摘 要 本文簡要對石灰石-石膏濕法煙氣脫硫吸收塔鼓泡管結垢的原因進行理論分析，并依據(jù)臺山電廠某臺600MW機組A級檢修中發(fā)現(xiàn)吸收塔鼓泡管堵塞的實際情況從設備結構、運行調(diào)整方面進行詳細分析，然后提出脫硫運行中防治結垢的措施，提高脫硫系統(tǒng)運行的可靠性。

關鍵詞 結垢；鼓泡管；堵塞

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0135-02

煙氣脫硫技術是國際上火電廠廣泛采用控制SO2的成熟技術。主流的脫硫技術為石灰石―石膏濕法脫硫技術。在國內(nèi)外燃煤電廠中，該技術占總煙氣脫硫的85%左右[1]，并有逐年增加的趨勢。隨著該技術胡廣泛應用，實際運行中容易出現(xiàn)脫硫吸收塔鼓泡管結垢等現(xiàn)象，需研究分析并加于防范。

1 結垢的理論分析

1.1 吸收塔下甲板沉積結垢

鼓泡式吸收塔結構復雜，分上下甲板隔層，隔層間煙氣都攜帶有大量從煙氣冷卻器和塔內(nèi)來的漿液，在隔層甲板上就容易形成沉積結垢。尤其是下甲板，經(jīng)過煙氣冷卻器噴嘴噴出的吸收塔漿液呈傘霧頭從高處垂直落下，然后收集在漿液收集斗后經(jīng)4根下降管流回吸收塔，被冷卻后的煙氣還從吸收塔原煙氣室煙氣鼓泡管噴射進入吸收塔反應漿液中[2]。由于進入吸收塔原煙氣室的煙氣還攜帶著很多石膏漿液，這個石膏漿液就會沉積在下甲板的表面，長時間積累，變成較硬的沉積結垢物，慢慢把鼓泡管堵塞。

1.2 吸收塔內(nèi)部濕-干交替環(huán)境下結垢

漿液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飛灰中含有硅、鐵、鋁等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有較大的粘度，當漿液碰撞到塔壁、支撐管、升氣管、鼓泡管等部位時，它們中的部分便會粘附于這些位置壁面而沉降下來。同時，由于煙氣具有較高溫度，加快沉積層水分的蒸發(fā)，使沉積層逐漸形成結構致密，類似于水泥的硬垢[3]。

1.3 石膏結晶結垢

當石膏終產(chǎn)物超過懸浮液的吸收極限，石膏就會以晶體的形式開始沉積。當相對飽和濃度達到一定值時，石膏將按異相成核作用在懸浮液中已有的晶體表面上生長。當飽和度達到更高值，即大于引起均相成核作用的臨界飽和度時，就會在漿液中形成新的晶核，此時，微小晶核也會在塔內(nèi)表面上生成并逐步成長結成堅硬的結構物質(zhì)[4]。

硫酸鈣結晶物質(zhì)在吸收塔內(nèi)部容易形成硬垢，而亞硫酸鈣結晶物質(zhì)在吸收塔內(nèi)部容易形成軟垢。

CaSO3·1/2H2O在水中的溶解度只有0.0043g/100gH2O（18℃）。濕法脫硫裝置在較高的pH值下運行時，由于吸收塔內(nèi)吸收的SO2在漿液中所存在SⅣ離子主要以SO32-形式存在，極易使亞硫酸鈣的飽和度達到并超過其形成均相成核作用所需的臨界飽和度，而在塔壁和部件表面上結晶，隨著晶核長大，形成很厚的垢層，很快就會造成設備堵塞而無法持續(xù)運行。這種垢物呈葉狀，柔軟，形狀易變，稱為軟垢。

相對來講，亞硫酸鈣結垢需要在高pH值下才能產(chǎn)生，鼓泡塔正常運行情況下基本不會發(fā)生pH值超過6的情況，因此軟垢相對要少。

2 機組檢修煙氣鼓泡管堵塞情況

該廠6OOMW 4號機組停機檢修時發(fā)現(xiàn)脫硫吸收塔甲板上石膏堆積嚴重，鼓泡管內(nèi)壁結垢堵塞嚴重。本次檢查完全堵死的有220根，結垢在一半以上的有80根，其余均有不同程度的結垢。正是因為大量的鼓泡管堵塞，造成吸收塔鼓泡管實際煙氣流通面積大幅減小，增大煙氣流通吸收塔的阻力，從而增大脫硫系統(tǒng)煙氣阻力，脫硫旁路檔板差壓高居不下，嚴重影響脫硫安全、經(jīng)濟運行。

3 鼓泡管結垢堵塞原因具體分析

3.1 沖洗水管斷裂、沖洗水管噴嘴結垢堵塞

鼓泡塔內(nèi)下甲板的結垢大部分為沉積結垢。造成沉積結垢的主要原因是上下甲板沖洗水管道斷裂造成大面積的甲板得不到有效沖洗。下甲板上石膏沉積結垢與結晶結垢共同作用后將加劇堵塞情況。上甲板底部的石膏主要是軟垢粘接和煙氣中攜帶的石膏沉積，當沖洗水斷裂時，不僅容易造成上甲板底部和升氣管外壁結垢，還容易造成下甲板堵塞。因為當上部的結晶物質(zhì)過大而無法粘接牢固后，大塊的結垢物掉落下來會砸壞沖洗水管道和堵塞部分鼓泡管。

3.2 沖洗水管道布置不合理，造成局部無法沖洗

由于吸收塔為圓形，沖洗水管道為直管，存在一些邊角沖洗間隔大，沖洗不到位。沒有沖洗干凈的地方極容易粘積石膏，然后結垢形成結垢物生在床，長久結垢物就會越積越大，面積越來越廣，然后堵塞鼓泡管。

