白泥脱硫系统除雾器结垢的控制

韩 韦

(江苏苏盐井神股份有限公司，江苏 淮安 223200)

井神热电公司三台循环流化床锅炉烟气脱硫引进的南方碱业“利用氨碱厂白泥脱除锅炉烟气二氧化硫制取石膏的方法”专利技术，工艺流程和设备系统构成与传统的石灰石-石膏湿法烟气脱硫类似，脱硫剂采用井神三公司氨碱法制碱形成的废弃物白泥浆液，主要成分有CaCO3、CaSO4、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaCl2、NaCl及少量的酸不溶物。

井神热电5#脱硫塔采用管束式除雾器、6#和7#脱硫塔采用屋脊式除雾器，运行中均存在严重结垢问题。5#塔管束式除雾器结垢严重时会导致引风机出力下降，锅炉被迫降负荷，影响热电对外供电供汽；6#和7#塔屋脊式除雾器结垢严重时会出现模块坍塌，造成净烟道和烟囱内壁严重结垢，塔周围下“石膏雨”。除雾器的严重结垢导致烟气无法合规排放，同时大大增加检修成本，延长检修时间，降低除雾器使用寿命，急需分析结垢的原因并采取合理措施进行控制。

1 实际结垢情况

停炉检修期间对除雾器的结垢情况进行整体检查。5#塔管束式除雾器布置如图1所示，筒内共五层旋流叶片，结垢主要集中在最下两层叶片处，随着运行时间的延长，垢层逐渐累积至承重格栅，最终导致整个格栅结垢严重。通流面积急剧下降，烟气从连接较薄弱的筒体之间穿过，并将筒体上口六角板顶开，导致筒体上口大面积脱焊，筒体之间结垢严重。

图1 管束式除雾器布置示意图

6#、7#塔屋脊式除雾器前期为两层屋脊叶片，除雾器整体结垢严重，多处模块坍塌，冲洗水管断裂。后期，因6#和7#塔除雾器损坏严重，修复难度大，将除雾器整体换新，其最下层为气流分配器，其上为粗除和细除两层屋脊叶片，其结构示意图如图2所示。结垢严重时，气流分配器、粗除叶片之间及其下表面、细除叶片之间及其上表面、除雾器上部塔体均严重结垢，多处模块坍塌，下部气流分配器掉落。结垢较轻时，垢主要分布在气流分配器、粗除下表面及叶片之间。

图2 6#和7#塔屋脊式除雾器结构示意图

2 原因分析

主要从冲洗效果、运行参数控制和检修质量三个方面进行原因分析，冲洗效果的好坏是影响除雾器结垢最主要的原因。

2.1 冲洗效果

2.1.1 冲洗水管断裂

6#和7#塔老除雾器冲洗水管质量较差，管道接口螺纹连接，管道仅简单定位，对管道起不到约束作用，管道承压能力差，频繁出现冲洗水管断裂现象，除雾器长期得不到冲洗，固然结垢坍塌。换新后的冲洗水管在螺纹连接的基础上再进行塑焊，采用U形管夹进行紧固，且管道支架与模块之间的连接更合理。7#塔换新后多个周期均未出现过严重结垢情况，6#塔即使严重结垢坍塌，也未出现冲洗水管断裂现象。

2.1.2 冲洗设备故障

6#和7#塔换新后同样运行4个月，7#塔结垢轻微，6#塔气流分配器掉落，多模块坍塌。对两者的运行情况进行对比分析，最大的差异是6#塔升炉前未做动态冲洗试验，未发现其冲洗水泵存在过电流跳闸故障。多次检修均未处理正常，思想上的麻痹大意，导致6#塔新除雾器在投运初期有二十多天未得到规律有效冲洗，最终导致整个除雾器结垢坍塌。

2.1.3 冲洗喷嘴设计

冲洗喷嘴设计不合理会形成冲洗死区，冲洗死区较大会减小烟气通流面积，增加烟气流速，降低除雾效果，未分离的雾滴被带出除雾器后在重力作用下覆盖在除雾器表面，恶性循环，最终导致严重结垢。6#塔粗除和细除两侧下表面冲洗均存在冲洗死区。因为叶片分布区域模块不对称，冲洗水管不能依中心线布置，只能如图3(a)粗线所示往中心偏移。设计单位设计的喷嘴角度只有冲洗水管依中心线布置时才能保证如图3(b)所示的全覆盖，冲洗水管往中心偏移后设计单位未调整喷嘴角度，导致不对称部分的冲洗覆盖面如图3(c)所示，图3(c)中虚线部分是冲洗死区，运行中得不到冲洗。

