噴淋管堵塞分析報告終版武漢凱迪

1、吸收塔結(jié)垢、噴淋管堵塞分析報告一、 概況2011年10月29日，由于電廠存煤不足，2#機組停爐，并對吸收塔進(jìn)行檢修，檢修過程中發(fā)現(xiàn)，吸收塔塔壁、托盤、支撐梁等存在嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象；吸收塔底部有大量石膏漿液沉積；第一層噴淋層超過半數(shù)的噴嘴和管道完全被石膏漿液堵死，其它各層也有部分堵塞現(xiàn)象。吸收塔漿池結(jié)垢位置主要為液面以下，形狀為蜂窩狀，顏色為黑色，垢的結(jié)構(gòu)疏松，與塔壁連接不是很緊密，用手即可捏碎，碎片中含有大量的砂狀顆粒；吸收塔托盤下部結(jié)垢形狀為鐘乳石狀，顏色為黑色，結(jié)構(gòu)疏松，與托盤粘附不是很牢固；塔上部結(jié)垢主要位置為噴淋層下部，最上層噴淋層與除霧器之間位置，形狀為鐘乳石狀，顏色為黑色，表面光亮，與

2、噴淋層及塔壁連接不牢固，輕輕敲擊即可取下，結(jié)垢內(nèi)含有大量樹葉等雜質(zhì)。詳見照片1） 托盤結(jié)垢照片12） 托盤結(jié)垢照片23） 支撐梁結(jié)垢4） 吸收塔漿池內(nèi)漿液沉積15） 吸收塔漿池內(nèi)漿液沉積26） 沉淀的石膏固體7） 吸收塔壁結(jié)垢8） 噴嘴堵塞照片19） 噴嘴堵塞照片2二、工作過程11月7日到達(dá)脫硫現(xiàn)場，對塔內(nèi)結(jié)垢位置進(jìn)行詳細(xì)勘察，并對不同位置結(jié)垢進(jìn)行取樣，具體為吸收塔漿池區(qū)塔壁結(jié)垢垢樣、托盤結(jié)垢垢樣、噴淋管底部結(jié)垢垢樣、吸收塔上部塔壁結(jié)垢垢樣。同時根據(jù)現(xiàn)場噴嘴切除情況，對第一層噴淋層管道堵塞情況進(jìn)行了詳細(xì)勘察，堵塞管道分布見下圖：為了找出結(jié)垢的原因，在現(xiàn)場與業(yè)主進(jìn)行了深入的探討，詳細(xì)了解運行情況

3、，并調(diào)取了脫硫系統(tǒng)運行的DCS記錄、電廠關(guān)于石灰石成分分析報告、石膏成分分析報告、吸收塔內(nèi)漿液分析報告等資料，將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析。三、結(jié)垢樣品分析將現(xiàn)場提取的結(jié)垢樣品送武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院進(jìn)行成分分析，具體成分如下表：序號項目含量備注1CaSO4.2H2O87.03%2CaSO3.1/2H2O6.2%3CaCO%0.72%4Fe0.73%5Si2.37%6酸不溶物3.41%7有機碳0.16mg/g8油0.37mg/g根據(jù)化驗結(jié)果分析，垢體內(nèi)含有一定的油和有機碳，說明造成塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因就是投油燃燒時油燃燒不充分的產(chǎn)物粘附在塔內(nèi)，造成結(jié)垢。根據(jù)電廠提供的5月10月的鍋爐投油助燃數(shù)據(jù)

4、顯示，在5月20日5月28日、6月3日6月4日、6月26日7月18日、8月14日8月15日、8月21日9月20日期間，由于機組負(fù)荷較低，煤質(zhì)較差，為了保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，經(jīng)常性投油助燃。正常吸收塔結(jié)垢垢體顏色基本與石膏本體顏色接近，但本項目所有垢體均為黑色，從結(jié)垢顏色、外形、電廠投油燃燒記錄以及分析報告等綜合分析，可判斷造成塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因為煙氣中含有大量有機物造成的。四、吸收塔底部石膏沉積原因分析根據(jù)巴威公司設(shè)計規(guī)范，對于噴槍式氧化空氣管，由于吸收塔攪拌器在保持吸收塔漿液不沉積的情況下還要將噴槍噴出的氧化空氣打散，均勻分布在吸收塔漿池內(nèi)，吸收塔攪拌器的比功率為0.040.1左右，瑞金電廠氧化

