石灰石—石膏法脱硫浆液起泡研究

【摘要】在石灰石-石膏法脱硫中，吸收塔浆液溢流是较为常见的现象，它会对脱硫系统的正常运行造成较大危害，如果不采取适当的预防和处理措施，甚至会导致诸如增压风机叶片损坏等重大事故。通过分析石灰石-石膏工艺中吸收塔浆液产生溢流现象的各种原因，提出防止和解决吸收塔浆液溢流的方法，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

吸收塔浆液因为起泡而导致溢流是石灰石—石膏法脱硫运行中常见问题之一。由于脱硫控制系统（FGD-DCS）显示的液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得来的值，而吸收塔内气泡或泡沫引起的“虚假液位”远高于显示液位从而导致吸收塔间歇性溢流。

1、浆液起泡溢流危害

当浆液溢流量较大时，浆液不能通过溢流管及时输送，就会进入到原烟气烟道中，从而引发各种事故并影响脱硫系统正常运行，主要危害如下：

（1）溢流浆液进入原烟道，浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当水分逐渐蒸发，浆液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶后，其体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，导致防腐内衬严重的剥离损坏。[1]产生烟道垢下腐蚀，缩短了烟道的使用寿命和检修周期，影响脱硫系统的正常运行。

（2）溢流浆液通过烟道到达增压风机出口，在运行操作人员没有及时发现的情况下，溢流浆液猛烈冲击正在运行的增压风机叶片，对其造成严重的损害，甚至是叶片断裂，致使增压风机停运，脱硫系统被迫退出运行。

（3）吸收塔出现起泡溢流后，其运行液位被迫降低，则脱硫反应氧化效果不能保证，浆液中亚硫酸盐含量逐渐增高，致使浆液品质恶化。

（4）浆液起泡严重时，石膏排出泵入口的浆液泡沫增加，出口压力降低，使泵无法正常排出石膏，导致浆液密度逐渐上升，液位难以控制。

（5）浆液溢流到烟道后，烟道积灰现象加重，烟道阻力增加，影响锅炉安全运行。

2、浆液起泡溢流原因

泡沫中的气泡呈多面体形，在多面体的液膜交界处，液膜是弯曲的，[5]弯曲液面压力差的存在加速了气泡间平液膜向边界处的排液作用，使液膜变薄，当液膜厚度低于临界值时破裂。吸收塔浆液起泡是由于系统中进入了其他成分，增加了气泡液膜的机械强度，亦即增加了泡沫的稳定性，最终导致起泡溢流现象的产生。具体引起浆液起泡溢流的原因归纳如下：

（1）锅炉运行过程中投油，燃烧不充分。未燃烬成分随锅炉尾部烟气进入吸收塔，使得吸收塔浆液中有机物含量增加。

（2）锅炉后部除尘器运行状况不佳。烟气中粉尘浓度超标，粉尘进入吸收塔后致使吸收塔浆液中重金属含量增高。

（3）脱硫用石灰石粉中含过量Mg2+（起泡剂），其与SO42-反应产生大量泡沫。

（4）脱硫用工艺水水质达不到设计要求（如中水、COD、BOD超标）。

（5）脱水系统或废水处理系统不能正常投运，致使吸收塔浆液品质逐渐恶化。

（6）锅炉燃烧情况不好，飞灰中有部分碳颗粒或焦油随烟气进入吸收塔。

（7）脱硫系统运行过程中出现氧化风机突然跳闸现象，吸收塔浆液气液平衡被破坏，致使吸收塔浆液大量溢流。

3、解决浆液溢流的对策

浆液一旦出现起泡溢流，必须及时妥善处理，以免扩大事故。具体实施方法如下：

（1）从吸收塔排水坑定期加入脱硫专用消泡剂（如有机硅消泡剂）。需要指出的是，消泡剂只能暂时缓解，不能根本解决吸收塔浆液起泡问题，一旦停止加入消泡剂，吸收塔浆液有可能重新出现起泡溢流现象。

（2）在可以暂时忽略脱硫效率的情况下，停运1台浆液循环泵以减小吸收塔内部浆液的扰动，同时减少供浆量。

（3）在可以保证氧化效果的前提下，适当降低吸收塔液位，减小浆液溢流量。

（4）降低投运脱水时的浆液密度，加大石膏排出量，保证新鲜浆液的不断补入。

（5）坚持脱硫废水的排放，从而降低浆液中重金属离子、Cl-、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。

（6）严格控制脱硫用工艺水水质，加强过滤和预处理工作，降低COD、BOD。同时严格控制石灰石粉品质，保证其中各项组分（如MgO、SiO2等）含量符合设计要求。

（7）制定严格的运行制度。在主机投油稳燃，要及时通知脱硫运行人员。如果投油时间较短，可打开旁路烟气挡板，调小增压风机叶片角度的运行方式。

（8）运行过程中要注意氧化风机的运行状况，保证备用设备处于良好的备用状态，一旦运行风机出现问题停运，及时启动备用设备，以免发生虹吸现象，造成浆液溢流而引发安全事故。

（9）加强吸收塔浆液、脱硫废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析工作，同时，有效监控脱硫系统的运行状况，发现浆液品质出现恶化趋势，应及时采取措施。

（10）一旦发生浆液起泡溢流现象，立即打开烟道底部疏水阀，防止浆液到达增压风机出口段。同时，定期对吸收塔液位进行标定，保证DCS显示值的正确性。

（11）如果已经采取多种处理方法，并有效控制工艺水、石灰石粉的品质，且脱水系统、废水系统投运正常，但吸收塔浆液仍旧经常溢流，应先将塔内浆液倒入事故浆液箱做保养，待浆液品质好转后再逐渐倒回吸收塔。