湿法脱硫吸收塔浆液起泡的影响因素

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

第４４卷 第８期

２０１５年８月

THERMALPOWERGENERATION

热 力 发 电

Vol.４４ No.８Aug．２０１５

湿法脱硫吸收塔浆液起泡的影响因素

李兴华１,金万元２,张劲松２,贾西部１

(西安热工研究院有限公司,陕西西安 ７１００３２;２．内蒙古岱海发电有限公司,内蒙古凉城 ０１３７５０)１．

[摘 要]在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定

运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

[关 键 词]烟气;湿法脱硫;脱硫装置;吸收塔;浆液起泡

[中图分类号]TM６２１;文献标识码]B [文章编号]１００２-３３６４(X７０１ [２０１５)０８-０１２１-０４

[DOI编号]１０．３９６９/issn．１００２-３３６４．２０１５．０８．１２１j．

Influencefactorsofabsorberslurryfoaminginwet

limestone-gypsumfluegasdesulphurizationsystems

LIXinghua１,JINWanyuan２,ZHANGJinsong２,JIAXibu１

Abstract:Theabsorberslurryfoamingproblemoccurscommonlyinwetlimestone-gypsumfluegasdesul-FGD)systems,whichmayresultinmanyadverseeffectsontheFGDsystem＇sperformance．phurization(

Possiblecausesofthisproblemwereanalyzedbasedonitsformationmechanism．Inaddition,along-term

trackingtestontheFGDsystemofapowerplantwasconducted,andtheinfluencefactorsoftheabsorberslurryfoamingproblemwerefoundout．Moreover,severalcountermeasureswereproposed．Keywords:fluegas,wetdesulphurization,desulphurizationdevice,absorber,slurryfoaming 在采用石灰石-石膏湿法工艺的烟气脱硫系统中,经常会出现吸收塔浆液起泡现象,当吸收塔浆液液面出现大量气泡,且泡沫长时间存在时,会造成浆液溢流,严重时甚至会倒灌到吸收塔入口烟道,影响增压风机运行安全或造成GGH堵塞.另外,吸收塔浆液起泡还会造成虚假液位,使吸收塔实际运行液位降低,减少实际运行浆池容积,影响石膏品质和

１-２]

.为此,脱硫效率等[本文分析了吸收塔浆液泡沫

,,２．InnerMongoliaDaihaiElectricPowerGenerationCo．Ltd．Liangcheng０１３７５０,China)

(,,１．Xi＇anThermalPowerResearchInstituteCo．Ltd．Xi＇an７１００３２,China;

１ 泡沫生成

气泡是气体分散在液体中所形成的体系,气体是非连续相,液体是分散介质,也是连续相,大量气泡聚集在一起,形成彼此之间以液膜隔离的多孔膜

３]

.泡沫是一种热力学不稳状多分散体系即为泡沫[

定体系,由于重力的作用,液体中的气泡有自动逸出

的生成机理和可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期的跟踪试验,针对引起吸收塔浆液起泡的影响因素,提出了相应的解决措施.

３-４]

.的属性.溶液起泡的原因主要有以下３个方面[

浆液中含有类似表面活性剂的成分 表面活１)

性剂能降低溶液的表面张力,使整个体系表面能降

低,从热力学角度上讲有利于泡沫的产生.所以,表面活性剂常被作为起泡剂使用.当向含有表面活性

收稿日期:２０１４-１１-０４

,作者简介:李兴华(男,硕士,高级工程师,主要研究方向为火电厂环保技术.１９８１—)

E-mail:lixinghua＠tpri．com．cn

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

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热 力 发 电２０１５年

剂的溶液中通入气体后,活性剂吸附在气液界面上,气泡受浮力作用浮出水面后产生泡沫.

溶液中产生气体或者进入空气 溶液中不同２)

物质之间进行某种化学反应可能会产生气体.对于石灰石-石膏湿法脱硫装置,吸收剂和二氧化硫气体反应产生二氧化碳气体,同时为保证石膏的氧化结晶,需在溶液中鼓入一定量的氧化空气,从而导致溶液起泡.

机械搅拌等 吸收塔中的一些旋转器件对浆３)

液的剧烈搅拌,以及循环泵对浆液的循环、喷淋、扰动也会促使气泡的生成.

