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摘要：吸收塔浆液起泡是湿法脱硫过程中普遍存在的问题，本文结合某厂1000MW超超临界机组的FGD型吸收塔运行情况，介绍了浆液起泡的根本原因和预控措施，为同类型燃煤电厂的吸收塔安全运行提供了参考。
关键词：湿法脱硫；吸收塔；浆液起泡；溢流；控制措施；
1.引言
2015年三部委联合印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，其中明确要求“到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）”。
石灰石-石膏湿法脱硫（FGD）是我国的燃煤电厂采用较多的脱硫工艺，吸收塔在运行过程中极易产生起泡溢流的现象，起泡会造成虚假液位、吸收塔溢流、排烟温度下降、烟气换热器堵塞、环境污染、浆液循环泵汽蚀等问题，严重时甚至影响引风机的安全运行，因此如何有效的控制起泡过程是脱硫系统日常管理的重点工作。
某厂#1、2锅炉型号为DG3060/27.46-π1型，为东方锅炉厂制造的超超临界直流炉，吸收塔采用石灰石浆液作为吸收剂，煤种收到基硫份小于1.2%，出口二氧化硫浓度不超过35mg/m3，脱硫效率≥98.9%，钙硫比不大于1.03，每台机组最大负荷下脱硫石膏产量不超过20t/h，石膏纯度90%~95%。
2.泡沫的形成机制
泡沫是气泡分散在液体中所形成的分散体系，吸收塔浆液中的气体与浆液连续充分地接触时，由于气体是分散相，浆液是分散介质，当不溶性气体被液体包围就会形成一种极薄的吸附膜，在表面张力的作用下，膜收缩为球状形成泡沫。气体与浆液的密度相差很大，所以在浆液中泡沫很快上升到浆液表面，当大量的气泡聚集在表面时，就形成了泡沫层。
一般来说，泡沫是热力学不稳定的体系，液体中的泡沫由于重力作用能够自动逸出。研究表明，泡沫稳定性的影响因素有：表面张力、溶液表面黏度、液膜弹性、气体的扩散、液膜表面电荷、溶液中杂质分子结构等。其中，最主要的两 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，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。
3.起泡的原因分析
泡沫由表面作用而生成，当溶液中混入了其它成份，增加了气泡液膜的机械强度，也增加了泡沫的稳定性，最终导致起泡溢流现象的产生。起泡的原因归纳如下：
1．入口原烟气对吸收塔浆液有着直接的影响。锅炉除尘器运行不佳，烟气中未燃烬颗粒、粉尘浓度、重金属等超标可能会引起浆液中毒、起泡等现象。锅炉投油或者燃烧不充分时，烟气中会含有未燃烬的碳粒，使得吸收塔浆液中的有机物含量增加而起泡，甚至发生皂化反应，经过不断的化学变化，在浆液表面形成油膜，引起吸收塔浆液起泡并增加泡沫的稳定性。烟气中的Al2O3和Fe2O3为非结晶的细小颗粒，这些颗粒通过石膏旋流器后，绝大多数返回吸收塔本体，使得吸收塔本体中的烟尘不断聚集，大大提高了浆液的粘度，增强了泡沫的稳定性，最终造成吸收塔浆液起泡溢流。重金属离子的增多则会引起浆液表面张力增加，从而使浆液表面起泡。
2．石灰石浆液的品质不仅影响吸收塔脱硫效率，还在很大程度上影响吸收塔的浆液品质和石膏品质等。石灰石中的惰性成分以及湿式球磨机中钢球磨损带出的镉、镍元素在一定程度上容易引起吸收塔浆液品质恶化，甚至会引起吸收塔起泡溢流。石灰石中Al2O3和微量金属含量过多也会在吸收塔中聚集，起到与烟尘超标同样的作用。另外，石灰石中含有过量的MgO，它属于离子化合物，性质活泼，由于镁离子的溶解度高于钙离子，浆液中适当的MgO将有利于提高脱硫效率，但石灰石中MgO含量过多不仅影响结晶和脱水，还会导致起泡，镁离子容易与其他酸根离子相结合，形成另一种化合物，如过量的Mg2+与SO42-反应，形成MgSO4主要以泡沫的形式存在，使溢流现象不断发生。
