脫硫吸收塔內部結垢的原因分析及預防

高建強

（酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司，甘肅嘉峪關，735100）

1 概述

石灰石-石膏濕法脫硫是世界上成熟的技術，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，經漿液循環泵打入吸收塔噴淋層，與吸收塔內上升煙氣中的SO2發生反應，生成的硫酸鈣達到一定的飽和度后形成石膏，石膏通過排出泵排出吸收塔。脫硫后的煙氣依次經過湍流器、除霧器、霧滴收集器等，通過煙囪排入大氣。因其運行穩定、脫硫效率高、運行維護費用低，得到了火力發電廠的廣泛應用。

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%設計，全煙氣量進行脫硫，吸收塔按照“一爐一塔”建設，每臺塔設置4層漿液霧化噴淋層，脫硫設計效率95%以上。脫硫煙氣系統不設旁路煙道及擋板門，脫硫裝置與機組同步運行。

2 故障現象

我廠3 臺鍋爐在脫硫脫硝超低排放改造后，運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，當吸收塔漿液密度大于1 170 kg/m3時開始脫水，當吸收塔漿液密度低于1 130 kg/m3時停止脫水，石灰石供漿密度保持在1 300～1 500 kg/m3。根據原煙氣SO2含量安排漿液循環泵運行臺數，并定期組織切換。

當鍋爐運行到檢修周期末期時，吸收塔入口煙氣壓力升高比較明顯，由運行初期的1 500 Pa 升至3 000 Pa，除霧器前后壓差由運行初期的200 Pa 上升到420 Pa，為了維持爐膛負壓，吸風機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，發現原煙道與吸收塔結合處嚴重結垢，設計約8 m2的通流面積，中間立柱左右僅有約1 m2通風面積。同樣打開湍流器人孔，發現湍流器上表面普遍有結垢，個別湍流器通流部分整體被結垢堵實。搭設腳手架，檢查除霧器區域，發現除霧器下表面及支撐板也結有厚厚的一層垢。

3 原因分析

3.1 各部位垢樣成分化驗情況

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

表1 原煙道與吸收塔結合垢樣

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。垢樣比較堅硬，抗壓強度大，不易破碎。

表3 除霧器底部垢樣

3.2 吸收塔各部位結垢的原因分析

通過對原煙道與吸收塔結合處垢樣的成分分析和吸收塔入口內部結構、結垢產生的部位進行綜合分析，認為該區域形成結垢的原因比較簡單，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煙氣下迅速蒸發、干燥后板結在吸收塔與原煙道入口結合處的干濕界面［1］，長期運行后越結越硬，越結越多。

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

經過調閱3 臺吸收塔出口凈煙氣溫度趨勢，發現結垢嚴重程度和吸收塔出口凈煙氣溫度的高低有一定的關聯性，結垢最嚴重的吸收塔凈煙氣平均溫度在52 ℃左右，結垢最輕的吸收塔凈煙氣平均溫度在49 ℃左右。另外對3 臺吸收塔入口煙氣溫度趨勢調閱分析，吸收塔入口煙氣溫度高的對應的出口溫度也高。最后分析認為3臺吸收塔結垢程度不一樣的原因是進入吸收塔的高溫煙氣冷卻漿液量（循環泵運行臺數）不一樣，加劇了湍流器表面、除霧器下部的結垢，使得3臺吸收塔結垢程度不一樣。

4 解決方案

針對吸收塔不同部位產生結垢的原因，制定了以下優化方案和控制措施：

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

（2）在吸收塔入口煙氣溫度超過145 ℃以上時，不論原煙氣SO2含量多少，都保持2臺以上漿液循環泵運行，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，監視吸收塔出口凈煙氣溫度上升情況，當煙氣溫度超過49 ℃時，再啟動1 臺漿液循環泵運行，保持吸收塔出口凈煙氣溫度不超過49 ℃。

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

5 結論

通過上述措施的實施，鍋爐運行一個周期后，檢修期間打開人孔檢查上述區域，除了吸收塔入口干式界面處有個別區域有結垢外，其余各部位基本上沒有結垢現象。對吸收塔入口環形沖洗噴嘴進行優化調整后，在以后的檢修中檢查此部位也不存在結垢的情況。