摘 要 本文簡(jiǎn)要對(duì)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫吸收塔鼓泡管結(jié)垢的原因進(jìn)行理論分析，并依據(jù)臺(tái)山電廠某臺(tái)600MW機(jī)組A級(jí)檢修中發(fā)現(xiàn)吸收塔鼓泡管堵塞的實(shí)際情況從設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行調(diào)整方面進(jìn)行詳細(xì)分析，然后提出脫硫運(yùn)行中防治結(jié)垢的措施，提高脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞 結(jié)垢；鼓泡管；堵塞

中圖分類(lèi)號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0135-02

煙氣脫硫技術(shù)是國(guó)際上火電廠廣泛采用控制SO2的成熟技術(shù)。主流的脫硫技術(shù)為石灰石―石膏濕法脫硫技術(shù)。在國(guó)內(nèi)外燃煤電廠中，該技術(shù)占總煙氣脫硫的85%左右[1]，并有逐年增加的趨勢(shì)。隨著該技術(shù)胡廣泛應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行中容易出現(xiàn)脫硫吸收塔鼓泡管結(jié)垢等現(xiàn)象，需研究分析并加于防范。

1 結(jié)垢的理論分析

1.1 吸收塔下甲板沉積結(jié)垢

鼓泡式吸收塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分上下甲板隔層，隔層間煙氣都攜帶有大量從煙氣冷卻器和塔內(nèi)來(lái)的漿液，在隔層甲板上就容易形成沉積結(jié)垢。尤其是下甲板，經(jīng)過(guò)煙氣冷卻器噴嘴噴出的吸收塔漿液呈傘霧頭從高處垂直落下，然后收集在漿液收集斗后經(jīng)4根下降管流回吸收塔，被冷卻后的煙氣還從吸收塔原煙氣室煙氣鼓泡管?chē)娚溥M(jìn)入吸收塔反應(yīng)漿液中[2]。由于進(jìn)入吸收塔原煙氣室的煙氣還攜帶著很多石膏漿液，這個(gè)石膏漿液就會(huì)沉積在下甲板的表面，長(zhǎng)時(shí)間積累，變成較硬的沉積結(jié)垢物，慢慢把鼓泡管堵塞。

1.2 吸收塔內(nèi)部濕-干交替環(huán)境下結(jié)垢

漿液中含有CaSO4、CaSO3、CaCO3及飛灰中含有硅、鐵、鋁等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有較大的粘度，當(dāng)漿液碰撞到塔壁、支撐管、升氣管、鼓泡管等部位時(shí)，它們中的部分便會(huì)粘附于這些位置壁面而沉降下來(lái)。同時(shí)，由于煙氣具有較高溫度，加快沉積層水分的蒸發(fā)，使沉積層逐漸形成結(jié)構(gòu)致密，類(lèi)似于水泥的硬垢[3]。

1.3 石膏結(jié)晶結(jié)垢

當(dāng)石膏終產(chǎn)物超過(guò)懸浮液的吸收極限，石膏就會(huì)以晶體的形式開(kāi)始沉積。當(dāng)相對(duì)飽和濃度達(dá)到一定值時(shí)，石膏將按異相成核作用在懸浮液中已有的晶體表面上生長(zhǎng)。當(dāng)飽和度達(dá)到更高值，即大于引起均相成核作用的臨界飽和度時(shí)，就會(huì)在漿液中形成新的晶核，此時(shí)，微小晶核也會(huì)在塔內(nèi)表面上生成并逐步成長(zhǎng)結(jié)成堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)物質(zhì)[4]。

硫酸鈣結(jié)晶物質(zhì)在吸收塔內(nèi)部容易形成硬垢，而亞硫酸鈣結(jié)晶物質(zhì)在吸收塔內(nèi)部容易形成軟垢。

CaSO3·1/2H2O在水中的溶解度只有0.0043g/100gH2O（18℃）。濕法脫硫裝置在較高的pH值下運(yùn)行時(shí)，由于吸收塔內(nèi)吸收的SO2在漿液中所存在SⅣ離子主要以SO32-形式存在，極易使亞硫酸鈣的飽和度達(dá)到并超過(guò)其形成均相成核作用所需的臨界飽和度，而在塔壁和部件表面上結(jié)晶，隨著晶核長(zhǎng)大，形成很厚的垢層，很快就會(huì)造成設(shè)備堵塞而無(wú)法持續(xù)運(yùn)行。這種垢物呈葉狀，柔軟，形狀易變，稱(chēng)為軟垢。

