白泥脫硫系統(tǒng)除霧器結(jié)垢的控制

韓 韋

(江蘇蘇鹽井神股份有限公司，江蘇 淮安 223200)

井神熱電公司三臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫引進(jìn)的南方堿業(yè)“利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法”專(zhuān)利技術(shù)，工藝流程和設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成與傳統(tǒng)的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫類(lèi)似，脫硫劑采用井神三公司氨堿法制堿形成的廢棄物白泥漿液，主要成分有CaCO3、CaSO4、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaCl2、NaCl及少量的酸不溶物。

井神熱電5#脫硫塔采用管束式除霧器、6#和7#脫硫塔采用屋脊式除霧器，運(yùn)行中均存在嚴(yán)重結(jié)垢問(wèn)題。5#塔管束式除霧器結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力下降，鍋爐被迫降負(fù)荷，影響熱電對(duì)外供電供汽；6#和7#塔屋脊式除霧器結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)模塊坍塌，造成凈煙道和煙囪內(nèi)壁嚴(yán)重結(jié)垢，塔周?chē)隆笆嘤辍?。除霧器的嚴(yán)重結(jié)垢導(dǎo)致煙氣無(wú)法合規(guī)排放，同時(shí)大大增加檢修成本，延長(zhǎng)檢修時(shí)間，降低除霧器使用壽命，急需分析結(jié)垢的原因并采取合理措施進(jìn)行控制。

1 實(shí)際結(jié)垢情況

停爐檢修期間對(duì)除霧器的結(jié)垢情況進(jìn)行整體檢查。5#塔管束式除霧器布置如圖1所示，筒內(nèi)共五層旋流葉片，結(jié)垢主要集中在最下兩層葉片處，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，垢層逐漸累積至承重格柵，最終導(dǎo)致整個(gè)格柵結(jié)垢嚴(yán)重。通流面積急劇下降，煙氣從連接較薄弱的筒體之間穿過(guò)，并將筒體上口六角板頂開(kāi)，導(dǎo)致筒體上口大面積脫焊，筒體之間結(jié)垢嚴(yán)重。

圖1 管束式除霧器布置示意圖

6#、7#塔屋脊式除霧器前期為兩層屋脊葉片，除霧器整體結(jié)垢嚴(yán)重，多處模塊坍塌，沖洗水管斷裂。后期，因6#和7#塔除霧器損壞嚴(yán)重，修復(fù)難度大，將除霧器整體換新，其最下層為氣流分配器，其上為粗除和細(xì)除兩層屋脊葉片，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，氣流分配器、粗除葉片之間及其下表面、細(xì)除葉片之間及其上表面、除霧器上部塔體均嚴(yán)重結(jié)垢，多處模塊坍塌，下部氣流分配器掉落。結(jié)垢較輕時(shí)，垢主要分布在氣流分配器、粗除下表面及葉片之間。

圖2 6#和7#塔屋脊式除霧器結(jié)構(gòu)示意圖

2 原因分析

主要從沖洗效果、運(yùn)行參數(shù)控制和檢修質(zhì)量三個(gè)方面進(jìn)行原因分析，沖洗效果的好壞是影響除霧器結(jié)垢最主要的原因。

2.1 沖洗效果

2.1.1 沖洗水管斷裂

6#和7#塔老除霧器沖洗水管質(zhì)量較差，管道接口螺紋連接，管道僅簡(jiǎn)單定位，對(duì)管道起不到約束作用，管道承壓能力差，頻繁出現(xiàn)沖洗水管斷裂現(xiàn)象，除霧器長(zhǎng)期得不到?jīng)_洗，固然結(jié)垢坍塌。換新后的沖洗水管在螺紋連接的基礎(chǔ)上再進(jìn)行塑焊，采用U形管夾進(jìn)行緊固，且管道支架與模塊之間的連接更合理。7#塔換新后多個(gè)周期均未出現(xiàn)過(guò)嚴(yán)重結(jié)垢情況，6#塔即使嚴(yán)重結(jié)垢坍塌，也未出現(xiàn)沖洗水管斷裂現(xiàn)象。

2.1.2 沖洗設(shè)備故障

6#和7#塔換新后同樣運(yùn)行4個(gè)月，7#塔結(jié)垢輕微，6#塔氣流分配器掉落，多模塊坍塌。對(duì)兩者的運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比分析，最大的差異是6#塔升爐前未做動(dòng)態(tài)沖洗試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)其沖洗水泵存在過(guò)電流跳閘故障。多次檢修均未處理正常，思想上的麻痹大意，導(dǎo)致6#塔新除霧器在投運(yùn)初期有二十多天未得到規(guī)律有效沖洗，最終導(dǎo)致整個(gè)除霧器結(jié)垢坍塌。

2.1.3 沖洗噴嘴設(shè)計(jì)

沖洗噴嘴設(shè)計(jì)不合理會(huì)形成沖洗死區(qū)，沖洗死區(qū)較大會(huì)減小煙氣通流面積，增加煙氣流速，降低除霧效果，未分離的霧滴被帶出除霧器后在重力作用下覆蓋在除霧器表面，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)垢。6#塔粗除和細(xì)除兩側(cè)下表面沖洗均存在沖洗死區(qū)。因?yàn)槿~片分布區(qū)域模塊不對(duì)稱(chēng)，沖洗水管不能依中心線(xiàn)布置，只能如圖3(a)粗線(xiàn)所示往中心偏移。設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的噴嘴角度只有沖洗水管依中心線(xiàn)布置時(shí)才能保證如圖3(b)所示的全覆蓋，沖洗水管往中心偏移后設(shè)計(jì)單位未調(diào)整噴嘴角度，導(dǎo)致不對(duì)稱(chēng)部分的沖洗覆蓋面如圖3(c)所示，圖3(c)中虛線(xiàn)部分是沖洗死區(qū)，運(yùn)行中得不到?jīng)_洗。

