脫硫吸收塔內(nèi)部結(jié)垢的原因分析及預(yù)防

高建強(qiáng)

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)，735100）

1 概述

石灰石-石膏濕法脫硫是世界上成熟的技術(shù)，該工藝主要采用石灰石作為脫硫吸收劑，將石灰石破碎成粉狀與水混合攪拌成漿液，經(jīng)漿液循環(huán)泵打入吸收塔噴淋層，與吸收塔內(nèi)上升煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)，生成的硫酸鈣達(dá)到一定的飽和度后形成石膏，石膏通過(guò)排出泵排出吸收塔。脫硫后的煙氣依次經(jīng)過(guò)湍流器、除霧器、霧滴收集器等，通過(guò)煙囪排入大氣。因其運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫效率高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，得到了火力發(fā)電廠的廣泛應(yīng)用。

我廠脫硫改造方案采用石灰石-石膏濕法脫硫方式，按燃用煤種全硫含量1.5%設(shè)計(jì)，全煙氣量進(jìn)行脫硫，吸收塔按照“一爐一塔”建設(shè)，每臺(tái)塔設(shè)置4層漿液霧化噴淋層，脫硫設(shè)計(jì)效率95%以上。脫硫煙氣系統(tǒng)不設(shè)旁路煙道及擋板門，脫硫裝置與機(jī)組同步運(yùn)行。

2 故障現(xiàn)象

我廠3 臺(tái)鍋爐在脫硫脫硝超低排放改造后，運(yùn)行期間吸收塔液位維持在5.8～6.5 m，pH 值保持在4.8～6.2，吸收塔漿液密度控制在1 080～1 170 kg/m3范圍內(nèi)，當(dāng)吸收塔漿液密度大于1 170 kg/m3時(shí)開始脫水，當(dāng)吸收塔漿液密度低于1 130 kg/m3時(shí)停止脫水，石灰石供漿密度保持在1 300～1 500 kg/m3。根據(jù)原煙氣SO2含量安排漿液循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，并定期組織切換。

當(dāng)鍋爐運(yùn)行到檢修周期末期時(shí)，吸收塔入口煙氣壓力升高比較明顯，由運(yùn)行初期的1 500 Pa 升至3 000 Pa，除霧器前后壓差由運(yùn)行初期的200 Pa 上升到420 Pa，為了維持爐膛負(fù)壓，吸風(fēng)機(jī)擋板基本上保持在全開位置。

停爐后，打開吸收塔入口原煙道人孔，發(fā)現(xiàn)原煙道與吸收塔結(jié)合處嚴(yán)重結(jié)垢，設(shè)計(jì)約8 m2的通流面積，中間立柱左右僅有約1 m2通風(fēng)面積。同樣打開湍流器人孔，發(fā)現(xiàn)湍流器上表面普遍有結(jié)垢，個(gè)別湍流器通流部分整體被結(jié)垢堵實(shí)。搭設(shè)腳手架，檢查除霧器區(qū)域，發(fā)現(xiàn)除霧器下表面及支撐板也結(jié)有厚厚的一層垢。

3 原因分析

3.1 各部位垢樣成分化驗(yàn)情況

吸收塔原煙道與吸收塔結(jié)合處垢樣成分和占比見表1。從化驗(yàn)結(jié)果看，結(jié)垢物中主要成分有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，其中Al2O3和SiO2主要來(lái)源于鍋爐煙氣中的煙塵，CaO來(lái)源于脫硫漿液。

表1 原煙道與吸收塔結(jié)合垢樣

湍流器表面垢物含有氧、鈣、硫等元素，具體含量見表2。從元素分析情況來(lái)看，湍流器表面垢物主要是硫酸鈣鹽。

表2 湍流器表面垢樣

除霧器下表面及支撐板垢樣中各組成成分和占比見表3。垢樣比較堅(jiān)硬，抗壓強(qiáng)度大，不易破碎。

表3 除霧器底部垢樣

3.2 吸收塔各部位結(jié)垢的原因分析

通過(guò)對(duì)原煙道與吸收塔結(jié)合處垢樣的成分分析和吸收塔入口內(nèi)部結(jié)構(gòu)、結(jié)垢產(chǎn)生的部位進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為該區(qū)域形成結(jié)垢的原因比較簡(jiǎn)單，主要是：自吸收塔塔壁流下的石灰石、石膏漿液和煙氣中的飛灰混合物在高溫?zé)煔庀卵杆僬舭l(fā)、干燥后板結(jié)在吸收塔與原煙道入口結(jié)合處的干濕界面［1］，長(zhǎng)期運(yùn)行后越結(jié)越硬，越結(jié)越多。

