保要求，全廣東省乃至全國的火電廠都必須對其自身的SO2排放濃度進一步進行控制。本文通過對石灰石-石膏脫硫漿液起泡溢流現(xiàn)象進行分析，可為脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供技術參考。

作者簡介：劉義（1980-），男，工程師，本科，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，從事電站鍋爐試驗與調試及管理工作；范婉坤（1981-），男，工程師，本科，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，從事電站環(huán)保試驗與調試及管理工作。