脱硫滤液箱沉积原因分析及处理对策

摘 要：火电厂脱硫系统浆液箱一般都设计有浆液搅拌器，但是一些滤液箱、废水箱等含固体颗粒物较少的则一般不设计安装搅拌器。在实际应用过程中，经常发生滤液箱和废水箱内石膏或污泥沉积导致泵入口管道堵塞，泵产生汽蚀，泵不出力，长时间运行导致溢流和泵损坏等问题。为解决滤液箱和废水箱浆液沉积的问题，需要采用一种更为简单可靠、投入低的改造方法对系统进行简单改进。现主要对脱硫滤液箱浆液沉积原因进行分析，提出了采用回流搅拌措施的对策，对解决国内同类型系统浆液沉积问题具有一定的指导意义。

关键词：浆液沉积;回流;搅拌

0    引言

台山电厂1～2号机和3～5号机脱硫石膏脱水系统各设计有一台滤液箱，收集真空皮带脱水机的滤液水，通过滤液泵输送至1～5号机脱硫吸收塔和除雾器冲洗及石灰石制浆系统补水。滤液箱未设计安装搅拌器。

1    原因分析

为最大限度降低锅炉燃烧产生的烟气中二氧化硫对环境的影响，台山电厂机组建设时同步配套建设脱硫系统，其中1～5号机组采用日本荏原公司设计的石灰石-石膏湿法鼓泡塔烟气脱硫技术。烟气中的二氧化硫在脱硫吸收塔内与吸收剂石灰石浆液反应后生成石膏浆液，经石膏脱水系统脱除水分后排放到石膏仓外送。日本荏原公司在设计时考虑滤液水无细颗粒浆液，因此滤液箱未设计安装搅拌器。

而实际运行中，石膏脱水后的滤液水经常有细颗粒的石膏和污泥进入滤液箱，导致浆液沉积，滤液泵入口管道堵塞，进而发生滤液泵产生汽蚀及泵不出力等现象，长时间运行将直接导致滤液箱溢流和滤液泵损坏。

改造前主要采用人工定期清理方式，每月清理一次，每次需要一天时间，在此期间需要停运1～5号机的石膏脱水系统，严重影响脱硫系统的安全稳定运行，且检修清理工作耗费人力、物力较大，容易造成泵通流件损坏。

当发生滤液箱底部石膏沉积问题时，主要采用停运石膏脱水系统、人工清理的方法，该方法耗费的人力、物力、财力较大。另外，由于清理期间需要停运石膏脱水系统，也严重影响了脱硫系统的安全稳定运行。

由于结垢造成的设备卡涩可能导致设备零部件损坏，如果多台设备同时故障可能导致系统退出运行，因此需研究如何防止真空泵结垢问题，同时为其他设备防止结垢的研究打下基础。

2    治理对策

滤液箱设计两台泵，无搅拌器。为解决浆液沉积问题，常规方法会加装机械搅拌器。搅拌器运行维护成本较高，故障时影响系统可靠性。如在原有的箱体上加装搅拌器，其中电缆铺设和箱体加固的工作量巨大，设备费用投入太高。经反复研究，最终确定通过加装一套简单、可靠、投入低的回流喷射搅拌系统解决上述问题。

2.1    喷射装置构成及原理

喷射装置由与滤液箱壁面焊接在一起的短管、喷射管、节流孔板和回流管等部件组成（图1）。节流孔板的孔径应选择在管径的一半左右为宜，为确保效果，也可多制作几个不同孔径的节流孔板，一一测试，测试时应尽量保持回流阀全开，不影响泵出口压力和系统流量。测试用节流孔板可以用普通钢板制作。在测试确定节流孔板尺寸后，应选用C276一类的哈氏合金材料制作节流孔板，厚度在3～5 mm均可。

