煙氣濕法脫硫中吸收塔漿液密度高的危害分析

羅 毅

（國電重慶恒泰發(fā)電有限公司設備管理部，重慶 400805）

煙氣濕法脫硫中吸收塔漿液密度高的危害分析

羅 毅

（國電重慶恒泰發(fā)電有限公司設備管理部，重慶 400805）

分析煙氣濕法脫硫中漿液密度高對吸收塔系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)、氧化風系統(tǒng)、除霧器、煙氣加熱器以及石膏脫水系統(tǒng)等造成的損害，提出必須對吸收塔漿液密度進行有效的監(jiān)測與控制，才能保證脫硫系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。

煙氣脫硫;吸收塔;漿液密度;危害

1 吸收塔漿液密度控制的重要性

2011年7月，環(huán)境保護部、國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布新的《火電廠大氣污染物排放標準》。新標準調(diào)整了大氣污染物排放限值，取消了全廠二氧化硫最高允許排放速率的規(guī)定，增設了燃氣鍋爐大氣污染物排放限值［1］，環(huán)保達標排放要求越來越高?；痣姀S煙氣中二氧化硫的排放是影響環(huán)境的重要因素。目前大多數(shù)火電廠煙氣都采用石膏濕法脫硫，普遍使用石灰石作脫硫劑，有的也選用電石渣、石灰等。無論使用何種脫硫劑，吸收塔中的漿液密度控制都是關鍵。漿液密度高可能導致脫硫系統(tǒng)結垢、堵塞、磨損等，嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全;而漿液密度低又會造成脫硫效率低和石膏品質差。因此，有效控制漿液密度不僅能保證脫硫效率，而且對系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全至關重要。目前，大多數(shù)電廠沒有對吸收塔漿液的密度引起高度重視，尤其對漿液密度高帶來的危害認識不足。

2 吸收塔漿液密度高的危害

2.1 漿液密度高對吸收塔系統(tǒng)的危害

漿液密度高會對吸收塔系統(tǒng)中的攪拌器造成損害。吸收塔攪拌器的作用是攪動漿液，一方面防止?jié){液沉積，另一方面是使氧化風充分與漿液混合，將亞硫酸氫鈣氧化成硫酸鈣（石膏）［2］。吸收塔漿液主要成分有脫硫劑、硫酸鈣、亞硫酸氫鈣以及脫硫劑中的雜質等。漿液密度高說明其中固體物含量多，此時的漿液粘性重、流動性差。當漿液密度高到一定程度時，攪拌器可能發(fā)生振動，嚴重時還會損壞機械密封。攪拌器在高密度漿液中旋轉，葉片受到固體硬性雜質的影響會被嚴重磨損，還有可能出現(xiàn)軸的變形，縮短使用壽命。

吸收塔是煙氣濕法脫硫系統(tǒng)中的重要設備。原煙氣中的二氧化硫在吸收塔內(nèi)與脫硫劑溶液進行化學反應，生成亞硫酸氫鈣后再由氧化風氧化，最后變成石膏排出，潔凈的煙氣通過除霧器后送出塔外。漿液密度高對吸收塔本體造成的損害主要體現(xiàn)在以下幾方面:①漿液密度高很容易使吸收塔塔壁結垢，使用石灰或電石渣作脫硫劑更為明顯［3］。②高密度的漿液因攪拌器和循環(huán)泵作用，在吸收塔內(nèi)不斷流動，其中硬質固體物對塔壁防腐層嚴重沖刷，尤其對玻璃磷片防腐材料更為厲害。③漿液密度高也是造成吸收塔底部沉積的主要因素。運行經(jīng)驗證明，用石灰石作脫硫劑的情況下，當漿液密度達到1150～1250kg/m3時，吸收塔底部沉積物高度在兩個月左右超過1米;漿液密度超過1250kg/m3，底部沉積物不到一月就超過1米。若使用石灰或電石渣作脫硫劑，吸收塔底部沉積更快。④某單位通過化學分析發(fā)現(xiàn)，吸收塔沉積物中除雜質外，還含有大量未反應的脫硫劑，說明密度高對脫硫劑會造成較大的浪費。⑤當吸收塔漿液密度長時間高時，漿液中亞硫酸氫鈣很難被氧化成硫酸鈣，漿液失去活性（稱為中毒）。出現(xiàn)上述情況，只有通過添加石膏晶種、加大氧化風量或延長氧化時間才可能挽救，嚴重時只能置換或拋棄部分漿液。

