石灰石-石膏濕法煙氣脫硫漿液起泡探討
來源：長沙宏福環(huán)保技術(shù)有限公司 閱讀：2267 更新時間：2008-12-11 11:46內(nèi)容提供：長沙宏福環(huán)保技術(shù)有限公司
摘 要：在石灰石-石膏法脫硫中，吸收塔漿液溢流是較為常見的現(xiàn)象，它會對脫硫系統(tǒng)的正常運行造成較大危害，如果不能采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防和處理辦法，甚至?xí)䦟?dǎo)致諸如增壓風(fēng)機葉片損壞等重大事故。通過分析石灰石-石膏法中吸收塔漿液產(chǎn)生溢流現(xiàn)象的各種原因，提出防止和解決吸收塔漿液溢流的方法，保證脫硫系統(tǒng)的正常運行。
根據(jù)國家環(huán)？偩纸y(tǒng)計，2006 年我國SO2排放量達2588×104 t，居世界首位，由此引發(fā)的酸雨等環(huán)境問題日益顯現(xiàn)。近年來，隨著火電行業(yè)的迅猛發(fā)展以及我國環(huán)境保護制度的逐漸健全規(guī)范，煙氣脫硫系統(tǒng)能否正常投入，穩(wěn)定運行已成為火電企業(yè)非常關(guān)注的問題。在現(xiàn)有各種脫硫方法中，石灰石-石膏法因為技術(shù)成熟，脫硫效率高等顯著優(yōu)點而被廣泛采用。
吸收塔漿液因為起泡而導(dǎo)致溢流是石灰石-石膏法脫硫運行中常見的問題之一。由于吸收塔液位多采用裝在吸收塔底部的壓差式液位計測量，F(xiàn)GD-DCS（脫硫控制系統(tǒng)）顯示的液位是根據(jù)差壓變送器測得的差壓與吸收塔內(nèi)漿液密度計算得來的值，而吸收塔內(nèi)真實液位——由于氣泡、或泡沫引起的“虛假液位”遠高于顯示液位，再加上底部漿液擾動泵脈沖擾動或攪拌器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響而引起液位波動，從而導(dǎo)致吸收塔間歇性溢流。因此當(dāng)吸收塔漿液起泡溢流嚴重時，如果DCS 上無法及時監(jiān)測并采取有效措施就會導(dǎo)致事故發(fā)生。
1 吸收塔起泡溢流危害
正常情況下，吸收塔漿液溢流后通過吸收塔溢流管進入吸收塔區(qū)排水坑，再經(jīng)由地坑泵打回吸收塔重復(fù)使用，不會造成其它后果。但是，當(dāng)吸收塔漿液溢流量較大時，漿液不能通過溢流管及時輸送，就會進入到原煙氣煙道中，從而引發(fā)各種事故或影響正常運行，主要危害歸納如下：
(1) 溢流漿液進入煙道中，漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽隨溶液滲入防腐內(nèi)襯及其毛細孔內(nèi)，當(dāng)水分逐漸蒸發(fā)，漿液中的硫酸鹽和亞硫酸鹽析出并結(jié)晶，隨后體積發(fā)生膨脹，使防腐內(nèi)襯產(chǎn)生應(yīng)力，尤其是帶結(jié)晶水的鹽，在干濕交替的作用下，體積膨脹高達幾十倍，應(yīng)力更大，導(dǎo)致嚴重的剝離損壞。漿液還會沉積在未作防腐的原煙道中，產(chǎn)生煙道垢下腐蝕，減短了煙道的使用壽命和檢修周期，影響脫硫系統(tǒng)正常運行。
(2) 溢流漿液通過煙道，到達增壓風(fēng)機出口，在運行操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)的情況下，溢流漿液猛烈沖擊正在運行的風(fēng)機葉片，造成嚴重的損害，甚至是葉片斷裂，致使增壓風(fēng)機停運，脫硫系統(tǒng)被迫退出運行。如果系統(tǒng)不設(shè)置旁路煙氣擋板，則主機也被迫停運，計一次非停，損失嚴重。增壓風(fēng)機停運后必須檢修，如需更換葉片則周期較長，嚴重影響了脫硫系統(tǒng)的正常運行。在不設(shè)GGH 的脫硫系統(tǒng)中，上述情況發(fā)生的可能性更大。
