淺談石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術運行中存在的問題和改進措施

黃世旭

中建中環工程有限公司 210008

摘要：石灰石-石膏濕法脫硫技術由于其技術成熟、運行可靠性高、脫硫效率高、適用煤種范圍廣等優點被廣泛應用在大型火力發電廠中，但是也存在一些問題，本文詳細介紹了其運行中存在的問題和改進措施，有其優化運行提供了一定的參考。

關鍵詞：石灰石-石膏；結垢；腐蝕；磨損

一、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術概述

1 脫硫原理

石灰石的主要成分為CaCO3，屬弱酸強堿鹽，難溶于水。石灰石作為脫硫劑的循環漿液與含SO2的煙氣充分接觸，SO2等酸性氣體被水吸收，并溶解于水，產生的H+促進難溶于水的石灰石溶解，產生Ca2+和CO2，，CO2在酸性條件下逸出，Ca2+與生成的SO32-結合生成難溶于水的CaSO3·1/2H2O。CaSO3·1/2H2O屬于中間產品，不穩定，不宜露天堆放，須對其強制氧化，使之轉化為穩定的CaSO4·2H20，從而達到脫硫的目的。

2 工藝流程

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的工藝流程見圖1-1。

火力發電機組鍋爐排放的高溫煙氣經除塵器后，進入脫硫系統。經煙氣加熱器（GGH）凈化的濕煙氣冷卻后，進入吸收塔，與含有CaCO3的循環漿液逆流接觸充分反應，煙氣中的絕大部分S02溶解于循環漿液并被吸收，同時煙氣中的灰塵也被洗滌，進入循環液中。煙氣經吸收塔上部的氣液分離器后出吸收塔，經煙氣加熱器加熱后，從煙囪排出。

循環漿液中的水溶解吸收S02后，產生H+、HSO3-和SO32-，PH值下降，促使其中的CaCO3離解，生成Ca2+ 和CO32-。在酸性條件下，CO32-將轉化為HCO3-，隨著H+濃度的增加，HCO3-進一步轉化為H2CO3，H2CO3不穩定，分解產生CO2氣體逸出。Ca2+與HSO3-及SO32-生成不穩定的亞硫酸氫鹽和亞硫酸鹽。由于煙氣中含有O2，部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，但氧化率很小，而且容易在設備、噴咀及管道內表面結垢，因此，為避免二次污染和結垢的發生，必須將其強制氧化，將不穩定的亞硫酸鹽轉變為穩定的硫酸鹽。

二 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術運行中存在的問題

1.結垢和沉積。結垢主要有3種形式：一是灰垢，主要集中在吸收塔入口干/濕交界處，原因是高溫煙氣中的灰分在遇到噴淋液的阻力后，與噴淋的石膏漿液一起堆積在入口，且越積越多；二是石膏垢，當吸收塔的石膏漿液中的CaSO4過飽和度大于或等于1.4時，溶液中的CaSO4就會在吸收塔內各組件表面析出結晶形成石膏垢；三是當漿液中CaSO3濃度偏高時就會與CaSO4同時結晶析出，形成混合結晶Ca（SO3）x·（SO4）·1/2H2O，即CCS垢。結垢和沉積將使管道堵塞、磨損、腐蝕，以及系統阻力增加，從而使煙氣的流通面積減小，流速增大，煙氣與漿液的接觸幾率減小，導致脫硫效率降低。

2.設備磨損。由于流體（煙氣和石灰石漿液）中含有固體顆粒，流速高，當流體流過脫硫設備及管道時對相關部位產生切向切削和法向沖擊而造成磨損，特別是當流體中含有剝落的垢塊時磨損更加嚴重。磨損使漿泵等脫硫設備及管道的運行不穩定，從而降低脫硫效率。

3.設備腐蝕。腐蝕主要發生在熱交換器、煙道和吸收塔等處。為滿足吸收塔的進口煙溫要求，流經熱交換器的煙氣溫度可能會降至酸露點，煙氣中的硫酸蒸汽凝結并附著于受熱面，從而產生低溫腐蝕，并會引起受熱面粘結煙塵，導致堵塞加重。腐蝕使換熱設備的運行可靠性降低，可用率下降，直接影響脫硫系統的運行效果。

三 改進措施

1 防止結垢和堵塞措施

①型式合適。目前用于濕法煙氣脫硫系統的典型吸收塔有噴淋塔、填料塔、多孔板塔、液柱塔等，使用最為廣泛的是噴淋洗滌塔（塔內無復雜的結構部件）。

②結構簡單。內部結構不能復雜，一般采用無漿液停滯的塔結構。如重慶珞璜電廠就選用中空的液柱塔，塔內設置上百個陶瓷噴嘴，噴嘴噴出約6m高的液柱，煙氣與脫硫漿液逆流接觸，從而使塔內結垢大大減少。

③液氣比要適當。注意選用適當的液汽比，設計合適的循環液量、吸收塔液室容量，以控制石膏的飽和度，并確保石膏晶種的生成。

④選擇合理的工藝。如在吸收塔入口煙道增加沖洗水噴嘴，定期沖洗結塵，以減少結垢。

2 防止磨損

①設計時設備采用耐磨材料，并加內襯（如泵采用襯膠技術）或涂敷耐磨損材料；磨損嚴重部位（如管道的彎頭、三通以及變徑管等），可采取特殊防護措施，其備件應采用防磨材料制造，以便維修和更換。

②運行時采用合理的流速（金屬磨損與流速的3～3.5次方成正比關系）；并控制流體中的固體顆粒含量（撞擊次數越多磨損越多），如對進入吸收塔前的煙氣進行高效除塵（靜電除塵）；還要加強運行監控，以減少進入泵內的空氣量，調整好吸入側護板與葉輪之間的間隙，以減少氣蝕磨損。

③檢修時應加強對磨損嚴重部位的檢測和修復。

3 防止腐蝕

①優化設計 根據流體的組成、溫度和濃度等使用耐腐材料，并考慮防腐內襯的施工。如重慶珞璜電廠二期脫硫系統熱交換器采用ND鋼，并設計成光管式，減小壁厚，加大肋片厚度，增加肋片間距；吸收塔采用內襯玻璃鱗片樹脂技術，不但基本解決了低腐問題，減少了維護費用，而且提高了運行的可靠性。又如連州電廠采用不銹鋼、氯丁基橡膠、玻璃鱗片涂層和玻璃鋼等防腐材料，有效地解決了腐蝕問題。

②加強運行監測和維護 如pH值范圍的監測，因為控制pH值對脫硫效率和防止氧化皮有重大作用，但不適當地降低pH值也會導致加速腐蝕。因此，運行時要及時清理沉積物和氧化皮，否則會增加點蝕和縫隙腐蝕。

四 結束語：石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術鑒于其技術成熟、運行可靠性高、脫硫效率高等優點被廣泛應用在火力發電廠的煙氣脫硫，本文從實際運行中存在的問題作了深刻的闡述和分析，總結和提煉了對應的防止措施，可供有關單位參考也借鑒。

參考文獻

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