怎麼破壞虹吸

摘要：透過長期對某發電機組脫硫系統執行情況的監測，總結出了吸收塔漿液起泡溢流等現象產生的原因，並就這些原因，有針對性地提出了相應的預防和緩解方案。在正常工況的基礎上，最大限度地增加裝置的使用壽命，從而保證脫硫系統的正常穩定執行。

關鍵詞 ：脫硫系統 ；漿液起泡 ；漿液溢流 ；原因分析 ；危害 ；對策

石灰石 - 石膏溼法煙氣脫硫工藝是目前電廠中技術相對最成熟、應用最為廣泛的煙氣脫硫方法，被廣泛應用於1000MW 燃煤發電機組。隨著全球汙染問題的日益嚴峻，我國不斷地提高了大氣排放標準，伴隨著《燃煤電廠超低排放改造計劃》實施的不斷深入，脫硫系統穩定、高效的執行變得尤為重要，所以脫硫系統後續的發展方向必將沿著精細化、專業化發展。吸收塔漿液起泡往往會伴隨著吸收塔溢流，造成吸收塔液位異常、環境汙染及裝置腐蝕等問題。基於此，本文簡要闡述了脫硫系統中吸收塔產生泡沫的原因及影響因素，並提出具有針對性的預防及解決方法。

1 泡沫生成原因及影響因素

泡沫是氣泡分散在液體中所形成的彼此之間以液膜隔離的多孔膜狀多分散體系。正常情況下泡沫生成非常容易的原因有以下3個方面。第一個是漿液中含有表面活性劑或者類似活性劑的成分，而表面活性劑在工業中通常被用作起泡劑，因此，當漿液中含有表面活性劑或類似活性劑的成分，活性劑處於氣體、液體分介面，通入空氣後，氣泡受到浮力影響，浮出水面後形成氣泡。控制氣體的進入不能可減少或消除氣泡的產生，其原因是由於石灰石 - 石膏溼法脫硫工藝的原理。吸收塔中，吸收漿液的主要成分是石灰石，煙氣中的 SO2和漿液中的 CaCO3在氧化空氣的催化下，反應生成二水石膏，其反應如式（1）所示，二氧化硫被脫除，二水石膏經脫水裝置後回收。因此受反應機理的影響，吸收塔內要吹入足量的氧化空氣以保證脫硫系統的有效執行，空氣的吹入導致了溶液氣泡，此為第二個原因。第三個是機械攪動導致的氣泡生成，吸收塔中部分旋轉部件攪動漿液以及迴圈泵作用下的漿液均較容易產生氣泡。

研究表明，泡沫穩定性的影響因素有 ：表面張力、溶液表面黏度、溶液泡沫雙氣 - 液介面結構液膜彈性、氣體透過雙氣 -液介面結構液膜的擴散、雙氣 - 液介面結構表面電荷的影響、溶液中雜質分子結構的影響等。在煙氣脫硫中，上述因素中公認的最主要的有2個，分別為氣泡表面張力和溶液表面黏度。當表面張力越小，溶液表面黏度越大，泡沫越容易生成。因此增大表面張力和減小表面黏度即可解決泡沫易生成的問題。

2 吸收塔漿液起泡溢流原因分析

在分析吸收塔內漿液起泡溢流之前，首先應明確漿液泡直接導致了漿液溢流，因漿液起泡，工作人員無法準確獲取漿液的準確位置，造成了吸收塔內出現虛假液位的問題。就目前的吸收塔液位獲取方式來看，差壓變送器測量計算法用的較多，其基本原理公式如式（2）所示。

式中，H 為吸收塔內漿液液位；p 為壓力變送器的測量值；ρ 為取樣處漿液密度 ；g 為重力常數。

使用此方法測量起泡的漿液液位，測量值和實際值可相差1~2m。其原因是由於漿液受自身重力的影響，漿液密度自上而下越來越大，但絕大部分工作人員目前的漿液取樣位置都在漿液底部，而取樣處密度較大，根據公式可知，計算液位勢必會比實際液位低，最終造成漿液溢流問題的發生。由於漿液溢流的直接原因是由於漿液起泡，因此分析漿液起泡原因並針對這些原因，制訂有針對性的措施，即可有效地預防及緩解漿液溢流。根據目前的執行情況進行分析，得出造成漿液起泡的原因主要有以下幾個方面。

1）石灰石雜質偏多。如果石灰石中氧化鎂的含量較高（一般正常使用的石灰石中氧化鎂的含量在1% 左右），而鎂離子的溶解度又高於鈣離子，因此當鎂離子進入漿液並溶於漿液中後，就會提高漿液中溶解鹽的含量，從而導致漿液中新出現的氣泡彈性更好，穩定性更佳，最終導致泡沫量的異常。

2）溢流管防虹吸門設計不符合使用標準，過小的防虹吸門不僅在溢流發生時無法有效破壞虹吸問題，而且容易阻塞管道，導致維護成本的增加。

3）脫硫系統中廢水清理不及時、不合理，導致了系統中迴圈水水質不達標，雜質較多。因此在條件允許或預算足夠的情況下投入廢水處理系統，廢水經處理後達到國家排放標準後，定期外排。

