石灰石–石膏湿法脱硫吸收塔结垢分析及预防措施

摘  要：在石灰石-石膏湿法脱硫系统应用过程中，结垢是导致其稳定性下降的一个重要问题。本文以某发电厂所应用的330兆瓦机组烟气脱硫一级塔和除雾器出现的严重结垢的问题为基础，阐述结垢对脱硫工作产生的较大影响，并且对该问题进行深入分析，阐述相应的处理措施，以供参考。

关键词：脱硫;吸收塔;结垢;预防措施

1 石灰石-石膏湿法脱硫收塔结垢的影响

当前石灰石-石膏湿法脱硫技术应用较为广泛，是烟气脱硫的主要技术，具有适用煤种范围广、吸收剂来源广泛、技术较为成熟而且脱硫效率高等诸多优点，但是在实际应用过程中会产生一系列问题，比如说，因为工艺均采用浆状物料、脱硫系统尤其是吸收塔容易结垢，最终造成系统的运行受到影响。吸收塔内部结垢不但会造成系统出现阻力增加、脱硫效果下降、塔内烟气流速不均等问题。

2 吸收塔结垢的主要原因

通过综合分析发现吸收塔结垢主要有三大原因，首先是湿干结垢。因为烟气的蒸发作用导致大量的浆液在塔壁上沉积。这种结垢方式主要出现在吸收塔烟机入口位置到底层喷嘴之间。另外强制氧化系统的氧化风管出口位置也会出现这种结垢。其次为结晶结垢。在浆液饱和浓度超过引起晶相成核作用的凝结饱和度时，石膏就会形成一些微小晶核。在塔内表面逐步出现坚硬的垢，在硫酸钙的饱和度超过沉积作用，凝结饱和度时就会逐步在塔壁上形成软垢。第三为沉积结垢。这种结垢主要是因为系统不合理、搅拌不充分所导致的，主要是浆液的流速逐步减慢，无法将浆液当中的颗粒夹带出来，最终导致固体颗粒在容器和管道底部逐步沉积下来[1]。

3 案例分析

3.1 垢样分析

某公司的330兆瓦机组脱硫系统主要使用的是石灰石-石膏湿法双塔双循环工艺路线。2016年9月该机组在投入运行之后较为稳定，在17年9月停机检查过程中，出现了一级吸收塔浆液区大量石灰沉积物堆积等情况，而且这种沉积的情况分布严重不均，少则一两米，高则六七米，沉积物将A---C浆液循环泵以及脉冲悬浮喷嘴等堵塞，吸收塔干湿交接位置以及下部的支架、塔臂等位置都出现了严重的结垢现象，对这些结垢物进行分析发现主要是松软的石膏。

依照结垢的具体情况进一步取样分析，吸收塔塔壁、一级除雾器及喷嘴当中的沉积物主要元素含量如下表所示。通过分析发现吸收塔的沉积物具有复杂的结垢，除了有石膏晶体外，还有一些锰、硅元素，甚至还有大量的氟元素。除雾器沉积物当中涉及的成分非常复杂，主要为硫酸钙盐，与此同时，除雾器喷嘴当中还有大量的沉积物，这些沉积物以含铁的氧化物为主[2]。

3.2结垢原因分析

3.2.1 氧化效果差

通过检查发现，脉冲悬浮母管和一根支管出现断裂等情况，主要是因为脉冲悬浮器的母管和支管断裂造成脉冲悬浮系统无法有效的工作，不能充分的搅拌吸收浆液池当中的溶液，这就导致池中溶液的浓度不均，造成氧化效果下降，产生了大量的石膏沉积，最终导致塔内出现严重的石膏结垢的现象。另外由于氟化镁、氟化钙等硬化剂的使用，造成塔内结垢物当中还有大量的氟，整体呈坚硬状，有灰黑色烟气，当中有大量没有充分氧化的浆液在除雾器当中再次氧化，最终影响吸收塔塔壁和除雾器的工作，出现大面积结垢等现象。

