两炉一塔FGD系统吸收塔浆液起泡的分析及处理措施

两炉一塔FGD系统吸收塔浆液起泡的分析及处理措施

宗婷王立法姚永晓

宗婷王立法姚永晓

（广东粤电云河发电有限公司广东云浮527300）

摘要：FGD系统在取消烟道旁路后，吸收塔浆液起泡现象越发的频繁，在当前环保排放严控的形势下，严重影响机组正常运行。为分析浆液起泡的原因，结合企业自身情况、他厂经验和相关文献资料，对浆液起泡的原因进行分析及制定相关控制措施，使得起泡得到有效控制。

关键词：脱硫系统（FGD）；浆液；起泡；溢流

引言

为了改善大气环境质量，国家与部分地方政府针对火电行业制定了日趋严厉的排放标准，2017年前实施大气污染物排放浓度超低排放标准（即在基准氧含量6%条件下，SO2≤35mg/m3）。烟气脱硫FGD系统的可靠运行，显得尤为重要，因而需要加强对脱硫系统的精细化管理。吸收塔浆液起泡是导致石灰石—石膏湿法脱硫系统运行中脱硫效率下降常见的问题之一，而目前国内对于起泡的机理并未彻底研究清楚，这里重点介绍如何解决吸收塔起泡所引发的问题，对于如何从根源上避免此类现象的发生，仍缺乏简单有效的监测手段[1]。

1起泡的原因

1.1正常起泡

烟气脱硫采用两炉一塔，石灰石—石膏湿法脱硫工艺。该工艺路线主要是通过石灰石浆液(Ca+、H2O)与烟气中的SO2发生反应，生成CaSO3，经氧化反应及足够结晶时间生成石膏（CaSO4?2H2O），通过吸收塔排出泵输送至脱水系统，皮带脱水机脱水后，得到湿法脱硫工艺的副产物石膏（含水率不超过10%）。在整个湿法脱硫的工艺路线中，烟气与喷淋石灰石浆液进行强烈连续的气液对流、浆液搅拌器运行将强制鼓入的氧化风均匀打碎至浆液池内，在气液分界面不可避免的产生气泡，出现浆液起泡现象。机组脱硫系统正常运行时，气泡数量较少，气泡表面张力大，粘度低、稳定差，气泡很快破灭消失，不影响脱硫效率，SO2排放浓度正常。

1.2非正常起泡

非正常起泡就是起泡和气泡中混入了其他成分，使气泡数量增加，气泡表面张力减小，稳定性（自修复能力）增强，气泡不易破灭，引起脱硫效率逐渐下降，SO2排放浓度上升，处理不及时，很可能造成SO2排放浓度超限，尤其是未来实施超低排放后，超标幅度越大，考核力度也越大，对于火力发电企业的声誉及经济性产生严重影响。

造成吸收塔浆液非正常起泡主要原因有以下几个方面：

1）烟尘含量偏高

烟尘中有机物（大量惰性物质的杂质、油类物质）、重金属含量异常偏高。由于取消烟气旁路后，机组启动时燃油不完全燃烧或机组运行中电除尘设备运行故障，除尘效率降低，引起有机物、重金属离子在浆液中逐渐富集，发生皂化反应，导致产生大量不易破灭的气泡。烟尘中的氟化氢(HF)与浆液接触，CaCO3中Ca2+与F-发生反应生成CaF2，飞灰中的Al3+溶解进入浆液中，生成A1Fn。由于A1Fn多核络合物能阻碍钙的离子化，使得与SO2的吸收反应无法进行，石灰石浆液对pH值的调解无效，吸收塔浆液出现“中毒”现象。