5、空氣采用噴槍式，吸收塔攪拌器比功率為0.1；對于管網(wǎng)式氧化空氣管，通過分布管氧化空氣能夠均勻分布在吸收塔漿池內(nèi)，因此吸收塔攪拌器只需保持塔內(nèi)漿液不沉積即可，吸收塔攪拌器的比功率為0.020.06；陽邏一期項目吸收塔比功率為0.05；珞璜一期吸收塔攪拌器比功率為0.045；本項目2#機組共設(shè)置5臺37KW攪拌器，吸收塔漿池容積為3388m3，攪拌器比功率為0.055。攪拌器比功率接近設(shè)計規(guī)范的上限值，因此本項目攪拌器選型沒有問題。造成吸收塔漿池沉積的主要原因如下：1）根據(jù)沉淀石膏固體照片和到吸收塔內(nèi)觀察噴淋層梁下部結(jié)垢固體看，石膏固體中含有草棍、樹葉和毛發(fā)等雜物，此部分雜物通過石灰石帶人系統(tǒng)內(nèi)，

6、由于有上述的雜物存在，硫酸鈣很容易在上面結(jié)晶，并且容易形成大塊的石膏固體。同時從塔壁和托盤底部脫落的大塊垢體落到漿池內(nèi)，攪拌器無法保證大塊的石膏固體懸浮，最終會沉積在塔底。2）根據(jù)吸收塔攪拌器保護(hù)停運的工藝條件，當(dāng)吸收塔液位低于3m時，吸收塔攪拌器必須停運，而此時吸收塔內(nèi)還有大量的20%濃度的石膏漿液，到吸收塔內(nèi)漿液全部排空，還需要很長一段時間，在此期間內(nèi)吸收塔攪拌器停止運行，石膏漿液中的石膏會迅速的沉積下來，最終在塔內(nèi)形成大量的石膏堆積現(xiàn)象。根據(jù)珞璜電廠運行經(jīng)驗，在保持20%濃度的石膏漿液排空的情況下，在漿液排空后，塔內(nèi)會有大量的石膏固體沉積，為了減少排空后塔內(nèi)石膏清除工作量，現(xiàn)在珞璜電廠在

7、每次吸收塔需要排空檢修時，在吸收塔攪拌器停運之前，需要將塔內(nèi)20%濃度的石膏漿液稀釋到5%左右，這樣在吸收塔完全排空后，在吸收塔底部只有大約200mm左右的石膏固體沉積，大大減少了石膏清運的工作量。3）在運行過程中有一臺或幾臺攪拌器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致吸收塔攪拌器不能正常運行，也會造成塔內(nèi)石膏沉積。4）經(jīng)與電廠人員溝通，在運行過程中由于石灰石旋流器旋流子故障，有大部分大顆粒的石灰石固體進(jìn)入吸收塔，由于石灰石顆粒密度大，很難被攪拌器懸浮，會很快沉積在吸收塔底，從現(xiàn)場清理過程中發(fā)現(xiàn)，石膏固體中含有大量的石灰石顆粒，塔壁結(jié)垢中也含有大量的石灰石顆粒，因此造成塔內(nèi)大量石膏沉積的原因為大量的石灰石顆粒進(jìn)入吸收

