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

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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(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），對SO2、NOX及粉塵濃度提出了我國最為嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，也是目前世界上最為嚴(yán)格的要求。眾多脫硫裝置的投運(yùn)，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?yàn)榧夹g(shù)成熟，脫硫效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)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(yùn)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(chǎn)生和消除進(jìn)行分析，提出預(yù)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(yùn)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(zhì)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?dú)怏w為煙氣、氧化空氣、脫硫反應(yīng)產(chǎn)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(jìn)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(dá)2m以上，最終導(dǎo)致起泡溢流現(xiàn)象的產(chǎn)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(dá)幾天的時(shí)間而不破裂。究其原因，一般有以下幾個(gè)方面：

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

（2）鍋爐在運(yùn)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(fù)雜的其他化合物及經(jīng)除塵器未能除去的粉塵、微粒等雜質(zhì)，這些物質(zhì)中可能含有類似于表面活性劑的物質(zhì)，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(zhì)。

（5）運(yùn)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(jìn)。

（6）廢水排放量較少或脫水系統(tǒng)運(yùn)行不正常，吸收塔漿液品質(zhì)不斷惡化，大量懸浮物、粉塵及雜質(zhì)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(jìn)入煙道中，造成煙道腐蝕，縮短煙道的使用壽命，嚴(yán)重者將增壓風(fēng)機(jī)的外殼腐蝕穿孔。

（2）漿液進(jìn)入煙道中，造成煙道、GGH、增壓風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流板等處結(jié)垢、積灰嚴(yán)重，運(yùn)行阻力增加，影響脫硫系統(tǒng)及機(jī)組安全運(yùn)行。

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

（4）吸收塔內(nèi)大量泡沫會阻礙SO3-2的氧化反應(yīng)，漿液品質(zhì)進(jìn)一步惡化，降低脫硫率，企業(yè)排污成本增大，排污“不經(jīng)濟(jì)”。

（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(fèi)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(yù)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(yán)重的停機(jī)事故，建議通過以下方法進(jìn)行處理：

（1）建議對吸收塔內(nèi)漿液進(jìn)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(yùn)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(yùn)行，特別是在低負(fù)荷的情況下，減少漿液與煙氣的接觸量，進(jìn)而降低漿液中氯離子、重金屬離子等的含量。

（3）建議調(diào)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(zhì)排除掉，并且可排掉較多的氯離子。

（4）吸收塔內(nèi)泡沫較多時(shí)，建議添加消泡劑消泡。但消泡劑在使用時(shí)會對脫硫效率產(chǎn)生一定的影響，對消泡劑的用量應(yīng)適度，建議電廠進(jìn)行多次試驗(yàn)，選用最有效、最經(jīng)濟(jì)的消泡劑。

（5）建議加強(qiáng)對FGD入口粉塵濃度的監(jiān)視。當(dāng)電除塵系統(tǒng)故障或者不能正常投運(yùn)，入口粉塵濃度超出設(shè)計(jì)值時(shí)，為保障FGD系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，應(yīng)退出脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。

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

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

（8）當(dāng)運(yùn)行中如出現(xiàn)吸收塔泡沫溢流情況，首先應(yīng)設(shè)法疏通溢流管透氣口，破壞虹吸條件，必要時(shí)停運(yùn)一二臺循環(huán)泵。

（9）建議提高FGD管理人員、運(yùn)行人員和維護(hù)人員的理論和操作水平，將FGD設(shè)備納入等同主機(jī)設(shè)備的管理和考核，完善各項(xiàng)規(guī)章制度，維持除塵器的高效運(yùn)行，做好鍋爐的燃燒調(diào)整等。

另外為較少吸收塔溢流的發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)要是漿池適當(dāng)大和高些，運(yùn)行中可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)稍降低吸收塔液位0.5m左右。還需加強(qiáng)巡視工作，重視溢流管透氣口檢查并保持其通暢等。

4　結(jié)語

根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)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(jī)組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機(jī)組，改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到在基準(zhǔn)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(yán)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(jìn)一步進(jìn)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(jìn)行分析，可為脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)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(yàn)與調(diào)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(yàn)與調(diào)試及管理工作。