湿法脱硫系统中浆液品质虚化的危害与调整

赵钢玲

（中电国际平顶山姚孟发电有限责任公司，河南 平顶山 467001）

在石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中，由于工艺水水质硬度，化学在循环水中正常加杀菌剂，入炉煤硫分，锅炉投油，锅炉脱硝系统的氨逃逸，以及石灰石粉品质等因素的影响，造成吸收塔浆液污染，品质虚化并使吸收塔产生大量溢流，吸收塔液位无法维持在设计水平，造成浆液循环泵出力下降，脱硫效率，石膏品质等方面的问题，甚至会威胁到FGD系统的安全生产运行。

1 脱硫吸收塔浆液品质虚化的现象与危害

（1）浆液颜色灰暗或泡沫持续存在，吸收塔溢流管处大量泡沫溢出污染环境。浆液中存在油污，浆液颜色乌黑，当脱水系统投运后油污污染脱水机滤布，使滤布透气性差影响脱水效果。（2）浆液品质虚化，使吸收塔浆液密度因起泡原因而降低至1040～1060kg/m3，极易造成吸收塔虚假液位，严重时造成浆液循环泵运行参数明显降低，电流降低、出口压力下降接近跳泵值，存在浆液循环泵跳泵隐患。（3）在浆液品质持续虚化情况下使脱硫效率下降，为了保证脱硫效率达标，势必使石灰石浆液供浆量增加，间接造成石灰石粉耗、电耗高，增加企业发电成本。（4）石灰石粉耗高使浆液PH值高，造成石膏中碳酸钙含量、含水率均高于规定值（规定值：碳酸钙含量＜3%，含水率＜10%），而实际值为碳酸钙含量6%～12%、含水率15%～22%；大量泡沫溢出污染环境。

2 脱硫吸收塔浆液品质虚化的原因

自然界中液体里的气泡是气体分散在液体中所形成的热力学不稳定体，在重力作用下自然逸出。浆液中的气泡产生因素较多，可能是浆液中汇入使浆液表面张力降低的物质，或内部发生反应产生气体以及搅动、扰动等原因。

（1）化学在循环水中加入大量杀菌剂，使辅网的工业水中产生大量泡沫，这些泡沫状态稳定，使工业水中气泡短时间内无法自然逸出；石灰石制浆使用了这种有泡沫的工艺水，加速了吸收塔内浆液气泡的产生；吸收塔除雾器的冲洗以及本体补水也会持续加速浆液中气泡的产生。（2）火电机组持续低负荷投油以及定期试投油枪。在锅炉燃烧不充分的情况下，有一部分未燃尽的含油颗粒、碳颗粒随烟气进入吸收塔内；随着吸收塔浆液中的有机物含量增加，引起浆液的皂化反应，使脱硫吸收塔浆液中存在大量黑色油污；吸收塔浆液中的油污等有机物的增加，使吸收塔浆液的表面张力增大造成浆液分子反应迟缓，从而使浆液产生大量气泡。（3）石灰石粉品质不达标，存在部分杂质，且氧化镁(MgO)含量偏高（＞3%）。MgO含量不达标会影响到脱硫效率，还会与浆液中的SO4反应产生大量气泡，并且增加浆液中的溶解盐的含量，使产生的气泡更加稳定。（4）脱硫氧化风在特定条件下对浆液也会产生影响，当FGD入口SO2高于设计煤种含硫量时，此时氧化风量不能满足吸收塔内浆液内中HSO4充分氧化成SO4，亚硫酸盐含量增加超出标准量时，使浆液品质恶化，加剧浆液起泡。当锅炉使用低于设计煤种含硫量的煤时，此时氧化风量会有大量过剩空气形成气泡，并附着在浆液表面，造成浆液液位虚化，甚至导致吸收塔溢流口产生虹吸现象，造成大量溢流。（5）在高、低负荷时、FGD入口SO2突变时，由于过量给浆，造成浆液碳酸钙含量居高，降低碳酸钙溶解性。（6）超低改造后，废水旋流系统出力与石膏旋流器出力不匹配，脱水能力相对不足；吸收塔内浆液中亚硫酸钙含量超标，使浆液品质恶化，加速浆液中气泡的产生；废水排放系统排放力不足、回收水中氯离子浓度高，重金属、氯离子、有机物等杂质大量聚集，加速浆液品质逐步恶化，加剧浆液泡沫产生。

3 吸收塔浆液品质虚化对脱硫率的影响

液气比：液气比（G/L）=浆液循环流量G/吸收塔通过的烟气流量L。

液气比与循环流量的关系：

当浆液循环流量G（大）↑/吸收塔通过的烟气流量L==液气比（大）。

则脱硫率高↑，出口SO2数据↓。

当浆液循环流量G（小）↓/吸收塔通过的烟气流量L==液气比（小）。

则脱硫率低↓，出口SO2数据↑。

液气比增大，代表气液接触机率增加，脱硫率增大。但SO2与吸收液有一个气液平衡，液气比超过一定值后，脱硫率将不再增加。新鲜的石灰石浆液喷淋下来与烟气接触后，SO2等气体与石灰石的反应并不完全，需要不断地循环反应，增加浆液的循环量，也就加大了CaCO3与SO2的接触反应机会，从而提高了SO2的去除率。

