濕法煙氣脫硫系統結垢腐蝕問題分析

鄢行龍

（福建鑫澤環保設備工程有限公司，福州 350002）

濕法煙氣脫硫系統結垢腐蝕問題分析

鄢行龍

（福建鑫澤環保設備工程有限公司，福州 350002）

濕法煙氣脫硫系統受到管路或全線結垢堵塞腐蝕因素的困擾，脫硫系統無法正常運行，嚴重時被迫停車處理。脫硫系統結垢腐蝕的成因較復雜，解決的方法應具有針對性，本文對脫硫系統結垢的因素以及防治的方法進行了分析。

脫硫;結垢;腐蝕

1 濕法煙氣脫硫系統結垢問題

濕法煙氣脫硫系統絕大部分采用空塔噴淋，具有脫硫劑覆蓋率高、阻力小、穩定性高、操作性好、調節性佳、檢修方便、流程簡單、應用風險最低等優點，但是由于濕法煙氣脫硫系統各工藝過程均采用漿狀物料，脫硫系統容易結垢，從而會影響系統的長期安全、穩定運行。

1.1 結垢的發生

1.1.1“干—濕”結垢

吸收塔內持液槽的脫硫液為CaSO4、CaSO3、CaCO3及飛灰等組成的乳濁液，經攪拌形成懸浮狀，然后用泵輸送到噴嘴形成霧狀小液滴與煙氣接觸，脫硫后返回塔底部持液槽，完成了脫硫液在吸收塔內的循環。脫硫后的漿液在返回塔底部持液槽過程中，會與塔壁產生碰撞沉積下來，在煙氣溫度的作用下結成類似于水泥的硬垢。最后一層噴嘴至煙氣出口煙道之間的塔壁、除霧器的結垢、氧化空氣管出口的結垢等均屬于這一類型的結垢，通常稱之為“干—濕”結垢。

例如：氧化風機出現故障，工作電流和壓力逐漸升高，甚至出現自動跳閘。根據故障現象和現場運行記錄，核查了氧化風機設計選型計算（塔內持液槽液位、液面壓力、脫硫液含固量及氧化空氣管道走向等相關參數）、動力電纜線路、氧化空氣管道出口閥門狀態等，確定是由于塔內CaSO4、CaSO3、CaCO3等懸浮液在氧化空氣管道外壁溫度的作用下產生結垢堵塞造成氧化風機工作電流和壓力升高的故障。經分析確定整改的方案為：1）對氧化空氣管道結垢部分進行清理或更換；2）在氧化空氣管道各支管上安裝冷卻沖洗水，氧化風機運行時，進行連續冷卻。

整改后，氧化風機運行一周，對塔內氧化空氣管道進行檢查，無結垢堵塞。

總結該故障發生的原因及處理方案，可知對于“干—濕”結垢可以采用設置噴嘴及時沖洗（可選連續或間斷性沖洗）的方案解決故障，間斷性沖洗時間間隔一般為1～2h。沖洗時壓力控制在0.15MPa內，沖洗裝置選用小角度多噴嘴方式效果比較好，沖洗過程必須考慮沖洗水的質量問題和容器的水位穩定問題。

1.1.2結晶結垢

在石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統中，結晶結垢可分以下兩種類型：

（1）CaSO4·2H2O結晶結垢—硬垢

濕法脫硫系統中，持液槽內漿液溫度約為40℃，根據《化學化工物性數據手冊》無機卷可知，40℃時CaSO4·2H2O溶解度為0.21g，即飽和濃度為0.21%，當該漿液中的石膏相對飽和濃度達到140%時，即飽和濃度≥0.29%，會形成結晶沉淀。

對于石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統，CaSO4/（CaSO4+CaSO3）值隨著漿液含固量、運行參數的不同而不同。

（2）CaSO3·1/2H2O結晶結垢—軟垢

石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統中，脫硫液與煙氣接觸后，漿液pH值基本上均小于6.0，但是，由于操作不當等原因，可導致pH值≥6.2，此時吸收塔持液槽中的S主要以SO32-形式存在，從而使得CaSO3濃度達到并超過臨界飽和濃度，以晶體的形式附著在塔體內壁，產生結垢。

例如：某脫硫塔內出現了大面積的結垢，從工程投入運行到出現大面積結垢，系統連續運行了近一年，排除了工藝設計的原因造成結垢。經試驗分析，垢塊基本不溶于酸或堿，垢塊主要由3部分組成：1）表面層為黑灰色的飛灰，質量分數為15%；2）中間層為乳白色的亞硫酸鈣晶體，質量分數為30%；3）底層為晶狀體的硫酸鈣晶體，質量分數為55%。

同時，對進塔煙氣的除塵效果、溫度、含氧量、脫硫系統工藝水水質、脫硫液交換量、脫硫液pH值等進行調查、分析：

1）進塔煙氣含塵量調查：靜電除塵器效果不佳，進塔煙氣含塵量420mg/m3（設計要求進塔煙氣含塵量為200mg/m3），O2%為6.1%，進塔煙氣溫度為135℃；2）燃煤調查：鍋爐燃煤量為40t/h，燃煤含硫量1%，燃煤中摻石灰（3%～10%）；3）工藝水調查：脫硫系統（尤其是除霧器沖洗水）使用的工藝水為廠內冷卻塔濃縮水，總硬度為812.99mg/L，總堿度為320.54mg/L；4）為降低脫硫成本，控制脫硫劑、塔內補液量在正常運行時的60%，使得塔內脫硫液交換量不足；5）經核查運行記錄，塔內循環泵出口處pH值基本在6～6.5之間，塔底排放管處pH值基本處于5～5.5之間。