3．脱硫工艺水是维持脱硫吸收塔水平衡最主要的因素，水质在一定程度上影响着吸收塔的浆液品质。工艺水水质达不到设计要求，COD、BOD超标，工艺水加入杀菌剂等也会导致起泡。大部分火电厂的脱硫系统工艺水来自循环冷却水，由于循环冷却水中加入了较多缓蚀阻垢剂和杀菌剂，而杀菌剂其主要成分为异噻唑啉酮及其衍生物等有机物，它起到表面活性剂的作用并且能够提供较高的COD当量，它降低了溶液表面张力，使吸收塔极易起泡且泡沫非常稳定。
脱硫装置脱水系数或废水处理系统不能正常投入也会使吸收塔浆液品质逐渐恶化。
4．运行中氧化风机、浆液循环泵的启停也会导致浆液起泡溢流。这是因为吸收塔顶部浆液主要是气液固三相状态，而在浆液起泡时气相分压较大，氧化风的鼓入极大地增加了上部浆液扰动，不仅导致浆液形成更多的泡沫，更使上部浆液中气相分压剧烈增加，液位升高产生溢流。当循泵启动时，吸收塔底部液位降低，浆液通过喷淋层与通过湍流管栅的烟气逆流接触。在这个过程中，喷淋层的浆液会在湍流管栅上形成一层液膜，这层液膜对于提高吸收塔脱硫效率作用明显，但是却在一定程度上增加了烟气阻力，加上喷淋层产生的阻力，烟气会在浆液上部和湍流层下部聚集压缩，造成此区域正压增大，由于上部浆液密度低，增大的正压导致顶部泡沫大量溢流。
4.起泡的控制措施
吸收塔浆液一旦出现起泡溢流现象后，必须及时采取妥善的处理方式，处理思路一是要消除已经产生的泡沫；二是要通过运行方式的高速缓解起泡溢流现象；三是要控制进入吸收塔的各种可能引起浆液起泡的物质。具体控制方法如下：
1．从吸收塔排水坑定期加入脱硫专用消泡剂。消泡剂具有抑制泡沫再生特性，但不能消除塔内浆液中的有害物质，并且消泡剂还会对脱硫效率产生副作用，可同时加入催化剂。消泡剂的添加量需进行试验验证，最初时加入量较大，在连续投加一段时间后，泡沫层逐渐变薄，这时应减少加入量，直至稳定在一定加药量上。
2．控制吸收塔中的水分，有利于对超标金属离子的稀释并对其进行预处理。补水工作的开展按照实际情况进行分析，使各项参数指标维持在正常范围内。吸收塔的补水工作还有一个作用，采用除雾器冲洗的方法来消除泡沫。由于MgSO4的过量会产生大量泡沫，这种物理手段可以直接地减少泡沫的累积。但需要注意的是，要遵守少量多次的原则，同时也要防止水分过多而产生的溢流现象。
3．严格控制脱硫工艺用水的水质，加强过滤和预处理工作，降低COD、BOD。在循环水、废水回用水，工业水中选择合适的水源。
4．脱硫废水的达标排放，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。
5．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，发现品质恶化趋势，及时采取处理手段。严格按照规范、规程定期监测吸收塔液相、固相成分。
6．严格控制石灰石原料品质，保证其中各项组分（如MgO、SiO2等）含量符合要求。
7．降低吸收塔浆液密度，加大石膏排除量，保证新鲜浆液的不断补入。
8．加强脱硫区域油脂、雨水、废纸、木块、木片等可能通过地沟进入吸收塔物质的控制，尽量避免其进入吸收塔。
9．加强运行监视调整和管理。加强锅炉燃烧系统的调整，使煤能够完全燃烧，避免飞灰中含碳量超标；投油时保证燃烧充分，严格控制油类进入烟气系统；加强除尘装置的调整和控制，保证原烟气粉尘含量不超标。
10．在满足排放要求的前提下，停运一台浆液循环泵以减少吸收塔内部浆液的扰动，同时减少浆液供应量。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，即起泡性增加。
11．用物料平衡核算氧化空气用量，避免吸收塔中有富余的空气量以气泡形式溢流至浆液表面，导致浆液起泡溢流。
12．一旦发生浆液起泡溢流现象，定期打开烟道底部疏水阀疏水，防止浆液倒灌至引风机出口段。
5.结束语
吸收塔起泡成因很多，危害也很大，只有不断的总结和创新，完善过程工艺才能最终实现“绿水青山”。
参考文献：
[1]赵海江 1000MW机组脱硫吸收塔浆液起泡溢流的影响因素，2017
[2]于洪海 电厂湿法脱硫系统吸收塔起泡溢流分析及对策，2018
[3]唐 欣 吸收塔起泡异常分析及处理，2018