摘要：本文针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的脱硫装置旁路烟道的拆除后，在锅炉启动及停运期间，因未燃尽的飞灰、燃油灰尘等进入吸收塔，或氧化风机鼓入的氧化风，在吸收塔液面上形成大量泡沫，这些泡沫灰漂浮在吸收塔浆液之上，回影响石灰石活性、石膏结晶和脱硫效率，造成SO2排放浓度超标，同时大量的泡沫也易发生循环泵等设备汽蚀现象等，针对以上问题，我们提出了三种不同的消泡方案，并对其优缺点进行阐明，得出泡沫排放装置的最佳方案。并对泡沫排放装置运行中易出现的堵塞和腐蚀问题进行了分析。
关键词：脱硫；吸收塔；研究
一、概述
1.1 项目研究的目的与意义
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、运行稳定等优点，但随着脱硫装置旁路烟道的拆除，对脱硫装置的可靠行提出了更高的要求。脱硫旁路烟道拆除后，在锅炉启动及停运期间，脱硫装置必须投入运行，而电除尘器往往只能投入前面几个电场、低电压运行，造成锅炉在启动及停运期间未燃尽的飞灰、燃油灰尘等进入吸收塔，在吸收塔液面上形成大量泡沫。同时，由于氧化风机不断鼓入氧化空气，也容易在吸收塔内生成泡沫，漂浮在吸收塔液面之上，这些泡沫不及时排除，将影响石灰石活性、石膏结晶和脱硫效率，造成SO2排放浓度超标，同时大量的泡沫也易发生循环泵汽蚀现象。针对脱硫系统吸收塔内产生泡沫问题进行分析研究并针对塔内泡沫的消除设计一套切实可行的解决方案，并研制一套泡沫报警装置，势在必行。
1.2 目前吸收塔泡沫的治理现状
从目前的吸收塔结构来看，吸收塔内产生泡沫后不易排出塔外。石膏排出泵的进口位于吸收塔的底部，漂浮在吸收塔液面以上的泡沫不能被吸出；吸收塔的溢流管呈η型，进口一般位于吸收塔正常液位以下1米以上，正常运行液位时靠吸收塔溢流管道不能将吸收塔内的泡沫排出塔外。
当吸收塔内积累泡沫过多时，将造成吸收塔虚假液位，严重时能从吸收塔入口烟道倒灌至前部的烟道、GGH或风机侧，造成烟道积灰、GGH堵塞等故障。
经查阅相关资料，吸收塔内产生的泡沫主要原因如下：
1)锅炉启停过程中投油、燃烧不充分，未燃尽成份随锅炉尾气进入吸收塔，使吸收塔内浆液有机物含量增加。
2)电除尘器运行效果不好，烟气中烟尘含量过高，含有大量的惰性物质进入吸收塔，致使吸收塔浆液重金属含量增高，重金属离子增加引起浆液表面张力增加，造成浆液起泡沫。
3)脱硫用石灰石含MgO，与硫酸根离子反应生成泡沫。
4)脱硫用工艺水水质差，如中水。
5)脱硫废水排放不及时等。
对于吸收塔内的泡沫，目前采取的措施多为加消泡剂的方法消除：消泡剂能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，或使原有泡沫减少，通常具有选择性作用。但消泡剂仅能消除泡沫，悬浮在吸收塔液面上的污物不能排出吸收塔。下图为某电厂锅炉点火期间从吸收塔溢流口排出的大量泡沫。
1.3 吸收塔内积累大量泡沫的危害
1)吸收塔液位测量采取压力测量，泡沫易造成虚假液位，造成吸收塔溢流。
2)泡沫多时（几米高），能从吸收塔入口烟道倒入进口烟道，造成烟道沉积结垢、GGH堵塞，导致脱硫系统运行阻力增大，甚至影响到引风机（增压风机）的安全运行。
3)泡沫影响石灰石的活性、脱硫石膏的氧化、结晶和皮带机脱水效果，直接影响脱硫效率。
1.4 本项目研究的内容
本项目研制一套石灰石-石膏湿法吸收塔泡沫排放装置，安装在潍坊发电公司4号脱硫吸收塔，研究内容包括如下几个方面：
1)吸收塔泡沫排放装置方案的研究；
2)泡沫排放装置的报警装置研究；
3)泡沫排放装置防堵塞、防腐蚀的研究；
二、吸收塔泡沫排放装置方案的研究
目前石灰石—石膏脱硫装置的吸收塔多采用喷淋空塔。吸收塔浆池采用侧进式搅拌器或脉冲悬浮防止浆液沉积。吸收塔内的浆液运行密度一般在控制15wt%～20wt%，吸收塔循环泵一般不少于3台。
