摘 要： 在石灰石—石膏法脱硫时，吸收塔浆液溢流是较为常见现象，吸收塔起泡溢流不仅污染环境，同时吸收塔液位的异常会使脱硫运行人员产生误判断而采取不适当的预防和处理措施，导致溢流浆液进入原烟道腐蚀设备危及脱硫设施的安全运行和石膏品质下降等一系列问题。通过分析在石灰石—石膏法脱硫时起泡溢流的各种原因，提出防止和解决起泡溢流的方法，以保证脱硫系统的正常运行。
关键词：石灰石—石膏法脱硫 浆液起泡 对策
中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）11-0303-02
引言
随着国家节能减排和环境保护制度的的健全和规范，严格控制PM2指标，火力发电厂烟气脱硫系统能否正常投入稳定运行已成为火电企业非常关注的问题，在现有脱硫方法中，石灰石—石膏法因为其技术成熟、效率高等优点而被广泛采用。
吸收塔浆液起泡导致溢流是石灰石—石膏法脱硫运行中常见问题之一。由于起泡或泡沫导致“虚假液位”，远高于显示液位，再加上氧化空气鼓入、浆液喷淋等因素的综合影响引起液位波动，从而导致吸收塔浆液溢流。
一、吸收塔浆液起泡机理
浆液起泡是由于浆液表面作用而生成。泡沫形成时，气-液界面会随体系能量的增加使液体表面张力增加。当不溶的气体被液体包围后，就形成一种吸附薄膜，薄膜在表面张力的作用下生成气泡并上升至液面，大量的气泡聚集在一起，就形成了泡沫层。所以泡沫产生需要三个条件：气体与液体连续、充分的接触促使气泡生成；气体与液体的密度相差非常大，使液体中的气泡上升至液面聚集成泡沫；表面张力小的液体容易起泡。纯净的浆液起泡后，液膜之间相互连接，形成的气泡不断扩大，最后破裂。吸收塔浆液起泡，浆液成分复杂，增加了气泡液膜机械强度和厚度，增强了泡沫的稳定性，从而导致浆液起泡溢流现象的产生。
二、吸收塔起泡溢流危害
1.浆液起泡严重时，导致石膏排出泵出口压力降低，增加石膏排出难度使吸收塔液位更加难以控制。吸收塔起泡溢流后其运行液位被迫降低，造成脱硫氧化反应不充分，浆液中亚硫酸盐含量逐渐增高，使浆液品质恶化。
2.吸收塔起泡溢流的浆液如果进入吸收塔区排水坑，再经由地坑泵打到滤液箱经过滤后再进入吸收塔重复使用，就不会造成危害。但是溢流过多时，浆液不能及时通过溢流管道及时输送而进入原烟道，浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐就会对烟道和烟道防腐内衬产生腐蚀，从而减少烟道的使用寿命，增加检修的工作量和脱硫设施的运营成本。进入烟道积留浆液得不到及时清理，还会增大烟道阻力危及主机锅炉的安全稳定运行。
3.吸收塔起泡溢流期间浆液中氯离子浓度严重超标，导致石膏品质下降。脱硫石膏是一种品位较高的宝贵资源，它可以替代天然石膏使用，价格较低，且适合于不同用途的石膏建材制品的生产。处理后的脱硫石膏是一种比天然石膏还要好的胶凝材料，并广泛应用于水泥和砖块等建材中。但如果脱硫石膏品质控制不好，那么对石膏的应用以及火力发电企业创收都将带来很大影响。
在现场目测，溢流出的气泡呈黑褐色，用手捻揉，有粘性，干燥后质量较轻。可初步判断含有油脂性有机物。其造成原因为锅炉在运行过程中投油、燃烧不充分，未燃尽成份随锅炉尾部烟气进入吸收塔，造成吸收塔浆液有机物含量增加。
配煤掺烧及锅炉后部除尘器运行状况不佳，烟气粉尘浓度超标，含有大量惰性物质的杂质、氯离子进入吸收塔后，致使吸收塔浆液重金属含量增高。重金属离子增多引起浆液表面张力增加，从而使浆液表面起泡。
表1 #5吸收塔浆液氯离子化验报表
从表1可以看出近期浆液中氯离子含量较高，吸收塔起泡溢流与推断符合，尤其11月11日起泡溢流现象严重，同时其氯离子含量达到8450mg/l。
三、吸收塔起泡溢流原因分析