由于节流后浆液冲刷严重，因此喷射管应选用C276一类的耐磨耐腐蚀的哈氏合金材料制作。喷射管长度应大于与滤液箱相连的短管，以防止回流浆液对短管和滤液箱箱体的冲刷，同时深入滤液箱内壁也能增强搅拌效果。喷射管的内径应稍大于节流孔板的孔径，管壁和厚度可选择在3～4 mm，法兰厚度可选择在5～6 mm，均为非标加工制作件。通过喷射装置，泵出口的高压滤液水高速喷射进入滤液箱起到搅拌作用，可以防止滤液箱内杂质沉积。

2.2    布置型式

2.2.1    单回流喷射搅拌装置

对于直径小于6 m的滤液箱，可安装单回流喷射搅拌装置，如图2所示。一般滤液箱设计有两台泵，一用一备，也有设计三台泵的，两用一备。在滤液泵出口母管上，接出一个回流管，安装一个阀门8，在滤液箱侧面靠近底部约0.5 m高度位置（一般低于泵入口管高度）开孔，安装喷射装置9。

2.2.2    双回流對冲喷射搅拌装置

对于容量较大的滤液箱（直径超过6 m），可以选用双侧回流对冲搅拌。两套回流管及喷射装置选用相同规格尺寸的管道和节流孔板，由于双侧回流流量大，节流孔板的孔径可以较单侧回流的小一些。两侧回流对冲搅拌安装时将两个喷射装置沿中心线错开布置，两股滤液水在喷射管内喷出，在滤液箱内形成切向旋流，使浆液在内部旋流，增强了搅拌效果。双回流对冲喷射搅拌系统图和实物图如图3所示。

3    效果分析

台山电厂两台滤液箱均完成回流喷射搅拌系统安装，总费用为1万元。未安装喷射装置前，平均每个月每台滤液箱需要清理1次，耗费6个工作日。滤液箱回流喷射搅拌系统安装完成后，两台滤液箱均未发生滤液沉积故障，每年节约人工费0.03×2×6×12=4.32万元，因此未来5年可直接产生约20万元的收益（未包含泵检修备件及人工费用）。

若安装两台滤液箱机械搅拌器，备件约20万元，电机功率5.5 kW，每年按8 000 h运行时间计算，节约电费约为4.4万kWh×0.3元/kWh×2=2.64万元，加装回流喷射搅拌系统初期投入与加装机械搅拌器相比节约19万元。

此项改造已在台山电厂1～5号机脱硫系统两台滤液箱和两台废水箱成功应用，使用效果良好。回流喷射搅拌装置安装以后，滤液箱和废水箱未发生浆液沉积和泵堵塞损坏情况，提高了脱硫系统的运行可靠性，减少了检修维护成本。此项目有效解决了浆液沉积问题;系统简单可靠，改造完毕基本免维护，无操作;相对加装搅拌器而言，改造的备件材料少且人工成本低;在不影响泵出力的情况下，少量回流，在系统用户不使用浆液时，能有效防止泵出口憋压，能使泵运行更可靠;运行能耗低。

4    结语

此改造方案主要是在滤液泵出口母管上设计和安装回流管、回流阀，通过喷射装置将浆液高速射流至滤液箱底部，用高速流动的浆液对滤液箱内的浆液进行搅拌，具有系统简单、改造成本低、无须维护、适应性强等优点。

该方案对于无搅拌器的低含固量（低于5%）滤液箱均可安装采用。对于已经安装机械搅拌器的低含固量浆液箱，也可以加装此套回流喷射装置替代机械搅拌器，节约机械搅拌器的运行电耗和维护成本，搅拌效果可通过节流孔板和喷射装置的不同布置来调整，适合在国内电力系统及其他行业同类型系统设备上推广，收益率高，应用前景广阔。

[参考文献]

[1] 徐宝东.烟气脱硫工艺手册[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 曾庭华，杨华，廖永进，等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008.

收稿日期：2021-04-07

作者简介：江国兵（1979—），男，安徽石台人，硕士研究生，工程师，主要从事脱硫和化学设备点检工作。