大型火电厂脱硫烟气鼓泡管堵塞的原因及防范策略

摘 要 本文简要对石灰石-石膏湿法烟气脱硫吸收塔鼓泡管结垢的原因进行理论分析，并依据台山电厂某台600MW机组A级检修中发现吸收塔鼓泡管堵塞的实际情况从设备结构、运行调整方面进行详细分析，然后提出脱硫运行中防治结垢的措施，提高脱硫系统运行的可靠性。

关键词 结垢；鼓泡管；堵塞

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0135-02

烟气脱硫技术是国际上火电厂广泛采用控制SO2的成熟技术。主流的脱硫技术为石灰石―石膏湿法脱硫技术。在国内外燃煤电厂中，该技术占总烟气脱硫的85%左右[1]，并有逐年增加的趋势。随着该技术胡广泛应用，实际运行中容易出现脱硫吸收塔鼓泡管结垢等现象，需研究分析并加于防范。

1 结垢的理论分析

1.1 吸收塔下甲板沉积结垢

鼓泡式吸收塔结构复杂，分上下甲板隔层，隔层间烟气都携带有大量从烟气冷却器和塔内来的浆液，在隔层甲板上就容易形成沉积结垢。尤其是下甲板，经过烟气冷却器喷嘴喷出的吸收塔浆液呈伞雾头从高处垂直落下，然后收集在浆液收集斗后经4根下降管流回吸收塔，被冷却后的烟气还从吸收塔原烟气室烟气鼓泡管喷射进入吸收塔反应浆液中[2]。由于进入吸收塔原烟气室的烟气还携带着很多石膏浆液，这个石膏浆液就会沉积在下甲板的表面，长时间积累，变成较硬的沉积结垢物，慢慢把鼓泡管堵塞。

1.2 吸收塔内部湿-干交替环境下结垢

浆液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飞灰中含有硅、铁、铝等物质，这些物质具有较大的粘度，当浆液碰撞到塔壁、支撑管、升气管、鼓泡管等部位时，它们中的部分便会粘附于这些位置壁面而沉降下来。同时，由于烟气具有较高温度，加快沉积层水分的蒸发，使沉积层逐渐形成结构致密，类似于水泥的硬垢[3]。

1.3 石膏结晶结垢

当石膏终产物超过悬浮液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积。当相对饱和浓度达到一定值时，石膏将按异相成核作用在悬浮液中已有的晶体表面上生长。当饱和度达到更高值，即大于引起均相成核作用的临界饱和度时，就会在浆液中形成新的晶核，此时，微小晶核也会在塔内表面上生成并逐步成长结成坚硬的结构物质[4]。

硫酸钙结晶物质在吸收塔内部容易形成硬垢，而亚硫酸钙结晶物质在吸收塔内部容易形成软垢。

CaSO3·1/2H2O在水中的溶解度只有0.0043g/100gH2O（18℃）。湿法脱硫装置在较高的pH值下运行时，由于吸收塔内吸收的SO2在浆液中所存在SⅣ离子主要以SO32-形式存在，极易使亚硫酸钙的饱和度达到并超过其形成均相成核作用所需的临界饱和度，而在塔壁和部件表面上结晶，随着晶核长大，形成很厚的垢层，很快就会造成设备堵塞而无法持续运行。这种垢物呈叶状，柔软，形状易变，称为软垢。

相对来讲，亚硫酸钙结垢需要在高pH值下才能产生，鼓泡塔正常运行情况下基本不会发生pH值超过6的情况，因此软垢相对要少。

2 机组检修烟气鼓泡管堵塞情况

该厂6OOMW 4号机组停机检修时发现脱硫吸收塔甲板上石膏堆积严重，鼓泡管内壁结垢堵塞严重。本次检查完全堵死的有220根，结垢在一半以上的有80根，其余均有不同程度的结垢。正是因为大量的鼓泡管堵塞，造成吸收塔鼓泡管实际烟气流通面积大幅减小，增大烟气流通吸收塔的阻力，从而增大脱硫系统烟气阻力，脱硫旁路档板差压高居不下，严重影响脱硫安全、经济运行。

3 鼓泡管结垢堵塞原因具体分析

3.1 冲洗水管断裂、冲洗水管喷嘴结垢堵塞

鼓泡塔内下甲板的结垢大部分为沉积结垢。造成沉积结垢的主要原因是上下甲板冲洗水管道断裂造成大面积的甲板得不到有效冲洗。下甲板上石膏沉积结垢与结晶结垢共同作用后将加剧堵塞情况。上甲板底部的石膏主要是软垢粘接和烟气中携带的石膏沉积，当冲洗水断裂时，不仅容易造成上甲板底部和升气管外壁结垢，还容易造成下甲板堵塞。因为当上部的结晶物质过大而无法粘接牢固后，大块的结垢物掉落下来会砸坏冲洗水管道和堵塞部分鼓泡管。

3.2 冲洗水管道布置不合理，造成局部无法冲洗

由于吸收塔为圆形，冲洗水管道为直管，存在一些边角冲洗间隔大，冲洗不到位。没有冲洗干净的地方极容易粘积石膏，然后结垢形成结垢物生在床，长久结垢物就会越积越大，面积越来越广，然后堵塞鼓泡管。

