摘要：惠州平海发电厂2×1000MW机组脱硫系统采用了石灰石―石膏就地强制氧化湿法烟气脱硫工艺，本文结合广东惠州平海发电厂有限公司1号FGD系统吸收塔浆液起泡溢流的情况，分析其起泡溢流原因、危害以及控制措施。
关键词：石灰石-石膏湿法脱硫；脱硫；起泡
Absrtact: The limestone-gypsum forced oxidation wet flue gas desulfurization process is adopted in the desulfurization system of 2 *1000MW units in Huizhou Pinghai Power Plant. Based on the situation of slurry bubbling overflow in absorption tower of No. 1 FGD system of Guangdong Huizhou Pinghai Power Plant Co., Ltd., the causes, hazards and control measures of bubbling overflow are analyzed.
Key words: limestone-gypsum wet desulfurization; desulfurization; foaming
1 前言
我公司采用北京国电龙源环保工程有限公司的石灰石―石膏就地强制氧化湿法烟气脱硫工艺。脱硫装置按一炉一塔单元布置，每套脱硫装置烟气处理能力与单台炉0%～100%BMCR工况的烟气量均能相适应，脱硫效率≥96.2%（见表1）[1] 。本文结合平海电厂1号脱硫吸收塔浆液起泡溢流情况及控制措施，分析其溢流原因，并提出几种控制措施。
表1 FGD装置（1号机组）
2 吸收塔起泡溢流危害
正常情况下，吸收塔浆液溢流后通过吸收塔溢流管进入吸收塔区排水坑，再经由地坑泵打回吸收塔重复使用，不会造成其它后果。但是，当吸收塔浆液溢流量较大时，浆液不能通过溢流管及时疏放，就会进入到原烟气烟道中，从而引发各种事故或影响正常运行，主要危害归纳如下：
2.1 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风机叶片，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。如果系统不设置旁路烟气挡板，则主机也被迫停运，计一次非停，损失严重。增压风机停运后必须检修，如需更换叶片则周期较长，严重影响了脱硫系统的正常运行。在不设GGH的脱硫系统中，上述情况发生的可能性更大（平海电厂无GGH）。
2.2 吸收塔出现起泡溢流后，吸收塔运行液位被迫降低，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。
2.3浆液起泡严重时，石膏排出泵入口浆液泡沫增加，泵出口压力降低，无法正常排除石膏，致使浆液密度逐渐上升，液位难以控制。
2.4溢流浆液进入烟道中，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，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，尤其是带结晶水的盐，在干湿交替的作用下，体积膨胀高达几十倍，应力更大，导致严重的剥离损坏。浆液还会沉积在未作防腐的原烟道中，产生烟道垢下腐蚀，减短了烟道的使用寿命和检修周期，影响脱硫系统正常运行[2]。
2.5 浆液溢流到烟道后，烟道积灰逐渐严重，烟道阻力增加，影响锅炉的安全运行。
图1 1号吸收塔浆液起泡溢流现状
3 1号吸收塔出现起泡溢流现象
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的问题之一。由于吸收塔液位多采用装在吸收塔底部的压差式液位计测量，FGD-DCS（脱硫控制系统）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，而吸收塔内真实液位——由于气泡、或泡沫引起的“虚假液位”远高于显示液位，再加上底部浆液扰动泵脉冲扰动或搅拌器搅拌、氧化空气鼓入、浆液喷淋等因素的综合影响而引起液位波动，从而导致吸收塔间歇性溢流。下表是一号吸收塔出现溢流前，当班运行工况：
表2 1号机组运行工况
通过表格数据显示，当日1号吸收塔入口烟尘和出口烟尘浓度偏高，烟尘浓度出现瞬时超标的现象，而且1号吸收塔脱水系统并无运行，初步判断这可能是导致吸收塔出现起泡溢流的直接原因。
4 吸收塔起泡溢流原因分析
吸收塔起泡的原因有很多，泡沫由于表面作用而生成，是气体分散在液体中的分散体系，其中液体所占体积分数很小，泡沫占很大体积，气体被连续的液膜分开，形成大小不等的气泡。纯净的液体不能形成稳定的泡沫，吸收塔浆液起泡是由于系统中进入了其它成分，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[3]。具体引起起泡溢流的原因归纳如下：