圖3 6#塔沖洗死區(qū)示意圖

氣流分配器未設(shè)置專(zhuān)門(mén)的沖洗，依靠?jī)蓪游菁沟臎_洗水下淋。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩層屋脊的沖洗水會(huì)順著葉片流至兩側(cè)，無(wú)法保證氣流分配器整體沖淋，存在很大的沖洗死區(qū)，氣流分配器結(jié)垢嚴(yán)重。

2.1.4 沖洗水水質(zhì)

5#塔多次嚴(yán)重結(jié)垢時(shí)均發(fā)現(xiàn)沖洗水管中殘留石膏漿液，沖洗水管的最下兩層噴嘴完全被石膏堵死。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，均系運(yùn)行人員沖洗石膏排出泵時(shí)誤操作，石膏進(jìn)入工藝水箱，5#塔沖洗噴嘴直徑小，極易堵塞。

5#塔沖洗主管上設(shè)有自沖洗過(guò)濾器，因我公司檢修人員不會(huì)檢修，此設(shè)備自投運(yùn)起未進(jìn)行過(guò)保養(yǎng)檢修，濾網(wǎng)損壞，沖洗水中大量鐵銹樣雜質(zhì)進(jìn)入各個(gè)沖洗水管，堵塞最下層噴嘴。

沖洗水水質(zhì)差是造成5#塔管束式除霧器結(jié)垢的主要原因。

2.2 運(yùn)行參數(shù)控制

脫硫塔液位低、氧化風(fēng)量不足、塔進(jìn)口煙氣量大和煙溫高均會(huì)加劇除霧器結(jié)垢，但影響最大的是塔內(nèi)高pH運(yùn)行。

熱電的脫硫劑是三公司提供的白泥漿液，其有效成分含量、漿液濃度和顆粒度均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，脫硫效率差。運(yùn)行人員為保證SO2合規(guī)排放，采用連續(xù)大量進(jìn)漿，高pH運(yùn)行方式，造成循環(huán)漿液中鈣基大量富余。漿液中富余的鈣基被帶至除霧器繼續(xù)與煙氣中SO2反應(yīng)形成CaSO3或者CaSO4的結(jié)晶覆蓋在葉片表面，這種結(jié)晶垢很難被沖洗。

2.3 檢修質(zhì)量

停爐檢修時(shí)，除霧器葉片垢清理不徹底，葉片表面變得粗糙也是造成除霧器結(jié)垢的主要原因。葉片上大量垢徹底清理干凈的難度較大，葉片上長(zhǎng)期存留未清理干凈的垢，這些地方會(huì)成為下個(gè)周期最先開(kāi)始結(jié)垢的位置。

3 控制措施

根據(jù)以上的原因分析，分別從運(yùn)行、檢修和技改三個(gè)方面采取控制措施。

3.1 運(yùn)行方面

做好運(yùn)行參數(shù)調(diào)整和監(jiān)視。pH嚴(yán)格控制在5.2～5.8；加強(qiáng)程控沖洗監(jiān)視，一方面保證程控系統(tǒng)正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)程控故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的情況，另一方面要監(jiān)視每個(gè)沖洗循環(huán)的沖洗流量和壓力，保證5#塔沖洗流量不低于100 m3/h，壓力不低于380 kPa，6#和7#塔沖洗流量不低于40 m3/h，壓力不低于200 kPa。避免出現(xiàn)漿液污染沖洗水的情況。

3.2 檢修方面

1)加強(qiáng)設(shè)備檢修維護(hù)。沖洗水泵每半個(gè)月切換保養(yǎng)一次、沖洗電動(dòng)門(mén)每半個(gè)月整體檢查維護(hù)一次。pH計(jì)每周校驗(yàn)一次。氧化風(fēng)機(jī)每半個(gè)月切換一次。

2)停爐檢修前做好除霧器清理預(yù)案，保證除霧器清理干凈。

3.3 技改方面

1)針對(duì)6#塔除霧器1、3、7、9四路沖洗噴嘴設(shè)計(jì)不合理，存在沖洗死區(qū)的問(wèn)題。在1、3、7、9四路每路前后的垂直方向共增加246個(gè)噴嘴，四路總增加24個(gè)噴嘴。

2)對(duì)粗除下表面沖洗管道進(jìn)行改造，兩側(cè)管道前段增加四組噴嘴，每組分別在左右兩側(cè)向下45°加設(shè)一個(gè)噴嘴，中間管道前段增加三組噴嘴，每組分別在左右兩側(cè)向下45°加設(shè)一個(gè)噴嘴，共增加22個(gè)噴嘴。

4 實(shí)際運(yùn)行效果

以上對(duì)策實(shí)施后，6#和7#塔除霧器運(yùn)行狀況很好，運(yùn)行四個(gè)月后整體很干凈，僅在氣流分配器管壁上有輕微垢，停爐檢修時(shí)僅需要簡(jiǎn)單沖洗即可，大大降低檢修成本和時(shí)間，塔周?chē)鸁o(wú)“石膏雨”現(xiàn)象。5#塔沖洗水管因?yàn)榍捌诙啻尾鹦稒z修已經(jīng)形成不可逆的損壞，運(yùn)行四個(gè)月后仍有結(jié)垢現(xiàn)象，但結(jié)垢程度大幅降低，不會(huì)影響鍋爐帶負(fù)荷能力。