8、塔造成的。5）建議電廠定期化驗石灰石中SiO2的含量，如果石灰石中SiO2的含量過高，由于SiO2的硬度高，不能被磨機磨損，就會有大量的SiO2顆粒狀固體進(jìn)入吸收塔，最終在塔內(nèi)沉積。五、噴淋管堵塞原因分析本項目2#機組共設(shè)置5臺漿液循環(huán)泵，2A2E的漿液循環(huán)泵電流分別為67A、72A、67A、77A、95A，根據(jù)運行數(shù)據(jù)在5月底，漿液循環(huán)泵B、C、E電流明顯下降，造成循環(huán)泵電流下降的原因主要是漿液循環(huán)泵流量降低，引起循環(huán)泵流量降低的主要原因為噴淋管堵塞。造成噴淋管堵塞的原因主要如下：1）吸收塔內(nèi)大塊結(jié)垢脫落后，通過循環(huán)管道吸入口后進(jìn)入循環(huán)泵，部分沒有被循環(huán)泵葉輪打碎的大塊固體通過噴淋管進(jìn)入噴嘴

9、，由于噴嘴尺寸為100mm，大塊固體無法通過噴嘴排出，最終導(dǎo)致噴嘴所在支管堵塞，見噴嘴堵塞照片1、2，同時從噴淋管堵塞位置分布圖紙也可以看出，有的噴淋管支管內(nèi)并沒有石膏沉積，只是噴嘴所連接的管道完全堵死，由此可以確定噴淋管和噴嘴堵塞是由于大塊垢塊堵塞造成的。2）石灰石帶入系統(tǒng)內(nèi)的草棍、樹葉和毛發(fā)等雜質(zhì)，當(dāng)硫酸鈣在雜質(zhì)上結(jié)晶后，會形成大塊的石膏固體，也是造成噴淋管堵塞的原因之一。3）石灰石帶入系統(tǒng)內(nèi)的還有大量的泥土、砂等雜質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)很容易沉積，也是造成管道堵塞的主要原因之一。五、塔內(nèi)結(jié)垢原因分析根據(jù)結(jié)垢樣品成分分析，樣品中含有一定量的油和油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物，油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物顏色為黑

10、色，具有很大的黏性，是造成塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因。1）吸收塔漿池結(jié)垢，吸收塔漿液池內(nèi)的大顆粒石灰石固體表面吸附了油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物，具有一定的黏性，在攪拌器的作用下，與塔壁碰撞，會有一部分粘附在塔壁上，造成結(jié)垢。2）托盤結(jié)垢，托盤底部結(jié)垢主要為煙氣中攜帶的油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物粘附在托盤下部，隨著投油時間的增長，下部結(jié)垢會越積越多，形成鐘乳石形狀的垢體，托盤上部表面結(jié)垢原因為，在運行過程中托盤表面會有一定高度的液膜，由于漿液中含有油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物，增加了漿液的黏度，會有部分石膏粘附在托盤表面，造成結(jié)垢。3）噴淋層結(jié)垢原因，石膏正常情況下的結(jié)垢，在噴淋層管道的四周均會產(chǎn)生，但本項目只

11、在噴淋管的底部產(chǎn)生結(jié)垢，主要是煙氣中攜帶的油燃燒不充分產(chǎn)生的有機物粘附在噴淋管下部，隨著投油時間的增長，下部結(jié)垢會越積越多，形成鐘乳石形狀的垢體。除霧器結(jié)垢原因與噴淋管相同。吸收塔內(nèi)結(jié)垢機理及主要影響因素一、垢的形成機理1、“濕干”結(jié)垢的形成在吸收塔煙氣入口處至第一層噴嘴之間，以及最后一層噴淋層與煙氣出口之間的塔壁面，屬于“濕一干”交界區(qū)，這部分最容易結(jié)垢，屬于“濕干”結(jié)垢。由于漿液中含有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)漿液碰撞到塔壁時，它們中的部分便會粘附于塔壁而沉降下來。同時，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

12、形成結(jié)構(gòu)致密，類似于水泥的硬垢。2、結(jié)晶成垢2.1、硬垢的形成對于有石膏生成的漿液，當(dāng)石膏終產(chǎn)物超過懸浮液的吸收極限，石膏就會以晶體的形式開始沉積。當(dāng)相對飽和濃度達(dá)到一定值時，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。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，就會在漿液中形成新的晶核，此時，微小晶核也會在塔內(nèi)表面上生成并逐步成長結(jié)成堅硬垢淀，從而析出作為石膏結(jié)晶的垢捌。2.2、軟垢的形成CaSO31/2H2O在水中的溶解度只有0.0043g100gH2O(18)。濕法脫硫裝置在較高的PH值下運行時，由于吸收塔內(nèi)吸收的SO2在漿液中所存在4價S離子主要以SO32形式存在

