陳晨+包文運(yùn)+高良敏+郭學(xué)濤+向朝虎

摘 要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中，吸收塔漿液起泡溢流十分常見(jiàn)，對(duì)于脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響。通過(guò)對(duì)馬鞍山當(dāng)涂火力發(fā)電廠(chǎng)和陜西彬長(zhǎng)火力發(fā)電廠(chǎng)的工藝水、吸收塔漿液和飛灰進(jìn)行采樣并分析，探究了重金屬含量對(duì)于泡沫形成的影響。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；漿液起泡；重金屬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.215

1 引言

我國(guó)煤產(chǎn)量位居世界第一，電力工業(yè)主要以煤炭為主，而煤燃燒后釋放的SO2會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，所以近年來(lái)，火電企業(yè)對(duì)于煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是越來(lái)越重視，其中石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)被廣泛運(yùn)用。由此而帶來(lái)的吸收塔漿液起泡而導(dǎo)致的溢流也成為了運(yùn)行中常見(jiàn)的問(wèn)題之一。

了解泡沫的成因，從而消除泡沫，是解決漿液溢流問(wèn)題的根本。本文通過(guò)對(duì)起泡嚴(yán)重的陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)以及起泡和未起泡的馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電廠(chǎng)采集的工藝水、飛灰以及吸收塔漿液的重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，并作出對(duì)比分析，探究重金屬含量對(duì)于泡沫形成的影響。

泡沫由表面作用力形成，是氣體在液體中的多項(xiàng)分散體系[1，2]。泡沫的發(fā)泡性與穩(wěn)定性是其最重要的兩個(gè)性質(zhì)[3]。純凈的液體是不能形成穩(wěn)定的泡沫的[4]，吸收塔漿液起泡是因?yàn)榛烊胍恍┢渌镔|(zhì)，導(dǎo)致氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng)度變大，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，最終才會(huì)導(dǎo)致起泡溢流[5]。而重金屬的含量增加便會(huì)起到這個(gè)作用。漿液中含有一些類(lèi)似表面活性劑的成分，而表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)對(duì)泡沫的穩(wěn)定性有較大的影響，憎水鏈越長(zhǎng)，氣體擴(kuò)散速率越慢，泡沫就越穩(wěn)定[6]。但擴(kuò)散只是其中一個(gè)方面，它在泡沫排液時(shí)幾乎可以忽略，最終形成黑膜（Black Flim）時(shí)才對(duì)泡沫的穩(wěn)定性起決定作用[7]。劉恒華對(duì)脫硫吸收塔起泡漿液進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)起泡漿液上的一層黑色物質(zhì)會(huì)形成泡沫，并且重金屬或有機(jī)物的增加會(huì)使?jié){液發(fā)生皂化反應(yīng)，形成油膜，造成漿液起泡。漿液中這些類(lèi)似表面活性劑的成分，會(huì)導(dǎo)致溶液起泡，而重金屬等物質(zhì)的含量對(duì)氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng)度的增加又有一些貢獻(xiàn)度，最終形成多面體的泡沫，當(dāng)達(dá)到這個(gè)條件時(shí)，低表面張力便會(huì)有助于泡沫的穩(wěn)定。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 采樣

2016年4月7日，于嚴(yán)重起泡的陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)采集了工藝水和#1吸收塔漿液，2016年4月7日和9日采集了煙道飛灰樣品。2016年6月17日，于馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)采集了工藝水、吸收塔漿液和煙道飛灰樣品，采樣前吸收塔漿液發(fā)生起泡現(xiàn)象，但經(jīng)過(guò)處理后，于采樣當(dāng)日，起泡現(xiàn)象已得到解決。2016年8月24日，馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)發(fā)生起泡現(xiàn)象，于當(dāng)日采集了吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液。三次采樣時(shí)，液體樣品均加酸至樣品pH<2.0。

2.2 實(shí)驗(yàn)室分析

將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，立即進(jìn)行了分析。將固體樣品在102℃下烘干，磨細(xì)并通過(guò)200目的篩網(wǎng)，然后稱(chēng)取固體飛灰樣品0.5000g于坩堝內(nèi)，并依次加入10mLHF，5mLHNO3，5mLHClO4，加蓋冷消解過(guò)夜。第二天進(jìn)行熱消解，將溶液用電熱板加熱，從160℃每半小時(shí)逐漸升溫到210℃，溫度高后要將坩堝邊的殘?jiān)脷埩羲嵋呵逑聪聛?lái)，待殘留液近干，無(wú)黑色殘留物，消解成功，等殘?jiān)耆舭l(fā)干至無(wú)白煙冒出，取下冷卻，然后加入5mL2mol/LHNO3溶解殘?jiān)?，轉(zhuǎn)移定容至25mL容量瓶，再搖勻后轉(zhuǎn)移到待測(cè)瓶?jī)?nèi)。液體樣品直接轉(zhuǎn)移至待測(cè)樣瓶?jī)?nèi)即可。待測(cè)樣瓶中溶液經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾，然后上機(jī)，樣品的重金屬測(cè)定于鉑金埃爾默公司生產(chǎn)的ICP-MS上進(jìn)行，采用十九種金屬元素混標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，相關(guān)系數(shù)均優(yōu)于0.999，能測(cè)定出Li，Be，Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Sr，Mo，Cd，Sb，Tl，Pb等十八種元素的含量。

3 數(shù)據(jù)分析

陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)起泡嚴(yán)重兩個(gè)工藝水樣為平行樣，未起泡的工藝水樣是在馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)上午、下午的兩個(gè)樣，這兩組樣品的比較可以得出工藝水的水質(zhì)變化對(duì)漿液起泡的影響。陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)吸收塔漿液采樣時(shí)未加酸處理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)及不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以利用2016年8月24日馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)當(dāng)日起泡時(shí)的漿液與2016年6月17日該電廠(chǎng)未起泡時(shí)的漿液作對(duì)比分析。

（1）起泡嚴(yán)重的陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)的工藝水中的重金屬明顯比馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)未起泡的工藝水中的大；可初步得出工藝水中的重金屬影響了漿液起泡的結(jié)論。（2）陜西彬長(zhǎng)電廠(chǎng)起泡嚴(yán)重的飛灰樣中的重金屬明顯比馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)未起泡的飛灰樣中的大。（3）馬鞍山當(dāng)涂電廠(chǎng)起泡嚴(yán)重的吸收塔漿液樣中的重金屬明顯比該電廠(chǎng)未起泡的吸收塔漿液樣中的大。

4 結(jié)論

（1）工藝水的水質(zhì)變化大，是導(dǎo)致起泡、不起泡的間斷變化的原因之一；（2）對(duì)比圖1、2、3可初步判斷，，重金屬的超標(biāo)為起泡的原因之一，漿液中重金屬初步判斷主要來(lái)源于工藝水和飛灰；（3）重金屬數(shù)據(jù)缺少對(duì)比數(shù)據(jù)，暫時(shí)不能確定哪種重金屬或者重金屬含量多少會(huì)影響到漿液起泡。但是可以確定吸收塔漿液中重金屬含量增加，是漿液起泡的原因之一。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)大唐集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“火力發(fā)電廠(chǎng)脫硫吸收塔起泡機(jī)理研究”（DTEG-KY-2016-10）

作者簡(jiǎn)介：陳晨（1990-），男，安徽淮南人，碩士研究生在讀，主要從事水控制研究。