由調查、分析的結果和原始設計參數、反應方程，計算得吸收塔內生成的CaSO4量約為1.5t/h，占垢塊的質量分數為0.34%，根據分析和調查的結果，提出了整改方案：

1）對塔內結垢部分及相關工藝管道進行人工清渣，同時對塔內設備進行全面檢修，在清渣檢修過程中，盡量不損壞塔內防腐面，發現已經損壞或清渣中損壞的，需即時修復；2）脫硫系統工藝水源改為廠內工業水；調整進口預冷卻水量及除霧器沖洗時間間隔；3）為防止鍋爐工況變化太大引起吸收塔運行故障，增加塔內補液量，設置自動補液控制；4）停止使用爐內摻鈣燃燒，同時對靜電除塵器進行檢修，確保進塔煙氣各項參數符合要求；5）嚴格按操作規程規定的方法進行系統操作和維護；6）對操作人員進行二次培訓。

整改后投入運行三個月，打開塔體的檢修人孔檢查塔內狀況，塔內無結晶結垢，系統運行正常。

總結這次整改的經驗可知，有3個問題：1）在吸收塔內引入了鈣離子；2）脫硫漿液交換量不足；3）選用的工業水水質差。對于石灰石/石灰-石膏濕法脫硫系統，為了防止結晶結垢現象，除了嚴密控制石膏的飽和度以外，還可以通過強制氧化、調節系統運行的pH值等方式控制石膏的飽和度。

1.1.3沉積結垢

濕法脫硫系統中，脫硫漿液是由多種固體顆粒形成的懸浮液，當系統結構設計不合理，攪拌不均勻，漿液流速過低時，會造成懸浮液固體顆粒沉積，形成沉積結垢。

在任何工程中都有沉積結垢現象，為了防止這種現象的產生，可以采用在設計中選擇合理的流動速度、增加攪拌等方法。

1.2 結垢的防治

結垢的類型、結垢的形成，以及結垢的防治方法見表1。

2 系統腐蝕問題

石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫系統中，主要在煙氣吸收裝置：煙氣進口段、吸收段、煙氣出口段會發生腐蝕。腐蝕方式主要有：化學腐蝕、電化學腐蝕、磨損腐蝕。

2.1 腐蝕類型的分析

（1）化學腐蝕

在一定的溫度和濕度下，化學腐蝕的主要反應有：

反應式①的腐蝕主要發生在進、出口煙道；反應式②的腐蝕主要發生在吸收段；反應式③的腐蝕主要發生在煙氣進口段、吸收段。由于脫硫循環液有在循環過程中被不斷富積，當Cl－的濃度達到1×104mg/m3時，反應式③的腐蝕急速加劇，甚至于316L等耐腐蝕性能更好的合金鋼也都不耐用。

表1 結垢類型、結垢形成及結垢的防治方法

（2）電化學腐蝕

在反應器內和煙氣離開吸收塔至進入煙囪前的區段，由于環境潮濕，容易發生電化學腐蝕，主要反應式有：

（3）磨損腐蝕

磨損腐蝕主要是因為脫硫劑中的固體顆粒與塔體等設備的表面發生湍動磨擦，使設備表面層變薄，產生腐蝕。

2.2 防止系統腐蝕的方法

石灰/石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統中，主要是采用耐溫、耐腐、耐磨、抗滲性能好的材料防止系統發生腐蝕，主要材料見表2。

表2 防止系統腐蝕的主要材料

在濕法脫硫系統中，應用比較廣泛的是玻璃鱗片防腐層和玻璃鋼管道，玻璃鋼管道主要用于輸送脫硫漿液；玻璃鱗片防腐層主要用于吸收塔內壁防腐等；施工中要嚴格按照噴砂打磨—底漆—防腐層—面漆的施工順序進行檢查，還需要對防腐面進行徹底檢查，不能放過任何一個毛刺和空隙以及施工縫，更需要在施工中防腐飛灰等黏附到底漆層或防腐層中。

目前，還沒有一種材料能夠滿足全脫硫系統的防腐要求，各種防腐材料都存在一定的局限性，在設計中需根據不同的環境條件選擇不同的防腐材料。

[1]章超，鐘莎.濕法脫硫技術問題探討[J].廣東化工，2010（37）.

[2]韓新奎，張斌.濕式石灰石-石膏煙氣脫硫技術在電廠應用中探討[J].廣州化工，2010（8）.

[3]李玉蘭，曹建保.石灰石-石膏濕法脫硫中結垢堵塞等問題的探討[J].企業技術開發，2009（28）.

Analysis of Scaling Corrosion on Wet Process of Flue Gas Desulfurization System

YAN Xing-long
(Fujian Xinze Environmental Protection and Engineering Co., Ltd, Fuzhou 350002, China)

The wet flue gas desulfurization system is persecuted by the pipeline’s or the whole line’s scaling blocking corrosion factors, the desulfurization system can not run normally, when problems become serious, the system will be forced to stop processing. The desulfurization system’s factor of scale formation and corrosion is complex, so the solving method should be focused on the factor. The paper makes analysis on these problems.

desulfurization; scale formation; corrosion

X701.3

A

1006-5377（2011）10-0059-03