相對(duì)來(lái)講，亞硫酸鈣結(jié)垢需要在高pH值下才能產(chǎn)生，鼓泡塔正常運(yùn)行情況下基本不會(huì)發(fā)生pH值超過(guò)6的情況，因此軟垢相對(duì)要少。

2 機(jī)組檢修煙氣鼓泡管堵塞情況

該廠6OOMW 4號(hào)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)脫硫吸收塔甲板上石膏堆積嚴(yán)重，鼓泡管內(nèi)壁結(jié)垢堵塞嚴(yán)重。本次檢查完全堵死的有220根，結(jié)垢在一半以上的有80根，其余均有不同程度的結(jié)垢。正是因?yàn)榇罅康墓呐莨芏氯斐晌账呐莨軐?shí)際煙氣流通面積大幅減小，增大煙氣流通吸收塔的阻力，從而增大脫硫系統(tǒng)煙氣阻力，脫硫旁路檔板差壓高居不下，嚴(yán)重影響脫硫安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 鼓泡管結(jié)垢堵塞原因具體分析

3.1 沖洗水管斷裂、沖洗水管?chē)娮旖Y(jié)垢堵塞

鼓泡塔內(nèi)下甲板的結(jié)垢大部分為沉積結(jié)垢。造成沉積結(jié)垢的主要原因是上下甲板沖洗水管道斷裂造成大面積的甲板得不到有效沖洗。下甲板上石膏沉積結(jié)垢與結(jié)晶結(jié)垢共同作用后將加劇堵塞情況。上甲板底部的石膏主要是軟垢粘接和煙氣中攜帶的石膏沉積，當(dāng)沖洗水?dāng)嗔褧r(shí)，不僅容易造成上甲板底部和升氣管外壁結(jié)垢，還容易造成下甲板堵塞。因?yàn)楫?dāng)上部的結(jié)晶物質(zhì)過(guò)大而無(wú)法粘接牢固后，大塊的結(jié)垢物掉落下來(lái)會(huì)砸壞沖洗水管道和堵塞部分鼓泡管。

3.2 沖洗水管道布置不合理，造成局部無(wú)法沖洗

由于吸收塔為圓形，沖洗水管道為直管，存在一些邊角沖洗間隔大，沖洗不到位。沒(méi)有沖洗干凈的地方極容易粘積石膏，然后結(jié)垢形成結(jié)垢物生在床，長(zhǎng)久結(jié)垢物就會(huì)越積越大，面積越來(lái)越廣，然后堵塞鼓泡管。

3.3 沖洗水噴嘴堵塞

沖洗水噴嘴由于水質(zhì)差，濾網(wǎng)過(guò)濾精度不足或損壞，工藝水管內(nèi)腐蝕形成的垢污脫落均容易造成噴嘴堵塞，噴嘴堵塞后會(huì)造成沖洗不足而沉積結(jié)垢堵塞。

3.4 石膏結(jié)晶結(jié)垢

當(dāng)石膏終產(chǎn)物超過(guò)懸浮液的吸收極限，石膏就會(huì)以晶體的形式開(kāi)始沉積[5]。當(dāng)相對(duì)飽和濃度達(dá)到一定值時(shí)，石膏極容易生成難溶性物質(zhì)。檢查鼓泡管底部也存在結(jié)垢堵塞，這個(gè)部位完全沉浸在漿液中，結(jié)晶物質(zhì)完全是結(jié)晶黏附所致。結(jié)晶物黏附強(qiáng)度大，結(jié)晶堅(jiān)硬，極難清理。

3.5 運(yùn)行人員操作調(diào)整不當(dāng)

運(yùn)行人員在調(diào)整吸收塔液位時(shí)，存在長(zhǎng)時(shí)未對(duì)吸收塔下甲板進(jìn)行沖洗現(xiàn)象，造成下甲板的沉積物不能及時(shí)沖洗清除，給下甲板表面石膏結(jié)垢創(chuàng)造條件，加快鼓泡管堵塞速度。

4 防止鼓泡塔結(jié)垢堵塞的策略

4.1 鼓泡管結(jié)垢治理建議

對(duì)鼓泡式吸收塔的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行危害最大的是鼓泡管內(nèi)外部的結(jié)垢。鼓泡管內(nèi)部結(jié)垢是結(jié)晶結(jié)垢、干-濕界面結(jié)垢、沉積結(jié)垢三種同時(shí)作用。由于進(jìn)入吸收塔入口煙道的溫度測(cè)點(diǎn)一般都在55℃以下，因此鼓泡管內(nèi)部的結(jié)垢主要是結(jié)晶結(jié)垢，以硬垢為主，沉積結(jié)垢為輔。因此對(duì)于鼓泡管內(nèi)部的結(jié)垢主要是控制吸收塔內(nèi)部漿液氧化程度，盡量保證氧化風(fēng)量，使亞硫酸鈣在漿池底部反應(yīng)完全。鼓泡管外部的結(jié)垢主要是結(jié)晶結(jié)垢，并且結(jié)垢物主要是軟垢。由于鼓泡管外部未設(shè)計(jì)沖洗水，因此鼓泡管外部的結(jié)垢只能靠自身重力使其滑落。建議要盡量保持低濃度運(yùn)行，使結(jié)垢能夠在水份帶動(dòng)下自流滑落下來(lái)[6]。endprint

