塔内结垢石灰石湿法脱硫吸收的研究

◎马岳

塔内结垢石灰石湿法脱硫吸收的研究

◎马岳

目前，火电厂的烟气脱硫系统普遍采用石灰石湿法脱硫工艺，它主要的优势在于脱硫效率高，并且适应性也很高，现在，此项工艺的单机容量能够达到1000MW，而且根据统计，在我国拥有300MW的火电厂中，绝大部分都在采用石灰石湿法脱硫技术，不过在运用期间，却存在吸收塔内结垢的问题，从而导致脱硫效率下降。那么下面我们就以我厂两台135MW机组，两个吸收塔为例，来具体讨论一下如何解决这方面的问题。

塔内结垢的形成

湿干结垢

火电厂的烟气脱硫系统，建有“湿一干”交界区，其范围主要是从是能够吸收塔烟气入口处到第一层喷嘴的距离，而这段位置，是很有可能出现结垢的地方，通常被称作“湿一干”结垢，因为CaSO4、CaSO3等是构成浆液的重要物质，如果浆液和墙壁融合的话，那么很多的浆液就会吸附进塔壁里。从而被沉积。此外，因为烟气的温度很高，会让沉积层水会很快的蒸发掉，这样的话，沉积层就能够慢慢的转化为结构致密，就像是水泥的垢。

结晶成垢

CaSO4.2H2O结晶垢一硬垢。石灰石湿法在进行脱硫之后会形成石膏。如果这些石膏的浆液在浓度方面大于溶解度的话，那么石膏会形成晶体，然后析出。如果饱和浓度具有一定程度的情况下，那么石膏就会利用异相成核来存活于晶体的表面。而饱和度具有更大值的情况下，也就是说超过均相成核下的饱和度的话，那么就能够在浆液里构成晶核，这样一来，体积小一些的晶核同样会在塔里形成坚固的垢，此时，当形成石膏结晶的垢以后，就会被称作硬垢。

CaSO3.1/2H2O结晶成垢一软垢。湿法脱硫技术在PH值下运行，如果PH值很高的话，那么浆液中就会构成SO32-的物质，那么这样一来，就很有可能让CaSO3的饱和度超越在均相成核情况下所形成的饱和度，从而在塔壁上形成结晶。而晶核的一点点变大，会逐渐转化成垢层，如此一来，就会出现设备堵塞的情况，从而很难再继续工作下去。而此情况，则被称作软垢。

要是CaSO3没有足够的氧化成分，那么浆液里的CaSO3浓度就会变得很高，在这种情况下，就会析出亚硫酸钙结晶，也就是半水石膏。另外，CaSO3会形成混合结晶体，而且它们还会具有很强大的活性，非常容易吸附在管壁上，并最终形成致密的污垢。

沉积结垢 石灰石湿法脱硫浆液里具有一定成分的悬浮液，而悬浮液具有很多的固态颗粒，要是结构设计工作没有做好，搅拌工作也没有到位的话，那么就会让浆液的流速偏慢，根本无法带动里面的颗粒，这样就很容易引发骨泰颗粒沉积在容器下面的情况。

结构的预防

“湿一干”结垢预防

在设定喷嘴的时候，要对喷嘴做好清洗工作，而清洗的方式有多种，其中连续冲洗和间断冲洗是比较常用的方式，如果采用间断冲洗方式的话，周期通常要短于30min。而冲洗的压力最好保持在0.15MPa，如果压力太大的话，就很有可能出现烟气含湿程度过高的情况。

结晶成垢的预防

硬垢的预防。防止石膏的相对饱和浓度超过140%。如果能够在氧化系统里安装搅拌器的话，就能够让气泡得到较好的分散效果，这样的话，CaSO3和氧化空气就会得到有效的融合，从而让系统氧化率能够超过95%。此外，在吸收塔还没有开始运行的时候，就要往氧化槽里放入足够浓度的石膏浆，然后再放入有机酸添加剂，这样就能够形成阻垢作用。

软垢的预防。想要避免软垢的出现，就一定要掌控好循环槽内的pH值。想要有效的控制循环槽里的CaSO3结晶沉淀的饱和度，那么最好在脱硫浆液里保持一定浓度CaSO3晶粒作为晶种。另外，循环槽里的浆液最好在里面多停留一段时间。

吸收塔垢样品分析

垢样的成分分析

根据对垢样的EDS的研究结果能够知道，钙、氧等元素是垢样的主要成分，同时也具有一定的镁、铝等成分。而对垢样的XRD研究结果表明，CaSO4.2H2O峰值比较大，而CaCO3.H2O峰值则较小。根据对垢样的EDS与垢样的XRD研究表明，垢样主要是由CaSO4.2H2O所构成的。

垢样的EDS会具有其他元素，而且CaSO4.2H2会受到煤、铝等元素的干扰。这主要体现在对晶体结晶成和诱导时间的影响方面。无论是镁还是铝，都会增加结晶时间，而且这两个元素还会让晶体尺寸分布的更加广泛。

垢样的微观形貌分析

利用扫描显微镜对垢样微观形貌进行研究，把垢样进行抛光，然后全部放在样品台上面，并进行认真的观察，能够发现板状形态是吸收塔内结垢的重要构成部分，其洁净效果很好，同时，很多的聚集体上面全部含有板状颗粒。

光面和断面进行比较的话能够发现，光面具有很多的小颗粒，同时结晶尺寸也不是很大，之所以出现这种情况，主要是因为光面和浆液融合的关系。此外，在对光面和浆液进行观察的时候，角度上也存在一定的差异，这也是出现微观形貌的主要原因。

通过以上内容我们能够了解到，在我国拥有300MW的火电厂中，绝大部分都在采用石灰石湿法脱硫技术，不过在运用期间，却存在吸收塔内结垢的问题，从而导致脱硫效率下降。而想要解决这方面的问题，就一定要做好有关“湿一干”结垢以及软垢的预防工作，同时还要对垢样的成分以及垢样的微观形貌做好分析工作。因此在今后的工作中，相关工作者要积极努力，争取制定出更为完善的方案，从而让塔内结垢石灰石湿法脱硫吸收的研究水平迈向一个新的高度。

（作者单位：广东省粤泷发电有限责任公司）

在采用石灰石湿法脱硫技术的时候，吸收塔内结垢是此项技术需要解决的问题。本文主要以两台燃煤火力发电厂135MW机组，一台机组一个吸收塔来研究。有除尘除灰系统，在脱硫旁路挡板取消的情况下，以两个吸收塔为例，并从吸收塔内各种垢体的形成原因、危害以及防止方法为角度，来具体的讨论一下塔内结垢石灰石湿法脱硫吸收的研究工作。