这一薄点伸缩时,薄点上的表面活性剂浓度降低,从而升高了该区域的表面张力,使得气泡壁上薄点周围的液体被拉向此区域,防止了该点的进一步变薄.这种现象被称为Marangoni效应.所以,通常胶状

表面层的形成能提高液膜的弹性,从而提高泡沫的稳定性.形成胶状表面层的物质可以是可溶物,也可以是不溶物.固体杂质很大程度上增加了液膜的粘度,从而克服了液体的重力,使气泡壁厚保持稳定,延长了泡沫的寿命.同理,气泡中水分的挥发,降低了泡沫的稳定性,从而导致泡沫破裂和干涸,残余的固体物质即是造成起泡的表面活性剂和提高液

８]

.膜弹性和黏度的物质[

２ 泡沫稳定性影响因素

有研究表明,泡沫稳定性的影响因素包括:表面张力、溶液表面黏度、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

５]

.其中,构的影响等[气泡表面张力和溶液表面粘

３ 吸收塔起泡影响因素分析

分析吸收塔浆液起泡的原因主要应研究影响气泡稳定性的因素.进入脱硫吸收塔的物质主要来自锅炉烟气、石灰石、工艺水３个方面.本文对某机组

锅炉脱硫系统进行了长期跟踪试验,对吸收塔入口烟气成分、烟尘含量、工艺水来源、水质、石灰石成分等进行大量的采样对比分析.

３．１ 石灰石

此时２０１２年６月份吸收塔起泡溢流现象严重,石灰石中的氧化镁高达５．８３％.石灰石成分分析

见表１.

表１ 石灰石成分

Table１ Thelimestonecomponents

项目２０１２年３月２０１２年４月２０１２年５月２０１２年６月

氧化钙５１．７７４９．０４４８．３４５２．２３

氧化镁０．９９５５．１１５１．１６３

氧化铁０．２９９０．３５３０．５２６

氧化铝０．８３２０．６２４１．０６９１．００７

度是影响泡沫稳定性最重要的２个因素.

表面活性剂分子能从水中迁移到泡沫表面上,

使其表面张力降低,从而降低其自由能,克服了由于形成泡沫表面张力增大自由能增加的倾向,所以产生的泡沫要比纯净液体产生的泡沫稳定,其寿命较长.单纯表面活性剂的存在尚不足以克服重力等因素而使泡沫稳定.

增加液体的黏度可在一定程度上抑制由于重力的作用液体从气泡壁上流下,使气泡壁越来越薄并破裂的现象.所谓表面张力是使液体表面尽量缩小的力,也可以认为是作用于液体分子间的凝聚力.由于液体表面分子和液体内部分子受力情况不同,空气对液体表面分子的吸引力小,液体内部分子对表面分子吸引力大,因此液体表面分子受到收缩力(使其表面积尽量缩小的力)强烈地引向内部,因而的作用.液体表面分子由于内部分子间的凝聚力水滴成为圆球型.要使泡沫稳定,液体表面伸展,就必须抵抗表面张力.若形成液体单位面积所需要抵

段机组燃煤情况稳定,工艺水全部使用水库生水,但

％

二氧化硅２．００９２．２５９１．５２３

５．８３２

０．２１０

３．８５７

镁离子进入 由于镁离子的溶解度高于钙离子,

吸收塔浆液后溶于滤液水中,使滤液水中的溶解盐增加,从而提高了形成泡沫的弹性,增强了泡沫的稳

９]

.定性[

抗表面张力的功为γ,则面积为dA时就需要做功

一定压力下的γdA.热力学将其视为在一定温度、可逆功,等于该体系自由焓的增加值dG:

dG＝γdA

６-７]

.式中,则为表面张力[GS若用单位长度的力表示,

GöæS÷

γ＝ç＝G

AøT Pè(１)(２)

３．２ 工艺水

２０１３年７月份吸收塔出现浆液起泡溢流现象,此时段石灰石成分含量均满足设计值要求,机组燃煤情况稳定,工艺水为水库生水和循环冷却水排污水组成.循环冷却水中杀菌剂的主要成分异噻唑啉酮的浓度达到气泡破裂都是由气泡壁上最薄一点开始的,当

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

第８期李兴华等 湿法脱硫吸收塔浆液起泡的影响因素

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耗氧量(也达到了历史最高值.据此推测,循COD)环冷却水品质是引起浆液起泡的主要因素.

