石灰石–石膏濕法脫硫吸收塔結垢分析及預防措施

摘? 要：在石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)應用過程中，結垢是導致其穩(wěn)定性下降的一個重要問題。本文以某發(fā)電廠所應用的330兆瓦機組煙氣脫硫一級塔和除霧器出現(xiàn)的嚴重結垢的問題為基礎，闡述結垢對脫硫工作產(chǎn)生的較大影響，并且對該問題進行深入分析，闡述相應的處理措施，以供參考。

關鍵詞：脫硫;吸收塔;結垢;預防措施

1 石灰石-石膏濕法脫硫收塔結垢的影響

當前石灰石-石膏濕法脫硫技術應用較為廣泛，是煙氣脫硫的主要技術，具有適用煤種范圍廣、吸收劑來源廣泛、技術較為成熟而且脫硫效率高等諸多優(yōu)點，但是在實際應用過程中會產(chǎn)生一系列問題，比如說，因為工藝均采用漿狀物料、脫硫系統(tǒng)尤其是吸收塔容易結垢，最終造成系統(tǒng)的運行受到影響。吸收塔內(nèi)部結垢不但會造成系統(tǒng)出現(xiàn)阻力增加、脫硫效果下降、塔內(nèi)煙氣流速不均等問題。

2 吸收塔結垢的主要原因

通過綜合分析發(fā)現(xiàn)吸收塔結垢主要有三大原因，首先是濕干結垢。因為煙氣的蒸發(fā)作用導致大量的漿液在塔壁上沉積。這種結垢方式主要出現(xiàn)在吸收塔煙機入口位置到底層噴嘴之間。另外強制氧化系統(tǒng)的氧化風管出口位置也會出現(xiàn)這種結垢。其次為結晶結垢。在漿液飽和濃度超過引起晶相成核作用的凝結飽和度時，石膏就會形成一些微小晶核。在塔內(nèi)表面逐步出現(xiàn)堅硬的垢，在硫酸鈣的飽和度超過沉積作用，凝結飽和度時就會逐步在塔壁上形成軟垢。第三為沉積結垢。這種結垢主要是因為系統(tǒng)不合理、攪拌不充分所導致的，主要是漿液的流速逐步減慢，無法將漿液當中的顆粒夾帶出來，最終導致固體顆粒在容器和管道底部逐步沉積下來[1]。

3 案例分析

3.1 垢樣分析

某公司的330兆瓦機組脫硫系統(tǒng)主要使用的是石灰石-石膏濕法雙塔雙循環(huán)工藝路線。2016年9月該機組在投入運行之后較為穩(wěn)定，在17年9月停機檢查過程中，出現(xiàn)了一級吸收塔漿液區(qū)大量石灰沉積物堆積等情況，而且這種沉積的情況分布嚴重不均，少則一兩米，高則六七米，沉積物將A---C漿液循環(huán)泵以及脈沖懸浮噴嘴等堵塞，吸收塔干濕交接位置以及下部的支架、塔臂等位置都出現(xiàn)了嚴重的結垢現(xiàn)象，對這些結垢物進行分析發(fā)現(xiàn)主要是松軟的石膏。

依照結垢的具體情況進一步取樣分析，吸收塔塔壁、一級除霧器及噴嘴當中的沉積物主要元素含量如下表所示。通過分析發(fā)現(xiàn)吸收塔的沉積物具有復雜的結垢，除了有石膏晶體外，還有一些錳、硅元素，甚至還有大量的氟元素。除霧器沉積物當中涉及的成分非常復雜，主要為硫酸鈣鹽，與此同時，除霧器噴嘴當中還有大量的沉積物，這些沉積物以含鐵的氧化物為主[2]。

3.2結垢原因分析

3.2.1 氧化效果差

通過檢查發(fā)現(xiàn)，脈沖懸浮母管和一根支管出現(xiàn)斷裂等情況，主要是因為脈沖懸浮器的母管和支管斷裂造成脈沖懸浮系統(tǒng)無法有效的工作，不能充分的攪拌吸收漿液池當中的溶液，這就導致池中溶液的濃度不均，造成氧化效果下降，產(chǎn)生了大量的石膏沉積，最終導致塔內(nèi)出現(xiàn)嚴重的石膏結垢的現(xiàn)象。另外由于氟化鎂、氟化鈣等硬化劑的使用，造成塔內(nèi)結垢物當中還有大量的氟，整體呈堅硬狀，有灰黑色煙氣，當中有大量沒有充分氧化的漿液在除霧器當中再次氧化，最終影響吸收塔塔壁和除霧器的工作，出現(xiàn)大面積結垢等現(xiàn)象。

