石灰石-石膏法脱硫系统浆液起泡溢流分析

文/刘义 范婉坤



石灰石-石膏法脱硫系统浆液起泡溢流分析

文/刘义 范婉坤

0　前言

2011年7月发布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），对SO2、NOX及粉尘浓度提出了我国最为严格的环保标准，也是目前世界上最为严格的要求。众多脱硫装置的投运，为我国SO2的污染控制发挥了积极的作用。石灰石-石膏法因为技术成熟，脱硫效率高等显著优点而被广泛采用，但在火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中，吸收塔浆液起泡溢流对系统的稳定运行非常不利，而且是较为常见的现象。因此有必要对起泡溢流的产生和消除进行分析，提出预防和处理方法，以减少其不利影响，保证脱硫系统的正常运行。

1　起泡溢流原因

气泡是气体分散在液体或固体中所形成的体系，气体是分散相，液体或固体是分散介质也是连续相。大量气泡聚在一起，形成彼此之间以液膜隔离的聚集状态，称之为泡沫。

在烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，以下简称FGD）吸收塔中，形成气泡的主要气体为烟气、氧化空气、脱硫反应产生的CO2气体等。一般情况下，吸收塔浆液不能形成稳定的泡沫，吸收塔浆液起泡是由于系统中进入了其它成分（如粉尘、Mg2+、油分等），使气泡上升到浆液表面，这些气泡不易破裂，会相互聚集并在浆液表面形成泡沫或者泡沫层，有的泡沫层可高达2m以上，最终导致起泡溢流现象的产生。

吸收塔起泡是多种因素的综合作用，一些吸收塔溢流泡沫不但数量多，且能稳定存在长达几天的时间而不破裂。究其原因，一般有以下几个方面：

（1）石灰石中含有的MgCO3及其他杂质过多。这些杂质附着在石灰石浆液表面，导致石灰石浆液无法正常与二氧化硫接触反应，对石灰石的活性产生抑制作用，而且石灰石中含有的MgO会与硫酸根离子反应产生大量泡沫。

（2）锅炉在运行过程中油煤混烧或者燃烧不充分，烟气中含有大量成分复杂的其他化合物及经除尘器未能除去的粉尘、微粒等杂质，这些物质中可能含有类似于表面活性剂的物质，具有明显降低浆液表面张力的属性，表面张力越低的浆液，越容易起泡，且泡沫稳定，不易消失。

（3）吸收塔石膏浆液的黏度过大，一旦形成泡沫，由于液膜不易被破坏，泡沫也比较稳定。

（4）脱硫用工艺水、石灰石浆液中可能带有易起泡的物质。

（5）运行中PH值过低，浆液酸性过大或者搅拌作用、温度等，也对泡沫的形成有一定的促进。

（6）废水排放量较少或脱水系统运行不正常，吸收塔浆液品质不断恶化，大量悬浮物、粉尘及杂质存留在吸收塔浆液表面。

2　起泡溢流危害

吸收塔起泡溢流是FGD系统中常见的现象，主要危害有以下几种：

（1）含有硫酸盐和亚硫酸盐的浆液进入烟道中，造成烟道腐蚀，缩短烟道的使用寿命，严重者将增压风机的外壳腐蚀穿孔。

（2）浆液进入烟道中，造成烟道、GGH、增压风机入口导流板等处结垢、积灰严重，运行阻力增加，影响脱硫系统及机组安全运行。

（3）脱硫吸收塔液位无法正常显示，吸收塔运行液位被迫降低，影响浆液循环泵安全运行。

（4）吸收塔内大量泡沫会阻碍SO3-2的氧化反应，浆液品质进一步恶化，降低脱硫率，企业排污成本增大，排污“不经济”。

（5）污染周围环境，一些吸收塔溢流泡沫呈黑色，沉积后像油泥一样，需耗费大量人工清理，如图1所示。

图1　某厂吸收塔浆液起起泡溢流现场图片

3　预防和处理方法

为提高FGD系统的安全性，消除和缓解吸收塔浆液起泡溢流现象的发生，以免造成严重的停机事故，建议通过以下方法进行处理：

（1）建议对吸收塔内浆液进行置换。建议在满足环保排放和脱硫率的情况下，保持石膏脱水系统连续运行，并加大废水系统的排放，根据烟气量和吸收塔PH值合理供浆。待系统正常后即可停止浆液的置换。

（2）建议在满足环保排放和脱硫率的情况下，停止一台或两台浆液循环泵运行，特别是在低负荷的情况下，减少浆液与烟气的接触量，进而降低浆液中氯离子、重金属离子等的含量。

（3）建议调整石膏旋流站的压力，把吸收塔中的一些易引起起泡的物质排除掉，并且可排掉较多的氯离子。

（4）吸收塔内泡沫较多时，建议添加消泡剂消泡。但消泡剂在使用时会对脱硫效率产生一定的影响，对消泡剂的用量应适度，建议电厂进行多次试验，选用最有效、最经济的消泡剂。

（5）建议加强对FGD入口粉尘浓度的监视。当电除尘系统故障或者不能正常投运，入口粉尘浓度超出设计值时，为保障FGD系统的安全稳定，应退出脱硫系统运行。

（6）建议对吸收塔液位进行定期校核。就地吸收塔液位计、PH计、密度计等重要设备增加独立的冲洗水系统。

（7）建议做好定期的FGD的化学分析和监督工作，特别需要指出的是需要加强对工业水水质及石灰石品质中颗粒度、盐酸不溶物，浆液含固量等的化验。在系统出现故障时或测量仪表不准确时，尤其应加强对化学物质的测量和监督。

（8）当运行中如出现吸收塔泡沫溢流情况，首先应设法疏通溢流管透气口，破坏虹吸条件，必要时停运一二台循环泵。

（9）建议提高FGD管理人员、运行人员和维护人员的理论和操作水平，将FGD设备纳入等同主机设备的管理和考核，完善各项规章制度，维持除尘器的高效运行，做好锅炉的燃烧调整等。

另外为较少吸收塔溢流的发生，设计时要是浆池适当大和高些，运行中可根据经验稍降低吸收塔液位0.5m左右。还需加强巡视工作，重视溢流管透气口检查并保持其通畅等。

4　结语

根据《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》要求，东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组，改造后大气污染物排放浓度基本达到在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3。面对越来越严格的环保要求，全广东省乃至全国的火电厂都必须对其自身的SO2排放浓度进一步进行控制。本文通过对石灰石-石膏脱硫浆液起泡溢流现象进行分析，可为脱硫系统的安全、稳定运行提供技术参考。

作者简介：刘义（1980-），男，工程师，本科，任职于广州粤能电力科技开发有限公司，从事电站锅炉试验与调试及管理工作；范婉坤（1981-），男，工程师，本科，任职于广州粤能电力科技开发有限公司，从事电站环保试验与调试及管理工作。