13、，極易使亞硫酸鈣的飽和度達(dá)到并超過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，隨著晶核長大，形成很厚的垢層，很快就會造成設(shè)備堵塞而無法運行下去。這種垢物呈葉狀，柔軟，形狀易變，稱為軟垢。美國EPA和TVA的中試結(jié)果表明，對于利用石灰石作為脫硫劑的濕式脫硫系統(tǒng)，當(dāng)pH>6.2時，仍會發(fā)生軟垢堵塞。在大多數(shù)實際的石灰石脫硫系統(tǒng)中，氣液接觸后的pH值很少超過6.0，故石灰石脫硫系統(tǒng)比較少發(fā)生軟垢堵塞。2.3、石灰系統(tǒng)中的再碳酸化問題在石灰系統(tǒng)中，較高pH值下煙氣中的CO2的再碳酸化，使得CaCO3過飽和，生成石灰石沉積物，一般煙氣中，CO2的濃度達(dá)l0以上，是SO2濃度的50

14、l00倍。美國EPA和TVA的實驗證明，當(dāng)進(jìn)口漿液的PH9時，CO2的再碳酸化作用是顯著的。所以，無論從生成軟垢的角度還是從CO2的再碳酸化作用的角度，石灰系統(tǒng)漿液的進(jìn)口pH>9時一定會結(jié)垢。3、沉積結(jié)垢的形成石灰石石灰濕法脫硫漿液是一種含有固體顆粒的懸浮液，如果由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、攪拌不充分、管道內(nèi)流速過低等原因，造成漿液流速過低，不足以夾帶其中的顆粒，就會引起固體顆粒沉積而堆積在容器底部或管道上。二、影響結(jié)垢的因素1）Cl-/Mg2+的影響：CaSO4溶解度隨Cl-/Mg2+濃度的升高均增大,Cl-濃度的升高加快了CaSO4的結(jié)垢速度,而Mg2+濃度變化對結(jié)垢速度無明顯影響。通過吸收

15、塔漿液品質(zhì)分析記錄上數(shù)據(jù)顯示，410月份，Cl-濃度最高值為5月份，測量值為7575PPM，最低值為9月份，測量值為2146PPM，設(shè)計值為20000PPM，Cl-濃度均低于設(shè)計值，因此Cl-濃度不是造成本項目結(jié)垢的主要原因。2）PH值影響：過飽和度與PH值升高均會增大CaSO4的結(jié)垢速度,pH值高于5后,結(jié)垢速度顯著加快。通過SEM分析發(fā)現(xiàn),過飽和度與PH值升高后,硫酸鈣晶粒的生長速率變快,其形狀由棒狀發(fā)展為片狀,晶粒的結(jié)合更加緊密。根據(jù)吸收塔漿液品質(zhì)分析記錄上數(shù)據(jù)，吸收塔漿液PH值平均值達(dá)到6.0，5月6月平均值達(dá)到6.2；根據(jù)DCS數(shù)據(jù)，在線測量的吸收塔漿液PH值平均值達(dá)到5.7，5月6

16、月平均值達(dá)到5.9；根據(jù)石灰石-石膏法脫硫的運行經(jīng)驗，吸收塔漿池內(nèi)PH值應(yīng)控制在5.5左右，以上兩個測量結(jié)果均高于正常值，噴淋管開始堵塞也是從5月底左右開始的，因此PH值偏高是造成本項目塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因之一。3）飛灰的影響：飛灰可顯著增加結(jié)垢速度，隨著飛灰量增加，結(jié)垢速度也增加。經(jīng)過對樣品的電子能譜和X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，飛灰中的玻璃體在硫酸鈣結(jié)垢過程中具有重要作用，導(dǎo)致垢淀中的硫酸鈣晶體發(fā)生嚴(yán)重的晶格畸變，也使?jié){液中析出的石膏晶體發(fā)生明顯的聚晶現(xiàn)象。飛灰的活性越高，對結(jié)垢的促進(jìn)作用越明顯。針對其活性的研究發(fā)現(xiàn)，隨飛灰粒徑減小，活性增大，玻璃體含量越高，化學(xué)活性越高，其對硫酸鈣結(jié)垢促進(jìn)作用更加