为验证上述推测,在实验室进行了对比试验.图１中,左侧锥形瓶吸收塔浆液未添加异噻唑啉酮杀菌剂,右侧锥形瓶中吸收塔浆液添加了１０mL异噻唑啉酮杀菌剂,使用搅拌棒扰动浆液后静置,图２为静置２０s后结果,图３为静置１min后结果,图４为静置２h后结果.

试验得到,循环冷却水中的异噻唑啉酮杀菌剂进入吸收塔浆液后起到了表面活性剂的作用,降低了溶液的表面张力.因此,脱硫系统中工艺水采用添加异噻唑啉酮杀菌剂的循环冷却水,吸收塔浆液易起泡,且泡沫非常稳定,长时间放置后无法自动消除.３．３ 烟 气

锅炉投油或燃烧不充分时,烟气中会含有未燃尽碳粒进入吸收塔,使得吸收塔浆液中有机物含量增加.锅炉后部除尘器运行状况不佳,和烟气中粉

１０-１１]

.尘浓度超标,都可能引起吸收塔浆液起泡[

２０１３年１２月该机组吸收塔出现起泡溢流现

象,此时段石膏浆液品质良好,石灰石品质满足设计值要求,脱硫系统未使用循环冷却水,废水排放正/L,常,吸收塔浆液中氯离子浓度＜５０００μL此时机组进行低氮燃烧调整试验,造成锅炉飞灰中可燃物

图１ 吸收塔浆液Fig．１ Theabsorberslurr

y

含量波动较大,进入脱硫装置的烟气中烟尘含量明显高于正常运行工况,且其中包含大量未燃尽飞灰

１２-１３]

.由此推断,可燃物[烟气粉尘中的可燃物是引

起吸收塔浆液起泡的主要因素.

４ 预防及应对措施

预防吸收塔浆液起泡,应对脱硫系统的工艺１)

水、烟气粉尘、石灰石这３大来源进行检测控制.工艺水水质来源如果为机组循环冷却排污水,需确认

图２ 静置２０s后Fig．２ Twentyseconds

later

其缓释阻垢剂和杀菌剂的使用情况,如果为城市中水,需确认其COD含量,避免脱硫系统有机物含量过高.检测石灰石纯度,控制氧化镁含量.控制烟气中烟尘及可燃物的含量.

运行过程中若发现吸收塔浆液有起泡溢流的２)现象,可在起泡初期进行部分浆液置换,新鲜浆液必须由生水制备,这样可快速降低引起浆液恶化物质

１４]

.的浓度,并保证废水排放系统正常稳定运行[

图３ 静置１min后Fig．３ Oneminute

later

对于石灰石品质,吸收塔浆液液相和固相成３)

分,石膏品质应进行周期性的准确合理监测,并对其

１５]

.进行综合性趋势分析[

当吸收塔浆液起泡溢流现象严重时,可使用消４)

泡剂快速消除泡沫.但消泡剂只能缓解起泡现象,不

１６]

.能消除吸收塔内引起浆液起泡的有害物质[

[孙也,毕永刚．吸收塔溢流现象产生的原因及１] 邢长城,

图４ 静置２h后Fig．４ Twohourslater

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[参 考 文 献]

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

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(责任编辑 杨嘉蕾)

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中普遍存在吸收塔浆液起泡现象,影响了脱硫系统的稳定运行.根据吸收塔浆液泡沫的生成机理,分析了可能引起吸收塔起泡的原因,并对某电厂脱硫装置进行了长期跟踪试验,找出了引起吸收塔浆液起泡的影响因素,并提出了相应的应对措施.

湿法脱硫吸收塔浆液起泡的影响因素

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

李兴华， 金万元， 张劲松， 贾西部， LI Xinghua， JIN Wanyuan， ZHANG Jinsong，JIA Xibu

李兴华,贾西部,LI Xinghua,JIA Xibu(西安热工研究院有限公司,陕西 西安,710032)， 金万元,张劲松,JIN Wanyuan,ZHANG Jinsong(内蒙古岱海发电有限公司,内蒙古 凉城,013750)热力发电

Thermal Power Generation2015(8)

引用本文格式：李兴华.金万元.张劲松.贾西部.LI Xinghua.JIN Wanyuan.ZHANG Jinsong.JIA Xibu 湿法脱硫吸收塔浆液起泡的影响因素[期刊论文]-热力发电 2015(8)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wkb1.html