2.2 漿液密度高對漿液循環(huán)系統(tǒng)的危害

漿液密度高會對漿液循環(huán)系統(tǒng)中的入口濾網(wǎng)、進出管道、漿液循環(huán)泵等造成損害。

（1）入口濾網(wǎng)是防止吸收塔漿液中雜物進入循環(huán)泵造成葉輪卡澀和噴嘴堵塞的重要設備，濾網(wǎng)一般采用玻璃鋼或不銹鋼材料。玻璃鋼濾網(wǎng)較厚，高密度的漿液很容易將通流孔堵塞，嚴重時濾網(wǎng)受循環(huán)泵負壓作用損壞。不銹鋼濾網(wǎng)相對較薄，且剛性差，雖然高密度漿液不容易堵塞通流孔，但因吸收塔底部沉積封堵兩側后通流面積減少，最后因負壓作用變形。某廠新投產(chǎn)兩臺30萬千瓦火電機組，由于對吸收塔漿液密度沒有引起高度重視，長期高于1200kg/m3運行，有時甚至超過1300kg/m3，玻璃鋼濾網(wǎng)經(jīng)常堵塞損壞，僅一年多時間就更換10個濾網(wǎng)，最后更換為厚度6mm的耐磨不銹鋼（材質號1.4529）濾網(wǎng)，通過嚴格控制漿液密度后才徹底解決問題。

（2）高密度漿液對漿液循環(huán)泵進、出口管道磨損很大。某電廠為了在保證脫硫系統(tǒng)效率情況下控制運行成本，使用石灰石、石灰粉、電石渣三種脫硫劑，由于石灰粉細度不完全合格，且含二氧化硅，電石渣中含有吸鐵石等硬性雜質，吸收塔長期高密度運行，漿液循環(huán)泵入口管道和出口大小頭襯膠磨損導致管壁腐蝕、磨穿。兩臺30萬千瓦機組在4年中就損壞了25根入口管和2個出口大小頭，造成了較大的經(jīng)濟損失。通過控制漿液密度后，此類情況明顯改善。

（3）漿液循環(huán)泵是將吸收塔底部漿液輸送到上部各噴淋層，然后均勻地噴入塔內(nèi)形成霧狀，含有二氧化硫的原煙氣充分與噴淋出的漿液接觸進行化學反應，最后除去煙氣中的二氧化硫后排出塔外。因此，漿液循環(huán)泵是脫硫吸收塔的重要設備。漿液循環(huán)泵殼體、葉輪、護板等都進行過耐磨和防腐蝕處理，一般情況下磨損和化學腐蝕不太嚴重，但大多存在一定氣蝕問題［4］。當吸收塔漿液密度高到一定程度時，在循環(huán)泵入口能明顯聽到氣錘聲，漿液中存在大量氣泡，容易加劇循環(huán)泵葉輪、護板、耐磨環(huán)等氣蝕，甚至發(fā)生振動。更為嚴重的是，高密度漿液會給循環(huán)泵增加一個大小變化無常的反作用力，反作用力可能導致循環(huán)泵葉輪脫落、軸的鍵槽破壞、減速機構齒輪損壞、機械密封損壞等，惡劣情況下還會扭斷泵軸。例如:長期燃燒高硫煤的某電廠共有兩個脫硫吸收塔，分別裝有5臺國產(chǎn)漿液循環(huán)泵。由于漿液密度長期維持在1250kg/m3以上運行，僅一年時間，循環(huán)泵葉輪脫落8次，減速機構損壞2個，泵軸扭斷3根，所有泵軸鍵槽都被破壞，每個機械密封使用都不足一月，葉輪和護板不到三個月就完全氣蝕損壞。通過有效控制漿液密度在1150kg/m3以下后，循環(huán)泵運行正常。

2.3 漿液密度高對氧化風系統(tǒng)的危害

氧化風的作用是使吸收塔漿液中亞硫酸氫鈣進一步氧化生成硫酸鈣（石膏），它是通過風機和管道直接將空氣送入塔內(nèi)，在攪拌器作用下充分與漿液接觸后發(fā)生化學反應。當吸收塔內(nèi)漿液密度高時，會給氧化風系統(tǒng)增加一定阻力，風機電流增大，氧化空氣溫度升高。漿液密度高到一定程度，可能引起風機和噴槍管振動。若采用粘接的玻璃鋼作噴槍，在高溫和振動的作用下很容易脫落。另外，高密度的漿液流動性差，氧化風不能充分與漿液混合，必定會影響亞硫酸氫鈣氧化效果。

2.4 漿液密度高對除霧器和GGH的危害

除霧器是將脫去二氧化硫的凈煙氣中的水分除掉，GGH是利用原煙氣溫度高對凈煙氣進行加熱。加熱凈煙氣目的是為了減少煙囪的腐蝕、提高煙氣拔升高度。吸收塔漿液密度高時，容易使凈煙氣夾帶漿液。由于高密度漿液粘性較強，一部分將沾在除霧器上，時間一長除霧器通流部分堵塞;另一部分隨煙氣流向GGH，通過除霧器的漿液除去水分后密度增大，在凈煙道中陸續(xù)滴落，最后通過煙道底部流到GGH換熱元件上。由于GGH在運行中不停旋轉，換熱元件上的漿液經(jīng)過原煙氣和高壓吹掃蒸汽加熱凝固，最后形成水泥狀硬塊，將換熱元件通流部分堵塞。吸收塔高液位運行時，上述情況更為明顯。

