湿法脱硫吸收塔起泡溢流原因分析及措施【干货】
摘要：
为探究吸收塔浆液起泡溢流的根本原因，通过对可门发电有限公司4台600 MW机组脱硫装置进行长期跟踪摸索，查找吸收塔泡沫的生成机理和影响因素，分析找出了引起吸收塔起泡溢流的原因，从来水、来料、来气、运行控制等技术上、管理上总结出一个系统性的应对措施，有效解决了吸收塔溢流问题，减少人员清理费用，避免了可能的环境污染问题，提高设备运行可靠性、安全性。
可门发电有限公司为4台600MW超临界机组，采用的是石灰石一石膏湿法脱硫，#1、2机组脱硫塔为单塔配置五台浆液循环泵加一层托盘、两台离心式氧化风机，#3、4机组脱硫塔为单塔配置四台浆液循环泵加一层托盘、两台离心式氧化风机。四台脱硫塔浆液均各有一用一备脉冲泵进行搅拌。#1、2机组为管式除雾器加2层屋脊高效除雾器和净烟道除雾器，#3、4塔为三层屋脊高效除雾器。脱硫方式为：通过采购石灰石料，经过湿磨制浆系统将石灰石料研磨成石灰石粉后与工艺水按一定比例混合制成一定密度的石灰石浆液存入供浆罐中，再通过供浆泵打入吸收塔中，吸收塔中的浆液通过浆液循环泵打入吸收塔上层的喷嘴雾化成小液滴后向下散落，与向上流动的烟气之间产生氧化反应，达到吸收烟气中SO2的目的。具体系统流程见图1。
图1石灰石-石膏湿法脱硫系统
石灰石一石膏湿法脱硫是目前技术最成熟、最普通的烟气脱硫方法，广泛应用于600MW燃煤机组。随着我国大气排放标准不断提高，《燃煤电厂超低排放改造计划》的实施以及日益严峻的环境问题，烟气脱硫系统的安全稳定运行尤为重要，因此脱硫系统的精细化、专业化管理也是未来的趋势。然而，脱硫吸收塔浆液起泡溢流问题却成为其安全运行的棘手问题，浆液起泡往往会造成虚假液位、吸收塔溢流、污染环境、增加耗能，造成泵的汽蚀、甚至引起除雾器堵塞等问题；严重时甚至影响引风机安全运行，造成整个机组的稳定行变差。研究普遍认为浆液起泡是由多种因素综合影响的，浆液起泡往往伴随着吸收塔溢流问题。吸收塔浆液起泡溢流极大地影响了脱硫系统和设备的安全稳定运行。
研究表明，泡沫稳定性的影响因素有：表面张力、溶液表面粘度、溶液泡沫双气-液界面结构液膜弹性、气体通过双气-液界面结构液膜的扩散、双气-液界面结构表面电荷的影响、溶液中杂质分子结构的影响等。其中，最主要的2个因素是气泡表面张力和溶液表面粘度，表面张力越小、溶液表面粘度越大，则越容易形成泡沫，因此要使泡沫破裂就需要增大其表面张力、减小表面粘度。
泡沫的稳定性是影响吸收塔浆液起泡的主要原因，主要有以下几个方面：
高负荷下烟尘中含有较多的未燃烬的碳粒、Al2O3和Fe203，其中Al2O3和Fe203为非结晶的细小颗粒，这些颗粒大大提高了浆液的粘度；
浆液中的COD成分极易聚集在吸收塔浆液表面，导致浆液颜色变深，超出临界胶束浓度后即以泡沫的形式存在于吸收塔液面之上。文献的研究表明，浆液中的COD在300～600 mg /L的高浓度下容易引起吸收塔浆液起泡溢流现象的发生。
正常石灰石Mg0化验值在0.25%～1.17%之间。石灰石中Mg0含量过多会与S042-反应，造成滤液中的溶解盐增多，提高形成泡沫的弹性，增强泡沫的稳定性。
分析了这整个流程后，得到可能造成吸收塔起泡溢流的原因有以下几点：
a 石灰石料品质不佳（如图2）；
b 制浆以及吸收塔用工艺水品质不佳（如图3）；
c电除尘出力不足（如图3）；
d 启机点火用油过多（如图3）；
e吸收塔内浆液品质中毒（如图3）；
f 吸收塔液位过高（如图4）；
g 托盘和氧化风管、脉冲支管运行中脱落（如图4）。
图2石灰石品质差起泡溢流
图3浆液中毒起泡溢流
图4托盘和氧化风管脱落搅动溢流
吸收塔溢流是多因素影响下的非正常运行现象，经过摸索，可门发电有限公司总结出如下几个方面应对措施：
3.1 工艺水质量控制
该厂脱硫用水是复用水，水质指标总体较好，为了便于跟踪和控制脱硫用水水质情况，定期对复用水PH、COD、CL-、外观等情况进行定期检测，数据见图5。当发现水质异常及时安排水箱置换。
