杜子勛，鄭保貴

（華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255000）

0 引言

煙氣脫硫是控制二氧化硫污染的主要措施，石灰石-石膏濕法脫硫技術是當今煙氣脫硫的主流技術之一。除霧器是煙氣脫硫系統(tǒng)中非常重要的核心裝置，用于經吸收塔洗滌后分離煙氣攜帶的液滴，除霧器除霧效率的高低和壓降的大小直接影響到脫硫后煙氣的“干凈”程度。本文以某熱電廠為例，該電廠6號機組曾因為二級吸收塔除霧器堵塞問題，根據(jù)文獻［1］提到的減緩結垢的優(yōu)化方案對二級塔進行了技術調整。調整后，問題依然沒有得到最根本的解決，針對這一難題進行了進一步分析和研究。

1 問題查找

2018年，對該熱電廠6號機組脫硫二級吸收塔進行改造，將吸收塔塔體抬高4.9 m，吸收塔出口煙道由側出改為頂出，除霧器更換為三級屋脊式除霧器，最上級噴淋層中心線與最底層除霧器間距提高為3 m。完成改造后點火啟動機組，并對除霧器出口霧滴含量進行檢測。在鍋爐蒸發(fā)量1 000 t／h情況下，經檢測，實際霧滴濃度為 22 mg／Nm3（標態(tài)，干基，6%O2），符合除霧器出口煙氣中的霧滴濃度設計值≤25 mg／Nm3（標態(tài)，干基，6%O2）。 但 6 號機組脫硫二級吸收塔除霧器壓差仍持續(xù)升高，如圖1所示。除霧器堵塞問題仍然沒有得到較好解決。

圖1 6號機組二級塔除霧器壓差歷史曲線

2 原因分析

該電廠聯(lián)合電力研究院環(huán)化專業(yè)技術人員到現(xiàn)場進行異常情況排查，對6號機組二級塔除霧器堵塞的誘因進行逐一分析處理。根據(jù)文獻［2］中提到的石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)除霧器結垢原因的分析，綜合評定后，對除霧器進行了檢查分析。

2.1 在線檢查除霧器堵塞情況

文獻［3］提出煙氣偏流原因導致的吸收塔內結垢以及煙氣偏流對除霧器的影響。為此，打開最下層除霧器下方塔壁沖洗水管預留孔進行在線觀察，發(fā)現(xiàn)最下層除霧器表面附著了大面積黑色晶體狀硬質垢狀物，南側除霧器表面垢狀物僅發(fā)生在除霧器葉片間，附著厚度約為1 cm；吸收塔北側除霧器表面垢狀物為成片連接，覆蓋除霧器迎風側葉片，垢樣厚度約為2 cm。在線取樣發(fā)現(xiàn)吸收塔北側除霧器垢狀物比南側堅硬，且該硬垢采用除霧器沖洗水無法沖掉。

2.2 對吸收塔漿液進行過濾和化驗

對該電廠5號和6號機組一、二級吸收塔漿液進行取樣，對漿液依次進行過濾、烘干。并對5號和6號機組二級吸收塔漿液濾出物表觀進行檢查，發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯區(qū)別，烘干后的漿液濾出物連同在線取得的除霧器垢樣，送往山東省分析測試中心進行電鏡掃描，對樣品微觀形貌進行檢測，檢測結果顯示，6號機組二級吸收塔石膏結晶異常，為片狀結晶。

2.3 檢查除霧器沖洗情況

現(xiàn)場調閱該電廠6號二級吸收塔當年5月30日至8月6日期間除霧器沖洗情況，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場除霧器實際執(zhí)行沖洗水頻次為第一層除霧器下層沖洗60 s／240 min，第一層除霧器上層沖洗 60 s／240 min；第二層除霧器下層沖洗60 s／240 min，第二層除霧器上層沖洗 60 s／480 min；第三層除霧器下層沖洗60 s／480 min。按此沖洗水頻次，除霧器壓差從90 Pa逐漸上漲到253 Pa。根據(jù)文獻［4］煙氣帶水的原因分析及對策，8月9日，修改除霧器沖洗頻次為第一層除霧器下層沖洗60 s／120 min，第一層除霧器上層沖洗60 s／90 min；第二層除霧器下層沖洗60 s／240 min，第二層除霧器上層沖洗 60 s／480 min；第三層除霧器下層沖洗60 s／360 min。嚴格按照廠家提供的沖洗水邏輯進行沖洗，沖洗水壓力一直維持在0.2～0.3 MPa、流量為 110～147 m3／h，符合沖洗要求。

2.4 原煙氣粉塵測試

8月21日，電力研究院技術人員對該電廠6號機組靜電除塵器出口煙塵濃度進行測試，考察脫硫塔入口煙塵濃度，測試結果顯示除塵器出口實測煙塵濃度約為60 mg／m3，滿足吸收塔入口煙塵濃度200 mg／m3的設計要求。