吸收塔浆液间歇性的溢流现象出现根本原因在于气泡或者泡沫的产生，从而引起了产生了虚假液位，导致液位的高度高于DCS所显示的液位。同时由于设备上底部浆液扰动，泵脉冲扰动或者搅拌器搅拌以及氧化空气进入设备，浆液喷淋等因素的综合影响，最终引起液位出现了变动，造成了吸收塔气泡溢流现象的产生。
首先，发电厂除尘器运行状况不佳，特别是近年来煤炭价格居高不下，燃煤发电厂为降低运营成本搞配煤掺烧，使得烟气粉尘浓度、含硫量严重超标，致使吸收塔浆液重金属含量增高；其次，锅炉运行过程中投油，燃烧不充分，未燃尽成分、飞灰和焦油随烟气进入吸收塔；再次，脱硫系统运行过程中氧化风机跳闸，吸收塔内气液平衡被打破致使吸收塔气泡溢流；第四，脱硫石灰石中含有过量MgO与吸收塔浆液中的硫酸根离子反应产生大量泡沫；第五，脱硫工艺水中COD、BOD超标。第六，杂质混入到了吸收塔的浆液中，增加了气泡膜的机械强度，使得泡沫的稳定性变高。而纯净的液体由于气泡只与其表面的张力有一定的关系，导致了气泡膜之间相互连接，使得这个气泡体积不断扩大，等扩大到一定的程度之后，气泡就会出现破裂，最终形成不了稳定的气泡。（杂质由系统进入浆液中的可能性原因主要有以下几个方面：一种是系统在运行过程中，投油燃烧的不充分，未充分燃烧的燃油会随着锅炉尾部烟气进入到吸收塔，再有就是脱硫吸收剂中氧化镁的含量过高，当吸收塔运行过程中，氧化镁与硫酸根离子发生化学反应，产生了不可溶解的沉淀物硫酸镁。导致系统中的杂质含量增加；还有就是除尘器的烟气粉尘浓度含量超标，含有过量的重金属导致吸收塔内的杂质含量增加，上述的三种问题都会不同程度的导致吸收塔出现浆液溢流的现象）第七，脱硫工艺水水质问题。工艺水在使用过程中由于自身具有较高的浓缩倍率，加上经过了各种药物的处理，使得工艺用水的化学性质十分的不稳定，在使用过程中很容易出现气泡的现象，而且吸收塔在正常运行过程中还要考虑到水平衡的因素，大量的滤液水灰不间断的补充至吸收塔的浆液中，而滤液水由吸收塔排除浆液经石膏旋流器旋流后的溢流，含有大量的重金属离子，在这些重金属离子的参与之下，吸收塔很容易出现起泡溢流的现象；第八，氧化风机风量以及跳闸问题。氧化风机风量的大小主要是根据设计煤种含硫量的多少而确定的，针对不同的煤种会采用不同大小的风量。而如果氧化风机在工作过程中如果没有对风量进行控制的话，使得进入吸收塔内的氧化风量大大超出了实际的需求，这些剩余的空气都会造成气泡从氧化区域的底部上升到浆液的表面，从而助长了浆液动态液位的虚假值，最终也会导致吸收塔出现溢流的现象。此外，在氧化风机运行过程中，如果氧化风机突然出现跳闸，就会导致吸收塔浆液气液平衡被破坏，从而导致吸收塔浆液大量溢出；最后，浆液扰动、浆液喷淋的影响。在吸收塔浆液循环系统中，吸收塔浆液循环泵的大流量循环喷淋在一定程度上也加剧了吸收塔液位的溢流。
四、防止吸收塔溢流对策
吸收塔浆液一旦出现起泡溢流，必须及时妥善处理，以免造成严重事故而影响系统运行，具体方法如下：
1.制定严格的运行管理制度。在主机投油或除尘装置出现故障时，要及时通知脱硫运行人员。如果投油时间短或除尘装置故障时间短可以用增大浆液供应量和石膏排出速度，最大限度的减少进入到脱硫系统的未燃尽成分或飞灰。如投油时间长或除尘器故障停运时间长，则应与环保部门联系将脱硫系统暂时退出运行。
2.定期对吸收塔液位进行标定，保证FGD-DCS显示值的正确性。
3.加强对吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析，有效监控脱硫系统的运行状态，发现浆液品质出现恶化趋势，应及时采取措施。
4.在吸收塔排水坑中定期加入脱硫专用消泡剂，在吸收塔刚起泡溢流时，消泡剂加入量要大一些，在连续加入一段时间后泡沫层逐渐变薄，可减少加入量，直至稳定在一定加药量上。但是消泡剂只能起到暂时缓解作用，不能根本解决起泡问题，停止加消泡剂，吸收塔浆液可能重新出现起泡溢流现象。有些消泡剂本身也是表面活性剂，加多了有可能有反作用。