图5 工艺水化验数据
3.2 石灰石品质控制
石灰石验收进行多部门联合取样，第三方单位检测，保证检测数据权威正确有效。规范石灰石招标合同，除了对常规石料纯度进行要求外，增加导致吸收塔浆液品质恶化的杂质含量指标，对不合格石料根据超标情况制定相应的分级约束条款（如表3-1），确保石料来料品质。合理储存石灰石料：对来料进行分堆存放、取旧存新、专人管理、增加防雨措施等。
表3-1石灰石质量要求
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3.3 烟尘浓度控制
吸收塔入口装投烟尘仪，该厂采用低低温省煤器，降低电除尘入口烟温至90℃，提高电除尘出力，同时通过监视吸收塔入口烟尘浓度，及时调整电除尘高压柜出力，保证吸收塔入口烟囱浓度不超过20mg/Nm3。
3.4 吸收塔液位控制
降低吸收塔液位运行，在12.75米/13.75米的溢流管基础上，控制吸收塔液位不超过11米，保证液面泡沫层的存留空间，进一步避免溢流发生。吸收塔液位由底部三个压力变送器转换而来，设置冲洗水管道，当某一液位指示偏差大，通知检修进行开票冲洗。每个白班冲洗吸收塔溢流管水封箱，防止水封箱缺水水封不严或溢流管堵塞。
3.5浆液品质控制以及消泡剂使用
启机阶段，规吸收塔进浆采用6米左右事故浆罐存浆，3米左右工艺水以及新鲜浆液，同时因锅炉投油增加使得吸收塔浆液恶化起泡，为了避免起泡溢流，规范启机操作票，添加1桶消泡剂。
日常运行巡检观察起泡情况，每班巡检石膏脱水皮带处、吸收塔溢流管水封箱处泡沬情况，及时发现浆液起泡，添加消泡剂。
废水排放全出力，石膏脱水滤液至废水箱阀门保持全开，保证石膏脱水时可以达10t/h的废水排放量。
运行机组监盘时注意观察石膏排出泵出口压力，正常值为0.45MPa以上，如压力波动较大以及出口压力低于0.45MPa，判断为浆液起泡严重，提前安排加消泡剂。
对运行中浆泵X轴振动值加强巡检监测和盘前监视，如振动值波动较大，高于8mm/s，判断为浆液起泡严重，安排加消泡剂。避免因起泡严重发生吸收塔溢流。
3.6 防止合金托盘、氧化风管、脉冲支管脱落
脱硫系统有调停检修时，浆液必须清空，检查合金托盘、氧化风管以及脉冲支管情况，对脱落的合金托盘、氧化风管、脉冲支管进行加固。
防止吸收塔起泡溢流措施自2018年4月份开始应用于可门公司四台脱硫系统，开机阶段及正常机组运行中吸收塔起泡溢流情况如下：
开机阶段起泡溢流：自2018年4月份起，公司历经7次开机，未发生启机至机组满负荷运行阶段出现溢流的现象，较2017年历次开机启机即溢流现象已有明显好转。
正常机组运行中吸收塔起泡溢流：#2、3吸收塔未发生。#4吸收塔因电除尘出力缺陷问题，分别在2018.04.10、2018.04.20、2018.06.05、2018.09.05发生共4次溢流，采用防止吸收塔起泡溢流相应措施，溢流现象呈现逐步减少，10、11月份未发生溢流。#1吸收塔因回流水大量流入以及塔内烟气正压大，同时在2019年3月小修检查发现合金托盘脱落较多，且氧化风管有断，分别于2018.08.27、2018.10.03、2018.10.13发生溢流，采用防止吸收塔起泡溢流措施后，溢流现象呈现逐步减少，11、12月份未发生溢流。
自2018年4月份起，除#4吸收塔除雾器因下部模块破损（如图6）而导致净烟气带浆的情况出现，其余4台机组吸收塔除雾器未发生因起泡而导致的堵塞。
图6 #4吸收塔除雾器下部模块破损
可见，防止吸收塔起泡溢流措施切实有效避免吸收塔起泡溢流的发生，同时对于因设备缺陷导致的溢流，该措施也能起到减缓吸收塔起泡溢流的现象，在吸收塔除雾器防堵上也有一定的效果。
通过控制来水、来料、来气质量把关，在运行监盘、调整、巡检等方面进行摸索经验并加以总结和运用，可以切实防止吸收塔起泡溢流。