(3) 吸收塔出現(xiàn)起泡溢流后，吸收塔運行液位被迫降低，脫硫反應(yīng)氧化效果不能保證，漿液中亞硫酸鹽含量逐漸增高，致使?jié){液品質(zhì)惡化。
(4) 漿液起泡嚴重時，石膏排除泵入口漿液泡沫增加，泵出口壓力降低，無法正常排除石膏，致使?jié){液密度逐漸上升，液位難以控制。
(5) 漿液溢流到煙道后，煙道積灰逐漸嚴重，煙道阻力增加，影響鍋爐的安全運行。
2 吸收塔起泡溢流原因分析
泡沫由于表面作用而生成，是氣體分散在液體中的分散體系，其中液體所占體積分數(shù)很小，泡沫占很大體積，氣體被連續(xù)的液膜分開，形成大小不等的氣泡。泡沫的產(chǎn)生是由于氣體分散于液體中形成氣-液的分散體，在泡沫形成的過程中，氣-液界面會急劇地增加，因而體系的能量增加，其增加值為液體表面張力γ與體系增加后的氣-液界面的面積A 的乘積為γ×A，應(yīng)等于外界對體系所作的功。若液體的表面張力γ越低則氣-液界面的面積A 就越大，泡沫的體積也就越大，這說明此液體很容易起泡。當(dāng)不溶性氣體被液體所包圍時，形成一種極薄的吸附膜，由于表面張力的作用，膜收縮為球狀形成泡沫，在液體的浮力作用下氣泡上升到液面，當(dāng)大量的氣泡聚集在表面時，就形成了泡沫層。吸收塔漿液中的氣體與漿液連續(xù)充分地接觸，由于氣體是分散相（不連續(xù)相），漿液是分散介質(zhì)（連續(xù)相），氣體與漿液的密度相差很大，所以在漿液中；泡沫很快上升到漿液表面，此時如漿液的表面張力小，漿液中的氣體就沖破液面聚集成泡沫。由此可見，泡沫的產(chǎn)生必須具備3個條件：只有氣體與液體連續(xù)又充分地接觸時，才能產(chǎn)生泡沫；當(dāng)氣體與液體的密度相差非常大時，才能使液體中的泡沫能很快上升到液面，久而久之就形成泡沫；表面張力愈小的液體愈易起泡。
泡沫中的起泡呈多面體形，在多面體的液膜交界處，液膜是彎曲的，彎曲液面壓力差的存在加速了氣泡間平液膜向邊界處的排液作用，使液膜變薄，當(dāng)液膜厚度低于臨界值時破裂。但當(dāng)溶液中具有表面活性物質(zhì)或起泡物質(zhì)時，泡沫體系不穩(wěn)定性減弱，液膜修復(fù)能力增強，阻止了液膜進一步變薄，使液膜保持一定的厚度。純凈的液體起泡性只與其表面張力有關(guān)，但是由于純凈液體起泡后，液膜之間能相互連接，使形成的氣泡不斷擴大，最終破裂。因此，純凈的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫，吸收塔漿液起泡是由于系統(tǒng)中進入了其它成分，增加了氣泡液膜的機械強度，亦即增加了泡沫的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致起泡溢流現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體引起起泡溢流的原因歸納如下：
(1) 鍋爐在運行過程中投油、燃燒不充分，未燃盡成份隨鍋爐尾部煙氣進入吸收塔，造成吸收塔漿液有機物含量增加。
(2) 鍋爐后部除塵器運行狀況不佳，煙氣粉塵濃度超標，含有大量惰性物質(zhì)的雜質(zhì)進入吸收塔后，致使吸收塔漿液重金屬含量增高。重金屬離子增多引起漿液表面張力增加，從而使?jié){液表面起泡
(3) 脫硫用石灰石中含過量MgO（起泡劑），與硫酸根離子反應(yīng)參生大量泡沫（泡沫滅火器利用的是這個原理）。
(4) 脫硫用工藝水水質(zhì)達不到設(shè)計要求（如中水），COD、BOD 超標。
(5) 脫硫裝置脫水系統(tǒng)或廢水處理系統(tǒng)不能正常投入，致使吸收塔漿液品質(zhì)逐漸惡化。
(6) 鍋爐燃燒情況不好，飛灰中有部分碳顆粒或焦油隨煙氣進入吸收塔。
(7) 運行過程中出現(xiàn)氧化風(fēng)機突然跳閘現(xiàn)象，吸收塔漿液氣液平衡被破壞，致使吸收塔漿液大量溢流。
3 吸收塔溢流解決對策
吸收塔漿液一旦出現(xiàn)起泡溢流現(xiàn)象后，必須及時采取妥善的處理方式，以免造成嚴重事故。處理方法：一是要消除已經(jīng)產(chǎn)生的泡沫；二是要通過運行方式的調(diào)整，緩解起泡溢流現(xiàn)象；三是要控制進入吸收塔的各種可能引起吸收塔漿液起泡的物質(zhì)。具體實施方法如下：