17、顯著。從吸收塔壁結(jié)垢顏色看，垢體為黑色晶體，可能含有大量飛灰，因此建議電廠加強對原煙氣入口煙塵含量的測量，并定期化驗飛灰成分。4）液氣比的影響：液氣比對塔內(nèi)結(jié)垢也有一定的影響，液氣比越大，塔內(nèi)結(jié)垢的可能性越小，液氣比越小，塔內(nèi)結(jié)垢的可能性越大。本項目含硫量為3.2%，設(shè)計液氣比為14L/Nm3；珞璜三期設(shè)計含硫量為4.06%，設(shè)計液氣比為16.9L/Nm3；陽邏一期設(shè)計含硫量為2.8%，設(shè)計液氣比為14.1L/Nm3；瑞金電廠設(shè)計含硫量為1.5%，設(shè)計液氣比為10.1L/Nm3；本項目液氣比設(shè)計在合理范圍內(nèi)，因此，設(shè)計方面不存在問題；根據(jù)DCS數(shù)據(jù)分析，5月份、6月份漿液循環(huán)泵2C長時間停運，

18、但液氣比也在15L/Nm3以上，因此液氣比不是造成本項目結(jié)垢的主要原因。5）煙氣溫度的影響：煙氣溫度過高，會將石膏漿液中的水分迅速蒸發(fā)，造成石膏晶體析出，引起結(jié)垢。本項目設(shè)計煙氣溫度為135，根據(jù)DCS數(shù)據(jù)，在5月份原煙氣入口溫度普遍高于140，最高時達(dá)到150，煙氣溫度偏高，也是造成塔壁、托盤結(jié)垢的原因之一。6）負(fù)荷波動的影響：機組負(fù)荷短時間內(nèi)波動較大或入口SO2含量波動較大的情況下，運行人員為保證脫硫效率，會大量的向吸收塔內(nèi)補充石灰石漿液，會引起吸收塔內(nèi)短時間內(nèi)PH遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計值，引起石膏漿液品質(zhì)的惡化，根據(jù)DCS數(shù)據(jù)，5月份左右原煙氣入口SO2濃度經(jīng)常在600010000之間波動，因此負(fù)

19、荷變化較大也是造成結(jié)垢的原因之一。7）吸收塔漿液密度的影響：吸收塔漿液密度過高，會引起漿液沉積結(jié)垢。從吸收塔漿液品質(zhì)分析記錄上數(shù)據(jù)顯示，4月份5月份吸收塔漿液密度基本上在1200kg/m3以上，吸收塔漿液密度設(shè)計值為1150kg/m3，因此漿液密度過高也是造成本項目結(jié)垢的原因之一。8）亞硫酸鈣的影響：亞硫酸鈣濃度過高，會加快吸收塔結(jié)垢速度。吸收塔漿池內(nèi)亞硫酸鈣濃度設(shè)計值為808mg/l，根據(jù)吸收塔漿液品質(zhì)分析記錄，亞硫酸鈣濃度超過2000 mg/l時為氧化風(fēng)機停運，氧化不充分造成，在氧化風(fēng)機4臺全部運行情況下，亞硫酸鈣濃度均在設(shè)計值以下，因此亞硫酸鈣濃度不是造成塔內(nèi)結(jié)垢的主要原因。石膏中亞硫酸鈣設(shè)計含量為0.2%，根據(jù)石膏品質(zhì)分析記錄，亞硫酸鈣含量均在0.2%以下，說明吸收塔漿池內(nèi)亞硫酸鈣被充分氧化，氧化空氣流量滿足設(shè)計要求，沒有問題。9）吸收塔漿液中雜質(zhì)的影響：硫酸鈣結(jié)晶過程中首先在不規(guī)則的表面上析出，形成石膏晶體