由于吸收塔浆液虚化，进入浆液循环泵的浆液含有泡沫，在泵内压缩升压后泡沫破裂，形成泵内的初生汽蚀，因而降低了浆液循环流量，使循环泵出口压力下降，电流降低，性能下降，所以在适当情况下有目地的增加循环量是至关重要的。

消泡剂在高温环境中能有效降低气液、液固之间的表面张力从而起到消泡和长时间抑泡的效果，加入适量消泡剂，使浆液收缩，密度增大，固而加消泡剂后循环泵出力、循环流量恢复，增大液气比，提升了脱硫效率。

4 pH值高、低（4.6～5.8）的危害

（1）当pH＜4.5时，SO2的吸收几乎无法进行，且吸收液呈酸性，加剧设备腐蚀，缩短设备安全运行周期。一般保持pH在4.6～5.8之间。（2）当pH值＞5.8时，SO2吸收效果最佳，但此时易发生结垢，堵塞现象。当吸收塔入口SO2、机组负荷突然升高时，正常的氧化风量无法将大量的亚硫酸钙完全氧化成硫酸钙时，由于亚硫酸钙是一种透水性差，易沉积的细小针状晶体，易沉积在碳酸钙颗粒表面，造成碳酸钙颗粒无法与浆液接触溶解，使石灰石粉反应闭塞进入石灰石反应的"盲区"。使石灰石溶解度降低，使SO2的吸收受到抑制，脱硫效率大大降低。

5 石膏浆液中碳酸钙含量高与含水率高的关系

（1）由于亚硫酸钙分子是一种透水性差，易沉积的细小针状晶体，体积大于石灰石分子。同质量下石灰石分子体积较小而个数较多，石灰石分子个数相对亚硫酸钙晶体的数量较多，故而在同质量下石灰石分子周围所附着的水分比亚硫酸钙分子晶体所附着水分较多。由于石膏浆液中含水率大，造成脱水困难，成品石膏呈稀泥状，脱水系统运行时间增加，使脱硫厂用电率和石灰石粉粉耗激增。（2）在同等负荷下，根据FGD入口SO2数据情况比例给浆，同质量下亚硫酸钙晶体表面附着水分面积，小于石灰石分子表面附着的水分。故而比例给浆时，且氧化反应充分时，浆液反应充分，脱水效果好，碳酸钙含量与含水量正常，石灰石粉耗降低。（3）因机组负荷变化，或FGD入口SO2数据突变，为保证环保参数，过量给浆时，同质量下由于石灰石分子体积较小，分子个体数量较多，同质量下石灰石分子相对亚硫酸钙晶体表面与水分接触面积较大，含水量较大，氧化反应又不充分时，而造成脱水时碳酸钙含量与含水量同时偏高，石灰石粉耗增加。

6 脱硫吸收塔浆液品质虚化的操作和调整

（1）在低负荷、入口SO2无突变时，首先采用比例给浆方式，通过计算合理的给浆，以降低石灰石杂质影响；合理调整浆液循环泵运行方式。（2）加强脱水投入力度，加强废水旋流系统排废强度。有效降低浆液中有害杂质的影响和氯离子浓度，预防浆液劣化发生。脱水期间按规定保持石膏旋流器工作压力在0.15～0.16MPa，确保石膏旋流器分离效果。（3）在保证脱硫系统达标运行前提下，在投用脱水系统时，吸收塔浆液pH不大于5.0（建议保持在4.6～5.0范围，不投脱水时4.8～5.8）。（4）脱水期间，若浆液虚化不严重（根据石膏密度和溢流口溢流量及泡沫虚化情况）可减少使用消泡剂；若需要使用消泡剂，应每间隔2～3小时添加一次，每次添加量约2kg、防止石膏浆液密度突变，防止脱出的石膏碳酸钙与水分含量高。（5）有条件时，尽可能降低原烟气SO2浓度，少用高硫煤，目的是降低不达标运行风险，同时可降低浆液冒泡程度。（6）有条件时，尽可能降低循环水硬度，降低工艺水与回收水中氯离子浓度。化学在循环水中加杀菌剂量要精准，减少工业水中泡沫的产生。

7 结语

随着环保重视力度的加大，超洁净排放已排上日程，火电机组的脱硫、脱硝、除尘等系统的运行压力倍增，这也使得我们对环保设备的运行可靠性以及维护持续性加大，吸收塔浆液品质虚化问题直接危及到环保系统的安全稳定运行，这应该引起环保人员的重视，及时采取措施，确保环保系统安全、稳定、长效的运行。