(1) 從吸收塔排水坑定期加入脫硫?qū)Ｓ孟輨ㄈ玳L沙宏福環(huán)保公司研發(fā)的脫硫?qū)Ｓ孟輨〨S-TXP01）。在吸收塔最初出現(xiàn)起泡溢流時，消泡劑加入量較大，在連續(xù)加入一段時間后，泡沫層逐漸變薄，減少加入量，直至穩(wěn)定在一定加藥量上。經(jīng)過試驗得出，需要指出的是消泡劑不能隨便亂加，常用于水處理的有機硅消泡劑不適用與脫硫漿液的消泡環(huán)境。所以添加普通的有機硅消泡劑不僅僅消泡效果不理想，而且由于用量大而增加運營成本。另外，應(yīng)利用脫硫?qū)Ｓ孟輨┚哂幸种婆菽偕匦，根?jù)吸收塔起泡的情況每天適當(dāng)?shù)募尤胂輨┮砸种婆菽偕?/p>
(2) 在可以暫時忽略脫硫效率的條件下，停運一臺漿液循環(huán)泵以減小吸收塔內(nèi)部漿液的擾動，同時減少漿液供給量。因為漿液循環(huán)量大時，漿液起泡性強。漿液循環(huán)量加大，每個分子所具有的動能加大，因而其克服內(nèi)部引力，實現(xiàn)表面增大的可能性大，即起泡性增強。
(3) 在可以保證氧化效果的前提下，適當(dāng)降低吸收塔工作液位，減小漿液溢流量，防止?jié){液進入吸收塔入口煙道。
(4) 降低排除石膏時的吸收塔漿液密度，加大石膏排除量，保證新鮮漿液的不斷補入。
(5) 堅持脫硫廢水的排放，從而降低吸收塔漿液重金屬離子、Cl-、有機物、懸浮物及各種雜質(zhì)的含量，保證吸收塔內(nèi)漿液的品質(zhì)。
(6) 嚴格控制脫硫用工藝水的水質(zhì)，加強過濾和預(yù)處理工作，降低COD、BOD。同事嚴格控制石灰石原料，保證其中各項組分（如MgO、SiO2 等）含量符合實際要求。
(7) 制定嚴格的運行制度。在主機投油或除塵裝置出現(xiàn)故障時，要及時通知脫硫運行人員。如果投油時間較短或除塵裝置能較快修復(fù)，可采用暫時打開旁路煙氣擋板，調(diào)小增加風(fēng)機葉片的運行方式，最大程度減少進入到脫硫系統(tǒng)的未燃盡成份或飛灰。如投油時間較長或除塵裝置處理周期較長，則必須將脫硫系統(tǒng)退出運行。
(8) 運行過程中要注意氧化風(fēng)機的運行狀況，保證備用設(shè)備處于良好的備用狀態(tài)，一旦運行風(fēng)機出現(xiàn)問題停運，及時啟動備用設(shè)備，以免發(fā)生虹吸現(xiàn)象，造成大量漿液溢流，引發(fā)安全事故。
(9) 加強吸收塔漿液、廢水、石灰石漿液、石灰石粉和石膏得化學(xué)分析工作，有效監(jiān)控脫硫系統(tǒng)運行狀況，發(fā)現(xiàn)漿液品質(zhì)惡化趨勢，及時采取處理手段。
(10) 一旦發(fā)生漿液起泡溢流現(xiàn)象，定期打開煙道底部疏水閥疏水，防止?jié){液到達增壓風(fēng)機出口段。同時定期對吸收塔液位進行標定，保證DCS 顯示值的正確性。注意吸收塔入口處煙氣溫度，如果出現(xiàn)溫度突然大幅降低的情況，說明漿液大量溢流進入煙道，要及時采取處理方法（如停用增壓風(fēng)機）。
(11) 如果采取多種處理方法，并有效地控制工藝水、石灰石原料的品質(zhì)，且脫水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)投運正常，但吸收塔漿液仍舊經(jīng)常溢流就要考慮倒空吸收塔內(nèi)的漿液（可以將塔內(nèi)漿液先打入事故漿液箱中），重新上漿。
總之，吸收塔漿液因起泡而溢流是石灰石-石膏法脫硫中常見的問題之一，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有很大危害，必須加以重視，一旦出現(xiàn)起泡溢流現(xiàn)象要及時采取妥善處理辦法，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。