4.2 上下甲板結(jié)垢治理

上下甲板結(jié)垢主要是沉積結(jié)垢和部分結(jié)晶結(jié)垢。沉積結(jié)垢的原因主要是沖洗不足，管道破損，噴嘴堵塞，沖洗壓力偏低，管道布置不合理。日常運(yùn)行中可以通過(guò)控制沖洗壓力、流量、頻率來(lái)控制。在檢修期間對(duì)沖洗水管道和噴嘴僅噴射實(shí)驗(yàn)檢查管道和噴嘴缺陷。對(duì)于設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行重新布管和噴嘴，改進(jìn)沖洗效果。

4.3 沖洗水系統(tǒng)控制

1）運(yùn)行中監(jiān)控沖洗水壓力和流量是否正常，閥門(mén)是否有內(nèi)漏，濾網(wǎng)是否有堵塞，確保水質(zhì)合格及合理的沖洗頻率。

2）機(jī)組停運(yùn)后檢查各個(gè)部位的結(jié)垢情況，對(duì)沉積嚴(yán)重的部位要進(jìn)行分析，檢查噴嘴是否堵塞、脫落、斷裂，檢查沖洗水管道是否斷裂、堵塞。在機(jī)組啟動(dòng)前要進(jìn)行噴射實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)各個(gè)噴嘴噴射正常。

3）檢查分析沖洗水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置是否合理，對(duì)布置不合理的要進(jìn)行重新布管和增加噴嘴，確保每個(gè)部位均能沖洗到。

4.4 運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)控制

1）運(yùn)行中關(guān)注氧化風(fēng)的流量，確保氧化充分。

2）控制吸收塔漿液濃度，盡量按照低于15wt%參數(shù)進(jìn)行控制，以減少沉積結(jié)垢和增加結(jié)晶結(jié)垢的幾率。

3）控制石灰石品質(zhì)，減少石灰石中雜質(zhì)，特別是黑色粘稠物質(zhì)。

4）嚴(yán)格監(jiān)控?zé)煔饫鋮s泵的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)煙氣冷卻器管道堵塞或是入口濾網(wǎng)堵塞及時(shí)處理，保證煙氣冷卻器對(duì)煙氣的冷卻效果，減少脫硫入口支撐、升氣管外壁、煙道壁面、鼓泡管內(nèi)壁等部位的干濕界面結(jié)垢。

5）吸收塔漿液PH值盡量控制低于5狀況運(yùn)行，減少漿液中石灰石的殘留，提高亞硫酸鈣的氧化率，減少其余部位亞硫酸鈣沉積后氧化結(jié)晶。

6）在吸收塔沖洗水管安裝壓力及流量變送器，方便DCS上監(jiān)控調(diào)整，確保沖洗效果。

5 結(jié)論

大型火電廠脫硫吸收塔鼓泡管堵塞需要從設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行調(diào)整、維護(hù)等方面進(jìn)行論證分析，采取相應(yīng)措施方可減少鼓泡管堵塞，提高脫硫效率及可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]張慧，齊慶杰，孟璐.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫在我國(guó)電廠的應(yīng)用，能源技術(shù)與管理，2007（4）：47-49.

[2]石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社第1版，2006.

[3]何蘇浩，項(xiàng)光明，姚強(qiáng).石灰石/石灰—石膏濕法脫硫幾種反應(yīng)塔的比較[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009，9（3）.

[4]劉煒.吸收塔漿液濃度對(duì)脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響[J].2008年全國(guó)電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)協(xié)作網(wǎng)年會(huì)暨脫硫脫硝企業(yè)CEO論壇論文集.

[5]李玉蘭，曹建保.石灰石—石膏濕法脫硫中結(jié)垢堵塞等問(wèn)題的探討[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2009（12）.

[6]于潔.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)中常用的幾種吸收塔[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009（20）.

作者簡(jiǎn)介

岑國(guó)曉（1978-），男，廣東湛江人，工程師，本科，主要從事大型發(fā)電廠集控運(yùn)行管理工作。endprint