3.2.2 除雾器喷嘴堵塞

通过检查分析发现一级除雾器无法有效工作，两端出现明显的堵塞现象，而且这种情况比中部还要严重，在通过问题分析后，检查对应冲洗水喷嘴发现出现堵塞严重位置区域的喷嘴都已无法正常工作旋开，冲洗水喷嘴，发现大量的沉积物[3]。

3.2.3 浆液参数的影响

具体分析吸收塔塔壁的结垢物可以发现塔壁沉积物当中的成分非常复杂，除了有石膏晶体之外，还有大量的硅、镁和氟元素，通过调查分析发现吸收塔浆液氟浓度控制范围要求在每升500毫克以内，氟化钙是硬化剂，主要作用在于固化碳酸钙等物质，所以氟化物的存在量较大，可能会导致结晶较为坚硬，结晶体生长到一定厚度时很容易脱落而堵塞，下表为氟化钙、氟化镁等化合物的物质溶度积，通过下表分析发现，该厂塔壁当中各样成分的含氟量较大。

4 处理及防范措施

对以上情况进行分析，发现吸收塔在16年9月投入使用开始就出现了脉冲悬浮泵压力下降等问题，初始值从原来的0.3兆帕下降到最后的0.15兆帕，由此可以发现该系统在运行过程中出现了设备故障。对增压风机电流曲线进行分析，增压风机电流曲线出现了明显增大等情况，投产初期就出现了脉冲悬浮泵压力下降等问题，但是没有及时采取措施进行控制。在一年带病运行的过程中，导致了严重的石膏堆积现象[4]。

4.1 加强运维管理

需要重视加强检查，采取合适的防护措施，以便保证系统安全运行。每过一段时间进行除雾器的检查，通过手工方式对其进行清洗。尤其需要注意在脱硫系数参数明显异常的情况下，需要针对性地进行检查，加强维护管理工作，及时记录脱硫系统初次启动以及正常运行过程中的具体数据参数，对除雾器的冲洗压力、压差、流量等参数进行检查，及时发现异常，并且通知相关人员进行处理。在检修过程中需要及时对阀门内漏、阀门故障等问题进行控制，保证除雾器能够正常工作。

4.2 合理控制运行参数，一级塔ph值一般控制在5左右，如果出现ph值大幅度波动会严重影响系统的运行，吸收塔塔浆液需要控制在每立方米1100公斤左右，可以适当添加一定的乙二酸等缓释剂，以便使吸收塔塔壁及塔内结垢的情况得到控制。

4.3 增加对浆液 F^- 浓度的分析

需要重视对浆液当中氟浓度的分析，从脱硫工艺水水质、石灰石和燃煤等当中查找氟含量过高等问题，防止由于氟等元素含量过高而造成氟铝络合物增多，最终导致浆液中毒等现象[5]。

结束语

总而言之，电力系统非常复杂，在湿法脱硫系统运行过程中，往往会出现结晶结垢的问题，需要采取针对性的措施进行处理，在设备运行过程中需要严密监控运行参数，控制浆液的质量、浓度、石膏浆液的停留时间、ph值、浆液的悬浮浓度等，以便使结垢的情况得到有效控制，确保系统能够稳定运行。

参考文献

[1] 李文鼎， 高惠华， 蔡文丰. 石灰石–石膏湿法脱硫吸收塔結垢分析及预防措施[J]. 发电与空调， 2019（1）.111-112.

[2] 吴亚朝. 石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔结垢分析及预防措施[J]. 城市周刊， 2019， 000（039）：P.96-96.

[3] 付红亮. 石灰石——石膏湿法脱硫吸收塔结垢原因分析与防治[J]. 福建建材， 2016（10）：12-14.

[4] 王晓谦. 发电厂石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统结垢原因分析及对策[C]// 电力行业节能环保论坛暨技术应用交流会. 中国电力企业联合会;粉煤灰综合利用网， 2015.

[5] 王伟峰， 李达志， 张东普，等. 湿式石灰石—石膏法烟气脱硫运行中结垢分析[C]// 2010年全国冶金安全环保学术交流会论文集. 2010.

作者简介：

姚亚委（1995—），男，汉，河南省周口市太康县，本科，研究方向：烟气脱硫