图3 6#塔冲洗死区示意图

气流分配器未设置专门的冲洗，依靠两层屋脊的冲洗水下淋。动态试验发现两层屋脊的冲洗水会顺着叶片流至两侧，无法保证气流分配器整体冲淋，存在很大的冲洗死区，气流分配器结垢严重。

2.1.4 冲洗水水质

5#塔多次严重结垢时均发现冲洗水管中残留石膏浆液，冲洗水管的最下两层喷嘴完全被石膏堵死。调查发现，均系运行人员冲洗石膏排出泵时误操作，石膏进入工艺水箱，5#塔冲洗喷嘴直径小，极易堵塞。

5#塔冲洗主管上设有自冲洗过滤器，因我公司检修人员不会检修，此设备自投运起未进行过保养检修，滤网损坏，冲洗水中大量铁锈样杂质进入各个冲洗水管，堵塞最下层喷嘴。

冲洗水水质差是造成5#塔管束式除雾器结垢的主要原因。

2.2 运行参数控制

脱硫塔液位低、氧化风量不足、塔进口烟气量大和烟温高均会加剧除雾器结垢，但影响最大的是塔内高pH运行。

热电的脱硫剂是三公司提供的白泥浆液，其有效成分含量、浆液浓度和颗粒度均达不到设计要求，脱硫效率差。运行人员为保证SO2合规排放，采用连续大量进浆，高pH运行方式，造成循环浆液中钙基大量富余。浆液中富余的钙基被带至除雾器继续与烟气中SO2反应形成CaSO3或者CaSO4的结晶覆盖在叶片表面，这种结晶垢很难被冲洗。

2.3 检修质量

停炉检修时，除雾器叶片垢清理不彻底，叶片表面变得粗糙也是造成除雾器结垢的主要原因。叶片上大量垢彻底清理干净的难度较大，叶片上长期存留未清理干净的垢，这些地方会成为下个周期最先开始结垢的位置。

3 控制措施

根据以上的原因分析，分别从运行、检修和技改三个方面采取控制措施。

3.1 运行方面

做好运行参数调整和监视。pH严格控制在5.2～5.8；加强程控冲洗监视，一方面保证程控系统正常运行，避免出现程控故障不能及时发现的情况，另一方面要监视每个冲洗循环的冲洗流量和压力，保证5#塔冲洗流量不低于100 m3/h，压力不低于380 kPa，6#和7#塔冲洗流量不低于40 m3/h，压力不低于200 kPa。避免出现浆液污染冲洗水的情况。

3.2 检修方面

1)加强设备检修维护。冲洗水泵每半个月切换保养一次、冲洗电动门每半个月整体检查维护一次。pH计每周校验一次。氧化风机每半个月切换一次。

2)停炉检修前做好除雾器清理预案，保证除雾器清理干净。

3.3 技改方面

1)针对6#塔除雾器1、3、7、9四路冲洗喷嘴设计不合理，存在冲洗死区的问题。在1、3、7、9四路每路前后的垂直方向共增加246个喷嘴，四路总增加24个喷嘴。

2)对粗除下表面冲洗管道进行改造，两侧管道前段增加四组喷嘴，每组分别在左右两侧向下45°加设一个喷嘴，中间管道前段增加三组喷嘴，每组分别在左右两侧向下45°加设一个喷嘴，共增加22个喷嘴。

4 实际运行效果

以上对策实施后，6#和7#塔除雾器运行状况很好，运行四个月后整体很干净，仅在气流分配器管壁上有轻微垢，停炉检修时仅需要简单冲洗即可，大大降低检修成本和时间，塔周围无“石膏雨”现象。5#塔冲洗水管因为前期多次拆卸检修已经形成不可逆的损坏，运行四个月后仍有结垢现象，但结垢程度大幅降低，不会影响锅炉带负荷能力。