对于潍坊电厂#4A吸收塔，吸收塔循环泵为5台，液气比为17.28L/m3。
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设计吸收塔泡沫排放装置，主要应考虑一下几个方面：
1)能将吸收塔内的泡沫顺利引出吸收塔；
2)泡沫排放装置运行过程中不堵塞、不腐蚀；
3)泡沫检测装置测量准确，指导运行人员正确判断；
4)检修、运行维护方便。
2.1 几种泡沫排放装置的比较
对于泡沫排放装置与吸收塔的接口主要考虑了三种方案：
2.1.1 方案一 吸收塔最高运行液位安装泡沫排放口，排放口上设计挡雨板，当吸收塔运行发现有泡沫时，开启泡沫排放口上的阀门，吸收塔内泡沫靠吸收塔内正压排出塔外。
优点：结构简单。
缺点：不能实时监测吸收塔内泡沫。
2.1.2方案二 在吸收塔最高运行液位设计锯齿形进泡沫收集进口，进口正上方设计挡雨板，防止循环泵喷淋浆液进入泡沫收集进口。当运行发现吸收塔内有泡沫时，开启泡沫收集装置上的相关阀门，吸收塔内的泡沫靠吸收塔内运行正压将泡沫排出塔外。
优点：系统较简单。
缺点：泡沫收集器易堵塞，排出泡沫易带浆液，不能实时监测吸收塔内泡沫。
2.1.3方案三 在吸收塔运行最高液位安装泡沫排放装置，使泡沫排放装置与吸收塔形成一个联通器。
为防止吸收塔内浆液进入泡沫排放装置沉积、堵塞，在泡沫排放装置与吸收塔开口下沿呈45度角。
优点：泡沫排放装置与吸收塔形成一个连通器，将吸收塔内泡沫引入泡沫排放装置内，泡沫排放装置设计浆液回流管道，进入泡沫排放装置的石膏浆液靠重力回流至吸收塔，不易堵塞，泡沫排放装置安装射频导纳液位计，能实时监测吸收塔内泡沫或液位。
缺点：设备相对复杂。
2.2 泡沫排放装置的方案选择
方案一和方案二都存在不能实时监测吸收塔内泡沫的问题，吸收塔高液位运行易造成堵塞。采取方案一，让运行人员难以判断吸收塔内是否有泡沫，长期不开启运行，泡沫连接管道易沉积石膏堵塞；采取方案二，考虑到吸收塔内液气比很高，以及吸收塔内烟风流速的不均匀，在吸收塔内收集泡沫难度较大，吸收塔内的喷淋浆液容易进入泡沫收集器，无泡沫长期运行易造成堵塞，该方案同样存在不能实时监测泡沫生成或吸收塔液位的问题，让运行人员难以判断。方案三能实时监测吸收塔内泡沫或浆液液位，吸收塔内一旦出现泡沫或高液位，射频导纳液位计就能及时监测并发出报警信号，开启相关阀门，运行人员可就地观察是出现泡沫还是高液位溢流，同时能够对吸收塔液位测量装置起到校准作用。
通过以上三个方案的比较，采用方案三，并对有关细节进行优化设计。
三、泡沫排放装置防堵塞、防腐蚀的研究
3.1 射频导纳液位计研究技术参数
石灰石-石膏湿法脱硫工艺吸收塔内浆液固体含量范围是15wt%～20wt%，PH值5～6，Cl-浓度设计小于20000mg/L，液具有较强的腐蚀性，浆液静置容易沉积堵塞。
3.2 泡沫排放装置采取的防堵塞措施
1)泡沫排放装置与吸收塔接口为636×300mm，开口下沿采取与垂直呈45度角，防止进入泡沫排放装置的浆液沉积。
2)泡沫排放装置外形尺寸为Ф900mm×1870mm，下部锥体与水平呈60度。
3)泡沫排放装置下部椎体接DN150回流管至吸收塔，让进入泡沫排放装置内的石膏浆液靠重力回流至吸收塔，泡沫排放装置内不沉积石膏浆液。回流管与垂直呈55度。
4)在泡沫排放装置上设计电动冲洗水阀门，运行人员可随时开启对筒体和射频导纳液位计探头进行冲洗。
3.3 泡沫排放装置采取的防腐措施
1)泡沫排放装置采用碳钢+玻璃鳞片防腐。
2)脱硫运行期间，椎体回流管处于吸收塔浆液面以下，回流管道采用双相不锈钢1.4529防腐。
泡沫排放管道采取玻璃钢材质防腐。
论文作者:朱世见,景宏林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/11
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