4.1 杂质混入浆液中。
锅炉在运行过程中投油、煤质不好燃烧不充分，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。
进口烟气粉尘超标，如果含有大量惰性物质的杂质，也会引起浆液起泡。锅炉后部除尘器运行状况不佳（平海电厂1号机组长期燃烧低硫煤，燃煤低硫份影响粉尘比电阻，使粉尘难以荷电，从而降低了电除尘除尘效率），烟气粉尘浓度超标，含有大量惰性物质的杂质进入吸收塔后，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。（这是造成平海电厂1号吸收塔起泡溢流原因之一）。
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。吸收塔浆液里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。
4.2脱硫用工艺水水质达不到设计要求（如中水），COD、BOD、SS 。2017年6月，平海发电厂废水在脱硫系统的回收利用改造完成，并开始投用。这可能是吸收塔氯离子超标的原因之一，也是吸收塔起泡溢流的间接原因之一（见表3）。
表3 工业废水回用水化验结果
4.3 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。
4.4运行过程中没有及时脱水，导致吸收塔内浆液密度增加（平海电厂1号吸收塔溢前浆液密度高达1200kg/ m3），重金属以及氯离子含量上升，超过标准值，很大概率直接导致吸收塔浆液起泡发生溢流。这就是本次1号吸收塔浆液起泡溢流的主要原因。（见表3）
表4 1号机组脱硫吸收塔浆液化验结果
4.5 脱硫用石灰石中含过量MgO（起泡剂），与硫酸根离子反应参生大量泡沫（泡沫灭火器利用的是这个原理）。石灰石中镁、氯等有害元素严重超标， MgO过量不仅影响脱硫效率而且会与硫酸根离子发生反应导致浆液起泡。如表4石灰石数据显示，平海电厂1号吸收塔起泡溢流受石灰石质量的影响很小。
表5 石灰石化验报表
5 吸收塔起泡溢流现象控制措施
5.1 在可以保证氧化效果的前提下，适当降低吸收塔工作液位，减小浆液溢流量，防止浆液进入吸收塔入口烟道。
5.2 降低排除石膏时的吸收塔浆液密度，加大石膏排出量，保证新鲜浆液的不断补入。平海电厂在出现吸收塔溢流后，控制吸收塔密度1050-1090kg/m3（之前规定是1090-1120 kg/m3），这样有效地控制了起泡溢流。
5.3 坚持脱硫废水的排放，从而降低吸收塔浆液重金属离子、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。平海电厂在加强脱水的同时加大了废水的排放量，在控制起泡溢流方面也起到了很大的作用。
5.4严格控制脱硫用工艺水的水质，加强过滤和预处理工作，降低COD、BOD。同事严格控制石灰石原料，保证其中各项组分（如MgO、SiO2等）含量符合实际要求。加强与运行化验班的沟通，加强对水质的化验。
5.5严格监视电除尘器除尘效果。吸收塔进口烟尘浓度偏高时，及时调整电除尘器的运行方式，提高处理出力，保证除尘效率。集控控制可以考虑掺煤燃烧，适当提高燃煤硫份。
5.6加强吸收塔浆液、废水、石灰石浆液、石灰石粉和石膏的化学分析工作，有效监控脱硫系统运行状况，发现浆液品质恶化趋势，及时采取处理手段。
5.7 一旦发生浆液起泡溢流现象，定期打开烟道底部疏水阀疏水，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。注意吸收塔入口处烟气温度，如果出现温度突然大幅降低的情况，说明浆液大量溢流进入烟道，要及时采取处理方法（如停用增压风机）
5.8 在可以暂时忽略脱硫效率的条件下，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[3]。
5.9从吸收塔排水坑定期加入脱硫专用消泡剂。这是万不得已的方法，不介意长期使用。
6 结语
在环保要求日趋严格的背景下，务必要严格监视脱硫系统运行情况，掌握脱硫设备运行状况，做好脱硫系统的优化设计和运行分析，保证脱硫系统长期安全、稳定、高效运行。
参考文献：
[1]广东惠州平海发电厂有限公司.《1000MW超超临界压力燃煤发电机组环保运行规程》, 2018年第三次修订
[2]孙旭峰,倪迎春,彭海.烟气脱硫装置安全经济运行的分析及措施[J].电力科学与工程,2008.24（5）:1—4;
[3]禾志强,田雁冰,沈建军等,石灰石—石膏湿法脱硫中浆液起泡研究[J].电站系统工程,2008.24(4):25—26.
论文作者:黄永亮
论文发表刊物:《云南电业》2019年7期
论文发表时间:2019/12/13
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