3.2.2 除霧器噴嘴堵塞

通過檢查分析發(fā)現(xiàn)一級除霧器無法有效工作，兩端出現(xiàn)明顯的堵塞現(xiàn)象，而且這種情況比中部還要嚴重，在通過問題分析后，檢查對應沖洗水噴嘴發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)堵塞嚴重位置區(qū)域的噴嘴都已無法正常工作旋開，沖洗水噴嘴，發(fā)現(xiàn)大量的沉積物[3]。

3.2.3 漿液參數(shù)的影響

具體分析吸收塔塔壁的結垢物可以發(fā)現(xiàn)塔壁沉積物當中的成分非常復雜，除了有石膏晶體之外，還有大量的硅、鎂和氟元素，通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)吸收塔漿液氟濃度控制范圍要求在每升500毫克以內(nèi)，氟化鈣是硬化劑，主要作用在于固化碳酸鈣等物質(zhì)，所以氟化物的存在量較大，可能會導致結晶較為堅硬，結晶體生長到一定厚度時很容易脫落而堵塞，下表為氟化鈣、氟化鎂等化合物的物質(zhì)溶度積，通過下表分析發(fā)現(xiàn)，該廠塔壁當中各樣成分的含氟量較大。

4 處理及防范措施

對以上情況進行分析，發(fā)現(xiàn)吸收塔在16年9月投入使用開始就出現(xiàn)了脈沖懸浮泵壓力下降等問題，初始值從原來的0.3兆帕下降到最后的0.15兆帕，由此可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)了設備故障。對增壓風機電流曲線進行分析，增壓風機電流曲線出現(xiàn)了明顯增大等情況，投產(chǎn)初期就出現(xiàn)了脈沖懸浮泵壓力下降等問題，但是沒有及時采取措施進行控制。在一年帶病運行的過程中，導致了嚴重的石膏堆積現(xiàn)象[4]。

4.1 加強運維管理

需要重視加強檢查，采取合適的防護措施，以便保證系統(tǒng)安全運行。每過一段時間進行除霧器的檢查，通過手工方式對其進行清洗。尤其需要注意在脫硫系數(shù)參數(shù)明顯異常的情況下，需要針對性地進行檢查，加強維護管理工作，及時記錄脫硫系統(tǒng)初次啟動以及正常運行過程中的具體數(shù)據(jù)參數(shù)，對除霧器的沖洗壓力、壓差、流量等參數(shù)進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)異常，并且通知相關人員進行處理。在檢修過程中需要及時對閥門內(nèi)漏、閥門故障等問題進行控制，保證除霧器能夠正常工作。

4.2 合理控制運行參數(shù)，一級塔ph值一般控制在5左右，如果出現(xiàn)ph值大幅度波動會嚴重影響系統(tǒng)的運行，吸收塔塔漿液需要控制在每立方米1100公斤左右，可以適當添加一定的乙二酸等緩釋劑，以便使吸收塔塔壁及塔內(nèi)結垢的情況得到控制。

4.3 增加對漿液 F^- 濃度的分析

需要重視對漿液當中氟濃度的分析，從脫硫工藝水水質(zhì)、石灰石和燃煤等當中查找氟含量過高等問題，防止由于氟等元素含量過高而造成氟鋁絡合物增多，最終導致漿液中毒等現(xiàn)象[5]。

結束語

總而言之，電力系統(tǒng)非常復雜，在濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中，往往會出現(xiàn)結晶結垢的問題，需要采取針對性的措施進行處理，在設備運行過程中需要嚴密監(jiān)控運行參數(shù)，控制漿液的質(zhì)量、濃度、石膏漿液的停留時間、ph值、漿液的懸浮濃度等，以便使結垢的情況得到有效控制，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 李文鼎， 高惠華， 蔡文豐. 石灰石–石膏濕法脫硫吸收塔結垢分析及預防措施[J]. 發(fā)電與空調(diào)， 2019（1）.111-112.

[2] 吳亞朝. 石灰石-石膏濕法脫硫吸收塔結垢分析及預防措施[J]. 城市周刊， 2019， 000（039）：P.96-96.

[3] 付紅亮. 石灰石——石膏濕法脫硫吸收塔結垢原因分析與防治[J]. 福建建材， 2016（10）：12-14.

[4] 王曉謙. 發(fā)電廠石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結垢原因分析及對策[C]// 電力行業(yè)節(jié)能環(huán)保論壇暨技術應用交流會. 中國電力企業(yè)聯(lián)合會;粉煤灰綜合利用網(wǎng)， 2015.

[5] 王偉峰， 李達志， 張東普，等. 濕式石灰石—石膏法煙氣脫硫運行中結垢分析[C]// 2010年全國冶金安全環(huán)保學術交流會論文集. 2010.

作者簡介：

姚亞委（1995—），男，漢，河南省周口市太康縣，本科，研究方向：煙氣脫硫