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-石膏濕法脫硫系統應用過程中，結垢是導致其穩定性下降的一個重要問題。本文以某發電廠所應用的330兆瓦機組煙氣脫硫一級塔和除霧器出現的嚴重結垢的問題為基礎，闡述結垢對脫硫工作產生的較大影響，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點，但是在實際應用過程中會產生一系列問題，比如說，因為工藝均采用漿狀物料、脫硫系統尤其是吸收塔容易結垢，最終造成系統的運行受到影響。吸收塔內部結垢不但會造成系統出現阻力增加、脫硫效果下降、塔內煙氣流速不均等問題。

2 吸收塔結垢的主要原因

通過綜合分析發現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。另外強制氧化系統的氧化風管出口位置也會出現這種結垢。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。在塔內表面逐步出現堅硬的垢，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主要使用的是石灰石-石膏濕法雙塔雙循環工藝路線。2016年9月該機組在投入運行之后較為穩定，在17年9月停機檢查過程中，出現了一級吸收塔漿液區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、塔臂等位置都出現了嚴重的結垢現象，對這些結垢物進行分析發現主要是松軟的石膏。

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。通過分析發現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

通過檢查發現，脈沖懸浮母管和一根支管出現斷裂等情況，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，產生了大量的石膏沉積，最終導致塔內出現嚴重的石膏結垢的現象。另外由于氟化鎂、氟化鈣等硬化劑的使用，造成塔內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，出現大面積結垢等現象。

3.2.2 除霧器噴嘴堵塞

通過檢查分析發現一級除霧器無法有效工作，兩端出現明顯的堵塞現象，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現出現堵塞嚴重位置區域的噴嘴都已無法正常工作旋開，沖洗水噴嘴，發現大量的沉積物[3]。

3.2.3 漿液參數的影響

具體分析吸收塔塔壁的結垢物可以發現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，通過調查分析發現吸收塔漿液氟濃度控制范圍要求在每升500毫克以內，氟化鈣是硬化劑，主要作用在于固化碳酸鈣等物質，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溶度積，通過下表分析發現，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，發現吸收塔在16年9月投入使用開始就出現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，由此可以發現該系統在運行過程中出現了設備故障。對增壓風機電流曲線進行分析，增壓風機電流曲線出現了明顯增大等情況，投產初期就出現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參數明顯異常的情況下，需要針對性地進行檢查，加強維護管理工作，及時記錄脫硫系統初次啟動以及正常運行過程中的具體數據參數，對除霧器的沖洗壓力、壓差、流量等參數進行檢查，及時發現異常，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，一級塔ph值一般控制在5左右，如果出現ph值大幅度波動會嚴重影響系統的運行，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、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象[5]。

結束語

總而言之，電力系統非常復雜，在濕法脫硫系統運行過程中，往往會出現結晶結垢的問題，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控運行參數，控制漿液的質量、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，確保系統能夠穩定運行。

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]. 發電與空調， 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. 發電廠石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統結垢原因分析及對策[C]// 電力行業節能環保論壇暨技術應用交流會. 中國電力企業聯合會;粉煤灰綜合利用網， 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