重金屬對(duì)煙氣脫硫漿液起泡的影響研究

陳晨+包文運(yùn)+高良敏+郭學(xué)濤+向朝虎

摘 要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫中，吸收塔漿液起泡溢流十分常見，對(duì)于脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響。通過對(duì)馬鞍山當(dāng)涂火力發(fā)電廠和陜西彬長(zhǎng)火力發(fā)電廠的工藝水、吸收塔漿液和飛灰進(jìn)行采樣并分析，探究了重金屬含量對(duì)于泡沫形成的影響。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫；漿液起泡；重金屬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.215

1 引言

我國煤產(chǎn)量位居世界第一，電力工業(yè)主要以煤炭為主，而煤燃燒后釋放的SO2會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，所以近年來，火電企業(yè)對(duì)于煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是越來越重視，其中石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)被廣泛運(yùn)用。由此而帶來的吸收塔漿液起泡而導(dǎo)致的溢流也成為了運(yùn)行中常見的問題之一。

了解泡沫的成因，從而消除泡沫，是解決漿液溢流問題的根本。本文通過對(duì)起泡嚴(yán)重的陜西彬長(zhǎng)電廠以及起泡和未起泡的馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電廠采集的工藝水、飛灰以及吸收塔漿液的重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，并作出對(duì)比分析，探究重金屬含量對(duì)于泡沫形成的影響。

泡沫由表面作用力形成，是氣體在液體中的多項(xiàng)分散體系[1，2]。泡沫的發(fā)泡性與穩(wěn)定性是其最重要的兩個(gè)性質(zhì)[3]。純凈的液體是不能形成穩(wěn)定的泡沫的[4]，吸收塔漿液起泡是因?yàn)榛烊胍恍┢渌镔|(zhì)，導(dǎo)致氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng)度變大，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，最終才會(huì)導(dǎo)致起泡溢流[5]。而重金屬的含量增加便會(huì)起到這個(gè)作用。漿液中含有一些類似表面活性劑的成分，而表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)對(duì)泡沫的穩(wěn)定性有較大的影響，憎水鏈越長(zhǎng)，氣體擴(kuò)散速率越慢，泡沫就越穩(wěn)定[6]。但擴(kuò)散只是其中一個(gè)方面，它在泡沫排液時(shí)幾乎可以忽略，最終形成黑膜（Black Flim）時(shí)才對(duì)泡沫的穩(wěn)定性起決定作用[7]。劉恒華對(duì)脫硫吸收塔起泡漿液進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)起泡漿液上的一層黑色物質(zhì)會(huì)形成泡沫，并且重金屬或有機(jī)物的增加會(huì)使?jié){液發(fā)生皂化反應(yīng)，形成油膜，造成漿液起泡。漿液中這些類似表面活性劑的成分，會(huì)導(dǎo)致溶液起泡，而重金屬等物質(zhì)的含量對(duì)氣泡液膜的機(jī)械強(qiáng)度的增加又有一些貢獻(xiàn)度，最終形成多面體的泡沫，當(dāng)達(dá)到這個(gè)條件時(shí)，低表面張力便會(huì)有助于泡沫的穩(wěn)定。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 采樣

2016年4月7日，于嚴(yán)重起泡的陜西彬長(zhǎng)電廠采集了工藝水和#1吸收塔漿液，2016年4月7日和9日采集了煙道飛灰樣品。2016年6月17日，于馬鞍山當(dāng)涂電廠采集了工藝水、吸收塔漿液和煙道飛灰樣品，采樣前吸收塔漿液發(fā)生起泡現(xiàn)象，但經(jīng)過處理后，于采樣當(dāng)日，起泡現(xiàn)象已得到解決。2016年8月24日，馬鞍山當(dāng)涂電廠發(fā)生起泡現(xiàn)象，于當(dāng)日采集了吸收塔內(nèi)循環(huán)漿液。三次采樣時(shí)，液體樣品均加酸至樣品pH<2.0。

2.2 實(shí)驗(yàn)室分析

將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，立即進(jìn)行了分析。將固體樣品在102℃下烘干，磨細(xì)并通過200目的篩網(wǎng)，然后稱取固體飛灰樣品0.5000g于坩堝內(nèi)，并依次加入10mLHF，5mLHNO3，5mLHClO4，加蓋冷消解過夜。第二天進(jìn)行熱消解，將溶液用電熱板加熱，從160℃每半小時(shí)逐漸升溫到210℃，溫度高后要將坩堝邊的殘?jiān)脷埩羲嵋呵逑聪聛恚龤埩粢航桑瑹o黑色殘留物，消解成功，等殘?jiān)耆舭l(fā)干至無白煙冒出，取下冷卻，然后加入5mL2mol/LHNO3溶解殘?jiān)D(zhuǎn)移定容至25mL容量瓶，再搖勻后轉(zhuǎn)移到待測(cè)瓶?jī)?nèi)。液體樣品直接轉(zhuǎn)移至待測(cè)樣瓶?jī)?nèi)即可。待測(cè)樣瓶中溶液經(jīng)0.45μm濾膜過濾，然后上機(jī)，樣品的重金屬測(cè)定于鉑金埃爾默公司生產(chǎn)的ICP-MS上進(jìn)行，采用十九種金屬元素混標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)系數(shù)均優(yōu)于0.999，能測(cè)定出Li，Be，Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Sr，Mo，Cd，Sb，Tl，Pb等十八種元素的含量。

3 數(shù)據(jù)分析

陜西彬長(zhǎng)電廠起泡嚴(yán)重兩個(gè)工藝水樣為平行樣，未起泡的工藝水樣是在馬鞍山當(dāng)涂電廠上午、下午的兩個(gè)樣，這兩組樣品的比較可以得出工藝水的水質(zhì)變化對(duì)漿液起泡的影響。陜西彬長(zhǎng)電廠吸收塔漿液采樣時(shí)未加酸處理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)及不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以利用2016年8月24日馬鞍山當(dāng)涂電廠當(dāng)日起泡時(shí)的漿液與2016年6月17日該電廠未起泡時(shí)的漿液作對(duì)比分析。

（1）起泡嚴(yán)重的陜西彬長(zhǎng)電廠的工藝水中的重金屬明顯比馬鞍山當(dāng)涂電廠未起泡的工藝水中的大；可初步得出工藝水中的重金屬影響了漿液起泡的結(jié)論。（2）陜西彬長(zhǎng)電廠起泡嚴(yán)重的飛灰樣中的重金屬明顯比馬鞍山當(dāng)涂電廠未起泡的飛灰樣中的大。（3）馬鞍山當(dāng)涂電廠起泡嚴(yán)重的吸收塔漿液樣中的重金屬明顯比該電廠未起泡的吸收塔漿液樣中的大。

4 結(jié)論

（1）工藝水的水質(zhì)變化大，是導(dǎo)致起泡、不起泡的間斷變化的原因之一；（2）對(duì)比圖1、2、3可初步判斷，，重金屬的超標(biāo)為起泡的原因之一，漿液中重金屬初步判斷主要來源于工藝水和飛灰；（3）重金屬數(shù)據(jù)缺少對(duì)比數(shù)據(jù)，暫時(shí)不能確定哪種重金屬或者重金屬含量多少會(huì)影響到漿液起泡。但是可以確定吸收塔漿液中重金屬含量增加，是漿液起泡的原因之一。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：中國大唐集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“火力發(fā)電廠脫硫吸收塔起泡機(jī)理研究”（DTEG-KY-2016-10）

作者簡(jiǎn)介：陳晨（1990-），男，安徽淮南人，碩士研究生在讀，主要從事水控制研究。