2）水质恶化

FGD脱硫系统中，需要加强关注水的品质。水主要来源于除雾器冲洗的工艺水、石灰石浆液中的水分、部分回用水（事故浆液箱、废水），其中需要确认BOD（生化耗氧量）、COD（化学耗氧量）的指标不超标，使水中悬浮物、金属离子(Na+、Mg2+、Ca2+、C1-、F-等)含量在合格内。悬浮物会在脱硫吸收塔内形成碱性物质、络合物及粘性杂质，吸收塔内浆液析出CO2，在扰动作用下形成大量泡沫。金属离子及C1-含量严重超标，抑制了石灰石的溶解和离子的氧化，导致浆液品质恶化。若工艺水取自循环水排污水，冷却塔投用灭藻杀菌剂时，先做好工艺水水源的切换，防止含有杀菌剂的循环水窜人运行的工艺水系统，导致吸收塔浆液起泡溢流。

3）石灰石成份不达标

石灰石—石膏湿法脱硫浆液中含有镁离子(Mg2+)，主要来自石灰石中的氧化镁(MgO)，氧化镁是一种起泡剂，和硫酸根离子(S042-)结合能生成大量泡沫，甚至引起浆液溢流[2]。起泡剂具有很好的表面活性，可以有效地降低液体的表面张力，溶液容易起泡。故电厂化学专业需要加强对石灰石品质的取样化验。

2起泡应对控制措施

1）烟尘含量控制

可以考虑机组在启动风组前，电除尘器投入第3、4、5电场运行，根据粉尘浓度进一步判断，是否需要再投入第1、2电场运行，如果机组检修或具备条件可以考虑烟道积灰的清理，一方面可以对积灰处进行检查，另一方面减少烟尘对浆液起泡的影响。

2）水质控制

加强对水质的运行监督和废水系统设备保养，确保废水处理系统运行正常，经废水处理后的回用水品质满足要求，尤其是Na+、Mg2+、Ca2+、C1-、F-等。

3）石灰石粉品质控制

MgO含量是石灰石品质重要指标之一，需要加强对石灰石粉品质的监督检验，建议由第三方不定期对石灰石粉进行抽样化验，以严格控制石灰石粉中Mg的含量，一般设计指标为质量分数MgO≤5%，防止为浆液进一步起泡恶化提供必要条件。

4）增加排污系统

如果吸收塔在建造时，未考虑吸收塔排污系统，可以考虑在吸收塔气水分界面区域增加排污系统，主要用于机组启动或浆液品质异常时对浆液表层进行排污。一方面可以有效将浆液表层杂质排走，改善浆液品质，另一方面可以减少浆液或工艺水的置换量。

5）添加改性有机硅消泡剂

聚醚改性有机硅，是在硅氧烷分子中引人聚醚链段制得的聚醚一硅氧烷共聚物，聚醚改性有机硅消泡剂是一种新型高效消泡剂。它是选择具有较强抑泡能力的聚醚和疏水性强、破泡迅速的二甲基硅油为主要成分和能使硅油与聚醚有机结合起来的乳化剂、稳定性等成分组成的消泡剂。它具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点，但消泡剂并不能解决起泡的根本原因，只能对现有的气泡加以及时控制和暂时消除。

3总结

吸收塔浆液起泡溢流是石灰石—石膏湿法脱硫中常见问题之一，处理不及时或不当将会对脱硫系统的稳定运行造成很大危害。所以脱硫系统运行时，运行人员应通过对石膏、热工取样管排出的浆液进行判断，一旦出现浆液起泡溢流现象，要及时开启浆液排污系统，采取降低吸收塔液位、减少浆液供给量、加专用消泡剂等措施，确保脱硫系统安全、稳定运行。

参考文献：

[1]贾西部，金万元，李兴华，赵彩虹.石灰石—石膏湿法脱硫系统浆液起泡原因分析[J].中国电力,2015（09）：157-160.

[2]沈峥，钟智坤.表征湿法脱硫浆液起泡特性指标的研究[J].科技论文与文案交流,2014（第四期）.

[3]邹向群.吸收塔浆液起泡原因分析及消泡剂的选择[J].电力科技与环保,2012（第4期）:41-42

作业简介：

王立法（1985-），男，贵州兴义人。工程师，集控技师，工程硕士，主要从事电站锅炉、脱硫、脱硝的技术与管理工作。

E-mail:187080088@qq.com