3.3 沖洗水噴嘴堵塞

沖洗水噴嘴由于水質(zhì)差，濾網(wǎng)過濾精度不足或損壞，工藝水管內(nèi)腐蝕形成的垢污脫落均容易造成噴嘴堵塞，噴嘴堵塞后會造成沖洗不足而沉積結垢堵塞。

3.4 石膏結晶結垢

當石膏終產(chǎn)物超過懸浮液的吸收極限，石膏就會以晶體的形式開始沉積[5]。當相對飽和濃度達到一定值時，石膏極容易生成難溶性物質(zhì)。檢查鼓泡管底部也存在結垢堵塞，這個部位完全沉浸在漿液中，結晶物質(zhì)完全是結晶黏附所致。結晶物黏附強度大，結晶堅硬，極難清理。

3.5 運行人員操作調(diào)整不當

運行人員在調(diào)整吸收塔液位時，存在長時未對吸收塔下甲板進行沖洗現(xiàn)象，造成下甲板的沉積物不能及時沖洗清除，給下甲板表面石膏結垢創(chuàng)造條件，加快鼓泡管堵塞速度。

4 防止鼓泡塔結垢堵塞的策略

4.1 鼓泡管結垢治理建議

對鼓泡式吸收塔的安全經(jīng)濟運行危害最大的是鼓泡管內(nèi)外部的結垢。鼓泡管內(nèi)部結垢是結晶結垢、干-濕界面結垢、沉積結垢三種同時作用。由于進入吸收塔入口煙道的溫度測點一般都在55℃以下，因此鼓泡管內(nèi)部的結垢主要是結晶結垢，以硬垢為主，沉積結垢為輔。因此對于鼓泡管內(nèi)部的結垢主要是控制吸收塔內(nèi)部漿液氧化程度，盡量保證氧化風量，使亞硫酸鈣在漿池底部反應完全。鼓泡管外部的結垢主要是結晶結垢，并且結垢物主要是軟垢。由于鼓泡管外部未設計沖洗水，因此鼓泡管外部的結垢只能靠自身重力使其滑落。建議要盡量保持低濃度運行，使結垢能夠在水份帶動下自流滑落下來[6]。endprint

4.2 上下甲板結垢治理

上下甲板結垢主要是沉積結垢和部分結晶結垢。沉積結垢的原因主要是沖洗不足，管道破損，噴嘴堵塞，沖洗壓力偏低，管道布置不合理。日常運行中可以通過控制沖洗壓力、流量、頻率來控制。在檢修期間對沖洗水管道和噴嘴僅噴射實驗檢查管道和噴嘴缺陷。對于設計不合理的地方進行重新布管和噴嘴，改進沖洗效果。

4.3 沖洗水系統(tǒng)控制

1）運行中監(jiān)控沖洗水壓力和流量是否正常，閥門是否有內(nèi)漏，濾網(wǎng)是否有堵塞，確保水質(zhì)合格及合理的沖洗頻率。

2）機組停運后檢查各個部位的結垢情況，對沉積嚴重的部位要進行分析，檢查噴嘴是否堵塞、脫落、斷裂，檢查沖洗水管道是否斷裂、堵塞。在機組啟動前要進行噴射實驗，確認各個噴嘴噴射正常。

3）檢查分析沖洗水系統(tǒng)設計和布置是否合理，對布置不合理的要進行重新布管和增加噴嘴，確保每個部位均能沖洗到。

4.4 運行過程中參數(shù)控制

1）運行中關注氧化風的流量，確保氧化充分。

2）控制吸收塔漿液濃度，盡量按照低于15wt%參數(shù)進行控制，以減少沉積結垢和增加結晶結垢的幾率。

3）控制石灰石品質(zhì)，減少石灰石中雜質(zhì)，特別是黑色粘稠物質(zhì)。

4）嚴格監(jiān)控煙氣冷卻泵的運行，發(fā)現(xiàn)煙氣冷卻器管道堵塞或是入口濾網(wǎng)堵塞及時處理，保證煙氣冷卻器對煙氣的冷卻效果，減少脫硫入口支撐、升氣管外壁、煙道壁面、鼓泡管內(nèi)壁等部位的干濕界面結垢。

5）吸收塔漿液PH值盡量控制低于5狀況運行，減少漿液中石灰石的殘留，提高亞硫酸鈣的氧化率，減少其余部位亞硫酸鈣沉積后氧化結晶。

6）在吸收塔沖洗水管安裝壓力及流量變送器，方便DCS上監(jiān)控調(diào)整，確保沖洗效果。

5 結論

大型火電廠脫硫吸收塔鼓泡管堵塞需要從設備結構、運行調(diào)整、維護等方面進行論證分析，采取相應措施方可減少鼓泡管堵塞，提高脫硫效率及可靠性。

參考文獻

[1]張慧，齊慶杰，孟璐.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫在我國電廠的應用，能源技術與管理，2007（4）：47-49.

[2]石膏濕法煙氣脫硫技術[M].中國水利水電出版社第1版，2006.

[3]何蘇浩，項光明，姚強.石灰石/石灰—石膏濕法脫硫幾種反應塔的比較[J].電力環(huán)境保護，2009，9（3）.

[4]劉煒.吸收塔漿液濃度對脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的影響[J].2008年全國電力行業(yè)脫硫脫硝技術協(xié)作網(wǎng)年會暨脫硫脫硝企業(yè)CEO論壇論文集.

[5]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(yè)技術開發(fā)，2009（12）.

[6]于潔.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術中常用的幾種吸收塔[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2009（20）.

作者簡介

岑國曉（1978-），男，廣東湛江人，工程師，本科，主要從事大型發(fā)電廠集控運行管理工作。endprint