4）除霧器出現堵塞故障，不能有效的消除泡沫。吸收塔內除霧器主要被用於煙氣出口位置殘留液體的吸除和一定的消除泡沫的作用，其原理是除霧器的沖洗水能在一定程度上壓制和破壞泡沫，而控制了泡沫層的厚度，溢流現象即得到了很好的避免。因此當除霧器出現堵塞故障時，缺少了一股壓制和破壞泡沫的力量，泡沫增大增厚，提高了漿液溢流的發生機率。

5）電除塵器末級除塵器振動頻率也是影響漿液起泡的一大重要原因。由於電除塵器末端除塵器主要用來吸收細灰，細灰易飛揚，因此若電除塵器前後振打頻率一樣的話，極易造成細灰飛揚，不僅會導致煙氣排放時粉塵超標，而且當大 量的粉塵進入吸收塔漿液中時，漿液表面張力變大，造成泡程學、資訊反饋理論等方面應用到其中，以此構建一個完善的裝置全週期的維修防護系統，為化工裝置執行的穩定性和安全性提供了基礎性的保障。沫厚度增加，提高溢流發生的機率。電除塵器前後端除塵器振打頻率應有所差異，調整的標準具體根據生成石膏的品質及顏色進行調整。

6）脫硫系統正常執行時，由於反應機理，需要鼓入一定量的氧化空氣，但氧化空氣的量突然改變時極易造成漿液起泡，這種現象多發生於氧化風機突然跳閘時，跳閘後氧化風量驟減，打破了吸收塔內原有的氣 - 液平衡，並由此造成漿液起泡，最終出現溢流問題。

7）燃煤鍋爐中煤粉燃燒不充分時，就會有部分碳粉隨著煙氣進入吸收塔內，當進入吸收塔內的煙氣中碳粉含量大於7%時，吸收塔內發生起泡溢流問題的頻率就會大幅提高。

3 漿液起泡溢流的危害

1）當吸收塔內出現起泡問題時，隨著氣泡越來越多，導致形成泡沫層並越來越厚，勢必會壓縮吸收塔內漿液反應區的空間，增加了漿液脫硫的負荷，脫硫效率明顯降低。單位體積內的漿液若長時間超負荷工作，勢必會增加漿液中亞硫酸鹽的濃度，而亞硫酸鹽濃度的提高又會增加泡沫厚度，導致脫硫系統陷入死迴圈中。

2）當吸收塔內泡沫過多造成溢流問題時，吸收塔前後連線裝置及管道均會受到腐蝕，當裝置、管道長時間存在於腐蝕的環境中時，輕則磨穿管道，造成漏煙問題，重則造成前後裝置的損壞，導致脫硫系統無法正常運轉，最終造成停工停產。如溢流後會導致 GGH 無法正常對煙氣進行換熱處理，溢流嚴重時會堵塞 GGH，增加升壓風機和引風機的工作負荷，最終會導致爐膛無法維持負壓。

3）起泡溢流會使石膏排出泵工作時排出大量氣泡，導致泵工作電流的不穩定，最終會造成該泵的損壞。

4 預防和緩解漿液起泡的措施

1）完善溢流管防虹吸門的設計，增大虹吸管道的直徑，並增加沖洗管的設計。

2）選擇停機維護時，更改排煙管道的傾斜度至一定程度，溢流發生時漿液可依靠自身重力流回至吸收內為宜。

3）煙道內加裝沖洗水管道，最大限度地保護裝置不受漿液的腐蝕。

4）吸收塔內用於補水的水質應嚴格把控，迴圈水應加強過濾 ；石灰石料中的 MgO 和 SiO2含量應嚴格把控，超標的石灰石料堅決不使用。

5）儘可能使吸收塔內所有補充用水都經過除霧器進入塔內 ；定期分析除霧器沖洗水壓。

6）條件允許的情況下，廢水系統應及時外排廢水。

7）及時、準確地調整燃燒環境，定時清理磨煤機分離器，減少顆粒超大的煤粉進入燃燒室的機率。

8）氧化風機的執行狀況應視吸收塔內反應情況而定，切不可長時間鼓入過量的氧化空氣，結合最終石膏的成色確定氧化空氣的需求量，從而制訂合理的氧化風機啟停時間。

9）吸收塔內各處漿液密度不同，為了使差壓變送器測量法計算得到的資料更加接近真實值，取樣處應從上至下多選幾處。

10）若經過上述措施後漿液仍然起泡嚴重，最好的解決辦法是更換部分漿液。

5 結語

研究表明，在石灰石 - 石膏溼法煙氣脫硫工藝中吸收塔漿液起泡溢流不僅僅是由一個原因引起的，往往由多方面的因素造成的。當吸收塔內出現起泡溢流問題時，應及時、準確地分析出造成起泡溢流的原因，根據原因有針對性地制訂應對措施，及時制止漿液溢流的持續發生，最大限度地保護連線管道及裝置。

文章發表於《工藝與裝置》

作者簡介 ：孫江穎，主要從事電廠脫硫脫硝工作。