近幾年，很多電廠因脫硫效率低或煤含硫超過設計，為了達到排放標準進行脫硫改造。有的考慮節(jié)約投資，在吸收塔高度不變的情況下增加一個噴淋層，由于新噴淋層一般設在最上一層，離除霧器很近，高密度的漿液更容易造成除霧器和GGH堵塞。因此，在能夠滿足排放要求情況下，盡可能少使用上層噴淋。

GGH被漿液堵塞時，必須特別注意沖洗方式。若僅采用在線高壓蒸汽吹掃，不僅達不到效果，而且因其高溫作用使?jié){液很快凝結。因此，當出現(xiàn)漿液堵塞GGH時，首先利用在線高壓水沖洗，待GGH差壓下降后再進行蒸汽吹掃，這樣會減少換熱元件上的漿液凝結。在除霧器出口和GGH凈煙氣入口處安裝一定高度的導流板，可以有效控制部分漿液流到GGH換熱元件上。

2.5 漿液密度高對石膏脫水系統(tǒng)的危害

脫水系統(tǒng)是將吸收塔反應后的石膏漿液通過旋流器、真空濾布除去水分，并將粉狀石膏送至儲存地點。脫水系統(tǒng)主要由石膏漿液輸送管道、石膏濃漿箱、石膏脫水旋流器、真空皮帶脫水機等組成。由于高密度的漿液中必定含有較多的亞硫酸鈣和顆粒雜質，容易堵塞輸送管道，磨損和堵塞旋流子，加快石膏濃漿箱沉積。對于真空皮帶機，粘性物和小顆粒雜質容易堵塞濾布孔，影響脫水效果。

3 結論

吸收塔漿液密度直接影響吸收塔系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)、氧化風系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、除霧器、GGH等脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全，因此必須對其進行有效的監(jiān)測。目前測試漿液密度的方法很多，且都是在線監(jiān)控，但無論怎樣都必須保證其精度，因為測試不準會誤導運行人員進行相關的調(diào)整。另外，使用不同的脫硫劑和不同二氧化硫含量的煙氣，漿液密度的合理控制范圍各不相同。因此，針對每一套脫硫系統(tǒng)都應進行密度優(yōu)化試驗，找到不同負荷和不同二氧化硫含量情況下漿液密度的最佳控制范圍，尤其對使用多種脫硫劑的系統(tǒng)，密度優(yōu)化試驗更為重要［5］。

吸收塔內(nèi)煙氣與脫硫劑反應會引起漿液密度變化，只有通過除霧器沖洗、補充脫硫劑漿液、石膏排出等手段來有效控制。漿液密度的變化直接影響脫硫效率，某廠在采用石灰石—石膏濕法脫硫的30萬千瓦機組上試驗，對吸收塔漿液分析結果表明，pH值在5.2～5.5情況下，當密度＞1093kg/m3時，混合漿液中CaCO3和CaSO4·2H2O的濃度已趨于飽和，脫硫率明顯下降;而密度＜1075kg/m3時，漿液中CaSO4·2H2O的含量較低，而CaCO3含量相對升高，脫硫效率下降。因此，運行中吸收塔漿液密度控制在合適的范圍內(nèi)，將有利于脫硫系統(tǒng)高效率運行。

總之，有效控制吸收塔漿液密度十分重要。這不僅能保證脫硫效率，而且對經(jīng)濟運行和設備安全帶來極大的好處。漿液密度高會損壞設備，但密度低也會帶來脫硫效率低和石膏品質差等影響。應充分認識煙氣濕法脫硫中吸收塔漿液密度的重要性，通過試驗尋找合理密度并嚴格控制，以保證脫硫系統(tǒng)高效、經(jīng)濟運行。

［1］ GB13223－2011，火電廠大氣污染物排放標準［S］.

［2］ 全國環(huán)保產(chǎn)品標準化技術委員會環(huán)境保護機械分技術委員會，武漢凱迪電力環(huán)保有限公司.燃煤煙氣濕法脫硫設備［M］.北京:中國電力出版社，2011.

［3］ 周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［4］ 楊孫圣，孔繁余，周水清，等.離心泵氣蝕性能的數(shù)值計算與分析［J］.華中科技大學學報，2010，（10）:93-95.

［5］ 曾庭華，楊華，廖永進，等.濕法煙氣脫硫脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗及運行［M］.北京:中國電力出版社，2008.

Hazard Analysis of the High Density of the Slurry in the Absorption Tower in the Wet Flue Gas Desulfurization

LUO Yi
（Equipment Management Department of Guodian Chongqing Hengtai Power Generation Co，.Ltd.，Chongqing 400805，China）

This essay analyzes the hazards of the high density of the slurry in the wet flue gas desulfurization to the absorption tower system，the slurry cyclic system，the oxidization blower system，the demister，the GGH and the gypsum dehydration system.It proposes that the slurry density of the absorption tower be effectively monitored and controlled to ensure the efficient and stable operation of the desulfurization system.

flue gas desulfurization;absorption tower;high density;hazard

X701.3

B

1008-8032（2012）03-0084-03

2012-02-24

羅 毅（1963－），工程師，研究方向:電氣工程及其自動化。