5.在维持脱硫效率稳定的情况下，适当减少石灰石浆液供应量，可以减少吸收塔起泡溢流。
6.在保证氧化风机供氧的前提下，适当降低吸收塔液位也可以减少吸收塔起泡溢流，同时注意监控氧化风机的运行状况，一旦运行的氧化风机故障能及时启动备用风机，以免发生虹吸现象导致吸收塔浆液溢流。
7.提高石灰石浆液供应量，保证新鲜浆液的不断补入，加大石膏排出量，保证吸收塔浆液密度运行在正常值，同样可以抑制吸收塔起泡溢流。吸收塔液位降低后，在保证脱硫效率的条件下，停运一台浆液循环泵以减小吸收塔内部浆液的扰动，同时减少浆液供给量。因为浆液循环量大时，浆液起泡性强。浆液循环量加大，每个分子所具有的动能加大，因而其克服内部引力，实现表面增大的可能性大，即起泡性增强。
8.增加旋流器投入数量提高对浆液过滤的过滤能力，保证MgO、SiO2等含量符合设计要求。
9.严格执行废水排放标准，降低吸收塔浆液中重金属离子、氯离子、有机物、悬浮物及各种杂质的含量，保证吸收塔内浆液的品质。
10.在工艺水、石灰石原料的品质、脱水系统和废水处理系统投运正常时，吸收塔浆液仍旧溢流，此时就要将已“中毒” 浆液腾空至事故浆液箱中，重新上浆。
11.适当的降低浆液静态液位。当设备正常运行时，吸收塔液位应该控制在正常值的偏低限度维持运行。一般情况下，应该将实际的液位控制在9.5～10m之间。这样做的好处主要是能够防止浆液出现高液位之后，吸收塔浆液溢出进入到GGH换热性元件中，从而造成元件表面出现堵塞的现象，坚持通过石膏浆液排出泵排除浆液，不断降低吸收塔的密度，保持吸收塔浆液的密度始终能够维持在1080～1150kg/m3之间，减少吸收塔内杂质的浓度，并提高浆液的质量，避免因为浆液密度过高出现浆液气泡溢出的现象。
12.及时加大脱硫废水排放。吸收塔的废水每天经处理后向灰渣系统排放大约在200m3左右，及时将系统中的废水排放出去从而降低吸收塔内浆液重金属离子的含量，排除废水对于降低浆液中有机物、悬浮物以及各种杂质的含量有着积极的作用，其能够有效的避免杂质在积累过程中导致吸收塔浆液中毒的现象，避免导致脱硫效率降低，气泡溢流现象发生。
13.严格执行目前脱硫专业运行规程和各项技术措施。与其他专业紧密配合，在主机投油或者除尘装置出现故障之后，应该及时的打开旁路的烟气挡板，最大程度地减少进入脱硫系统的杂质和粉尘。
14.在保证脱硫的效率高于95%的前提下，保持两台浆液循环泵运行，针对目前很多企业生产低硫燃煤的特点，并兼顾节约电能等各种因素，在保证脱硫效率的基础上，保持两台浆液循环泵运行，这样能够切实的减小吸收塔内部浆液的扰动现象，减轻吸收塔浆液的起泡程度。
15.定期对吸收塔液位进行标定。脱硫吸收塔所采用的液位计主要为差压液位计，在使用过程中应该取三次数值的平均值，减少液位的误差，并分析动态液位与静态液位之间的关系和存在规律，确保DCS画面吸收塔液位显示的数值具备科学性和准确性。
16.对于没有设置GGH的电厂脱硫系统，应该使脱硫烟道底部疏水阀保持畅通状态，防止浆液达到增压风机出口处，避免对增压风机的运行造成严重的影响。同时值得注意的是，当溢流的浆液进入到烟道之后，吸收塔入口处的烟气气温会突然的大幅度的下降，一旦出现这种情况之后，应该及时的停止增压风机的工作，对烟道进行检查，防止意外事故的发生。
五、结束语
吸收塔浆液起泡溢流是石灰石—石膏法脱硫中常见问题之一，处理不当会对脱硫系统的稳定运行造成很大危害。所以石灰石—石膏法脱硫系统运行时，运行人员应认真监控吸收塔浆液状况，一旦出现浆液起泡溢流现象，要及时采取加专用消泡剂、减少浆液供给量、降低吸收塔液位等措施，确保脱硫系统安全、稳定运行。
作者简介：李孝刚（1963-），男，工程师，大唐淮南洛河发电厂脱硫分场。