通過(guò)對(duì)湍流器表面垢物垢樣、除霧器下表面垢樣的成分分析，認(rèn)為垢樣主要是氧化鈣和石膏，但是3 臺(tái)鍋爐在運(yùn)行周期基本一樣的情況下，結(jié)垢程度是不一樣的。通過(guò)分析推測(cè)，除了石膏以晶體的形式長(zhǎng)期沉積在湍流器表面造成結(jié)垢，以及煙氣中攜帶的亞硫酸鈣濃度超過(guò)其臨界飽和度后結(jié)晶粘附在設(shè)備表面上形成結(jié)垢外，還有其他方面引起湍流器表面結(jié)垢的原因沒有分析清楚。［2］

經(jīng)過(guò)調(diào)閱3 臺(tái)吸收塔出口凈煙氣溫度趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢嚴(yán)重程度和吸收塔出口凈煙氣溫度的高低有一定的關(guān)聯(lián)性，結(jié)垢最嚴(yán)重的吸收塔凈煙氣平均溫度在52 ℃左右，結(jié)垢最輕的吸收塔凈煙氣平均溫度在49 ℃左右。另外對(duì)3 臺(tái)吸收塔入口煙氣溫度趨勢(shì)調(diào)閱分析，吸收塔入口煙氣溫度高的對(duì)應(yīng)的出口溫度也高。最后分析認(rèn)為3臺(tái)吸收塔結(jié)垢程度不一樣的原因是進(jìn)入吸收塔的高溫?zé)煔饫鋮s漿液量（循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)）不一樣，加劇了湍流器表面、除霧器下部的結(jié)垢，使得3臺(tái)吸收塔結(jié)垢程度不一樣。

4 解決方案

針對(duì)吸收塔不同部位產(chǎn)生結(jié)垢的原因，制定了以下優(yōu)化方案和控制措施：

（1）在吸收塔入口增加一套沖洗裝置，環(huán)形布置在原煙道與吸收塔入口結(jié)合處，沖洗噴嘴采用扁平噴嘴，噴嘴安裝角度正對(duì)著結(jié)合面。沖洗水壓力保持在0.5 MPa 以上，保證水能沖到結(jié)合面處，噴嘴的間距按照每個(gè)噴嘴沖洗區(qū)域，做到全覆蓋沖洗結(jié)合面，另外在中間支撐柱單獨(dú)增加2個(gè)沖洗立柱的噴嘴。運(yùn)行期間每2 h投運(yùn)沖洗1次，每次沖洗2 min。

（2）在吸收塔入口煙氣溫度超過(guò)145 ℃以上時(shí)，不論原煙氣SO2含量多少，都保持2臺(tái)以上漿液循環(huán)泵運(yùn)行，提供足夠的煙氣冷卻所需的漿液。

（3）在鍋爐投燒高爐煤氣的情況下，煙氣量增加較多，監(jiān)視吸收塔出口凈煙氣溫度上升情況，當(dāng)煙氣溫度超過(guò)49 ℃時(shí)，再啟動(dòng)1 臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，保持吸收塔出口凈煙氣溫度不超過(guò)49 ℃。

（4）精準(zhǔn)控制吸收塔內(nèi)漿液pH值，避免pH值劇烈變化，減少亞硫酸鈣結(jié)垢的產(chǎn)生，降低塔壁和部件表面上晶體的形成。［3］

5 結(jié)論

通過(guò)上述措施的實(shí)施，鍋爐運(yùn)行一個(gè)周期后，檢修期間打開人孔檢查上述區(qū)域，除了吸收塔入口干式界面處有個(gè)別區(qū)域有結(jié)垢外，其余各部位基本上沒有結(jié)垢現(xiàn)象。對(duì)吸收塔入口環(huán)形沖洗噴嘴進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，在以后的檢修中檢查此部位也不存在結(jié)垢的情況。