3.3 冲洗水喷嘴堵塞

冲洗水喷嘴由于水质差，滤网过滤精度不足或损坏，工艺水管内腐蚀形成的垢污脱落均容易造成喷嘴堵塞，喷嘴堵塞后会造成冲洗不足而沉积结垢堵塞。

3.4 石膏结晶结垢

当石膏终产物超过悬浮液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积[5]。当相对饱和浓度达到一定值时，石膏极容易生成难溶性物质。检查鼓泡管底部也存在结垢堵塞，这个部位完全沉浸在浆液中，结晶物质完全是结晶黏附所致。结晶物黏附强度大，结晶坚硬，极难清理。

3.5 运行人员操作调整不当

运行人员在调整吸收塔液位时，存在长时未对吸收塔下甲板进行冲洗现象，造成下甲板的沉积物不能及时冲洗清除，给下甲板表面石膏结垢创造条件，加快鼓泡管堵塞速度。

4 防止鼓泡塔结垢堵塞的策略

4.1 鼓泡管结垢治理建议

对鼓泡式吸收塔的安全经济运行危害最大的是鼓泡管内外部的结垢。鼓泡管内部结垢是结晶结垢、干-湿界面结垢、沉积结垢三种同时作用。由于进入吸收塔入口烟道的温度测点一般都在55℃以下，因此鼓泡管内部的结垢主要是结晶结垢，以硬垢为主，沉积结垢为辅。因此对于鼓泡管内部的结垢主要是控制吸收塔内部浆液氧化程度，尽量保证氧化风量，使亚硫酸钙在浆池底部反应完全。鼓泡管外部的结垢主要是结晶结垢，并且结垢物主要是软垢。由于鼓泡管外部未设计冲洗水，因此鼓泡管外部的结垢只能靠自身重力使其滑落。建议要尽量保持低浓度运行，使结垢能够在水份带动下自流滑落下来[6]。endprint

4.2 上下甲板结垢治理

上下甲板结垢主要是沉积结垢和部分结晶结垢。沉积结垢的原因主要是冲洗不足，管道破损，喷嘴堵塞，冲洗压力偏低，管道布置不合理。日常运行中可以通过控制冲洗压力、流量、频率来控制。在检修期间对冲洗水管道和喷嘴仅喷射实验检查管道和喷嘴缺陷。对于设计不合理的地方进行重新布管和喷嘴，改进冲洗效果。

4.3 冲洗水系统控制

1）运行中监控冲洗水压力和流量是否正常，阀门是否有内漏，滤网是否有堵塞，确保水质合格及合理的冲洗频率。

2）机组停运后检查各个部位的结垢情况，对沉积严重的部位要进行分析，检查喷嘴是否堵塞、脱落、断裂，检查冲洗水管道是否断裂、堵塞。在机组启动前要进行喷射实验，确认各个喷嘴喷射正常。

3）检查分析冲洗水系统设计和布置是否合理，对布置不合理的要进行重新布管和增加喷嘴，确保每个部位均能冲洗到。

4.4 运行过程中参数控制

1）运行中关注氧化风的流量，确保氧化充分。

2）控制吸收塔浆液浓度，尽量按照低于15wt%参数进行控制，以减少沉积结垢和增加结晶结垢的几率。

3）控制石灰石品质，减少石灰石中杂质，特别是黑色粘稠物质。

4）严格监控烟气冷却泵的运行，发现烟气冷却器管道堵塞或是入口滤网堵塞及时处理，保证烟气冷却器对烟气的冷却效果，减少脱硫入口支撑、升气管外壁、烟道壁面、鼓泡管内壁等部位的干湿界面结垢。

5）吸收塔浆液PH值尽量控制低于5状况运行，减少浆液中石灰石的残留，提高亚硫酸钙的氧化率，减少其余部位亚硫酸钙沉积后氧化结晶。

6）在吸收塔冲洗水管安装压力及流量变送器，方便DCS上监控调整，确保冲洗效果。

5 结论

大型火电厂脱硫吸收塔鼓泡管堵塞需要从设备结构、运行调整、维护等方面进行论证分析，采取相应措施方可减少鼓泡管堵塞，提高脱硫效率及可靠性。

参考文献

[1]张慧，齐庆杰，孟璐.石灰石-石膏湿法烟气脱硫在我国电厂的应用，能源技术与管理，2007（4）：47-49.

[2]石膏湿法烟气脱硫技术[M].中国水利水电出版社第1版，2006.

[3]何苏浩，项光明，姚强.石灰石/石灰—石膏湿法脱硫几种反应塔的比较[J].电力环境保护，2009，9（3）.

[4]刘炜.吸收塔浆液浓度对脱硫系统安全、经济运行的影响[J].2008年全国电力行业脱硫脱硝技术协作网年会暨脱硫脱硝企业CEO论坛论文集.

[5]李玉兰，曹建保.石灰石—石膏湿法脱硫中结垢堵塞等问题的探讨[J].企业技术开发，2009（12）.

[6]于洁.石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术中常用的几种吸收塔[J].内蒙古科技与经济，2009（20）.

作者简介

岑国晓（1978-），男，广东湛江人，工程师，本科，主要从事大型发电厂集控运行管理工作。endprint