通過以上的分析、調查、研究、論證，該電廠得出以下兩點導致6號機組二級吸收塔除霧器堵塞的主要原因：

1）6號機組二級吸收塔漿液一開始沒有石膏晶種，硫酸鈣達到飽和時，會按照均相成核作用自己形成晶核。這種晶核很小，在溶液中不易形成晶體，導致石膏結晶不正常，當這種晶核附著在吸收塔內構件（如吸收塔壁、支撐梁、除霧器等）表面上后會逐步生成為堅硬垢。

2）6號機組二級塔入口SO2濃度偏低，氧化風機一直處于開啟狀態(tài)，在吸收塔反應區(qū)生成的亞硫酸鈣，在氧化區(qū)幾乎可以完全被氧化為硫酸鈣。由于二級吸收塔漿液較稀，當硫酸鈣濃度逐漸升高，達到過飽和時，發(fā)生均相結晶現(xiàn)象。

綜合以上原因得出，6號機組二級吸收塔內硬垢形成的主要原因是由于塔內漿液密度過低、二級塔入口SO2濃度偏低且氧化風機始終處于運行狀態(tài)，導致吸收塔內發(fā)生結晶現(xiàn)象，長時間附著于吸收塔內構件，逐漸形成硬垢。該電廠通過技術研究，決定利用現(xiàn)有資源，利用一級吸收塔漿液提升二級吸收塔漿液密度。

3 技術整改實施

針對上述原因，該電廠制定了相應的改造方案，以及后續(xù)的運行實施方案：

1）在停機前，按照廠家除霧器順控邏輯進行沖洗，同時對6號機組脫硫系統(tǒng)的運行方式進行調整。在滿足凈煙氣SO2排放的情況下，盡量不運行二級脫硫塔噴淋層，以減少漿液攜帶量。待一級脫硫塔4層噴淋層全部運行后，再開啟二級脫硫塔噴淋層，循環(huán)泵組合方式優(yōu)先級別依次為2+0，3+0，4+0，4+1和4+2，最大限度降低6號機組二級塔的結垢程度。

2）在停機后，首先對除霧器進行人工沖洗，再次投入運行時，要按照廠家除霧器順控邏輯進行沖洗。其次，在停機過程中，對6號機組兩個吸收塔進行改造，實現(xiàn)一、二級吸收塔漿液互通。當二級塔入口SO2濃度較低時，適當降低二級塔漿液pH值，促進碳酸鈣、亞硫酸鈣的溶解，減少碳酸鈣顆粒在除霧器表面的沉積。

9月30日，該電廠利用機組調停機會，組織專業(yè)力量對6號機組一級吸收塔石膏排出泵出口管路進行改造，將原有的6號石膏排出泵至渣漿池管路改為至6號機組二級吸收塔管路，實現(xiàn)6號機組一級塔和二級塔的互聯(lián)互通。在一級吸收塔不投石膏脫水系統(tǒng)的情況下，通過一級吸收塔石膏排出泵將一級吸收塔漿液排至二級吸收塔，通過二級吸收塔強制循環(huán)泵將二級吸收塔漿液排至一級吸收塔，通過這種方式來提高二級吸收塔漿液密度維持在1 020～1 040 kg／Nm3， 保證二級塔石膏正常結晶，避免硫酸鈣過度飽和，形成附著在除霧器上的硬垢。改造管道系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 一級吸收塔石膏排出泵至二級吸收塔管道圖

4 效果對比

10月4日，該電廠6號機組一級塔和二級塔互聯(lián)互通改造完成。當月機組啟動至今，對此次改造后的除霧器進行了重點追蹤觀察，在鍋爐蒸發(fā)量不超過1 000 t／h的情況下，6號機組二級吸收塔除霧器差壓始終維持在150 Pa以內，滿足規(guī)程規(guī)定的除霧器壓差性能保證值在一個檢修周期內（一年內）不超過300 Pa的要求，改造效果明顯。改造前后除霧器對比圖如圖3所示。

圖3 改造前后除霧器對比圖

5 結語

通過改造解決了影響設備安全運行的主要問題，達到了預期效果和目的。對除霧器堵塞問題有了更深刻的認識，進一步鞏固了取得的成果，該電廠6號機組二級吸收塔除霧器堵塞研究改造項目的成功應用，突破了電力行業(yè)對雙塔雙循環(huán)濕法脫硫二級塔除霧器結垢的固有認知和思維。同時合理利用系統(tǒng)現(xiàn)有設備管道，改造費用較低，為電力行業(yè)其他機組的脫硫系統(tǒng)改造提供了借鑒經驗。