關(guān)于脫硫吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢的危害分析及措施

關(guān)于脫硫吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢的危害分析及措施

石灰石-石膏濕法脫硫裝置汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢，是石灰石-石膏濕法脫硫工藝中的常見問題。汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢不但會(huì)造成汲取塔設(shè)備的損壞，危及脫硫裝置的安全運(yùn)行，同時(shí)會(huì)給脫硫裝置的安全檢修帶來極大的安全隱患。

本文以脫硫運(yùn)行閱歷為基礎(chǔ)，分析了汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的緣由，提出了相應(yīng)的解決措施。望對脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)整及特別分析起到肯定的參考作用。

1.概述

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前火電廠應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最成熟的煙氣脫硫技術(shù)，采納“一爐一塔”配置，以石灰石為脫硫汲取劑，副產(chǎn)品為商品石膏。

該工藝石膏的形成過程及脫除過程：

（1）石灰石漿液在汲取塔中與煙氣逆流洗滌，脫除煙氣中的二氧化硫，在汲取塔漿液中形成小顆粒的半水亞硫酸鈣；

（2）利用氧化風(fēng)機(jī)供應(yīng)的氧化風(fēng)將其強(qiáng)制氧化成二水硫酸鈣，并在漿液中析出結(jié)晶。

（3）利用石膏排出泵將石膏漿液送至石膏旋流器，進(jìn)行石膏的一級(jí)預(yù)脫水，細(xì)顆粒的石膏漿液溢流返回汲取塔，大顆粒的石膏漿液送至真空皮帶脫水機(jī)；

（4）漿液通過真空皮脫水機(jī)后，形成含水量小于10%的石膏，輸送至石膏庫外運(yùn)。

2023年9月在實(shí)際運(yùn)行維護(hù)過程中發(fā)覺#2汲取塔內(nèi)壁消失厚度20-40mm質(zhì)地堅(jiān)硬、黑色的垢層，脫落后的垢層分布在汲取塔底部，堵塞石膏排出泵入口濾網(wǎng)、循環(huán)漿液泵入口濾網(wǎng)、汲取塔底部排放口。未脫落的垢層依附在汲取塔內(nèi)壁，給檢修工作帶來極大的安全隱患。

2.汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的表現(xiàn)及主要成分

汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的表現(xiàn)為：在汲取塔內(nèi)壁及其構(gòu)件上形成一層質(zhì)地堅(jiān)硬、光滑、緊密的黑色垢層。

3.汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的危害

（1）在汲取塔內(nèi)壁及其構(gòu)件上結(jié)垢，造成構(gòu)件彎曲變形、脫落，降低使用壽命，增加檢修維護(hù)工作量。

（2）在管道內(nèi)壁結(jié)垢，造成管道堵塞。質(zhì)地較硬的結(jié)垢體加速管道磨損及堵塞，降低設(shè)備使用壽命，增加檢修維護(hù)工作量。

（3）質(zhì)地堅(jiān)硬的結(jié)垢層脫落時(shí)，損壞防腐涂層，加速設(shè)備腐蝕、造成設(shè)備塔體滲漏。脫落時(shí)砸向汲取塔內(nèi)的氧化風(fēng)管、支架，汲取塔內(nèi)攪拌器葉片及軸，造成設(shè)備損壞，增加檢修維護(hù)工作量。

（4）脫落的結(jié)垢層散落在汲取塔底部，造成汲取塔石膏排出泵入口濾網(wǎng)堵塞，造成脫水系統(tǒng)無法正常連續(xù)投運(yùn)，導(dǎo)致汲取塔石膏漿液密度上升。

（5）脫落的結(jié)垢層在漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)處積累，堵塞漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)。在漿液循環(huán)泵抽吸力的作用下，結(jié)垢體會(huì)卡死在濾網(wǎng)網(wǎng)上，循環(huán)泵停運(yùn)后無法通過反沖洗去除。石膏晶體會(huì)在漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)生長、沉積，導(dǎo)致濾網(wǎng)流通量下降，造成漿液循環(huán)泵氣蝕無法運(yùn)行，危及脫硫裝置的安全運(yùn)行。

（6）小的結(jié)垢體會(huì)通過漿液循環(huán)泵輸送至漿液噴淋層，在此過程中會(huì)加速漿液循環(huán)泵葉輪的磨損，造成噴嘴堵塞堵塞、脫落，噴淋層堵塞等。

4.汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的緣由分析

通過化驗(yàn)分析可知，汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢主要成分是CaSO4.2H2O，是石膏垢。其形成機(jī)理為：石膏漿液中的CaSO4過飽和度超過肯定值時(shí)，石膏晶體就會(huì)在懸浮液內(nèi)已經(jīng)存在的石膏晶體上生長。相對過飽和度達(dá)到某一更高值時(shí)，就會(huì)形成晶核，同時(shí)石膏晶體會(huì)在其他物質(zhì)表面生長，導(dǎo)致汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢，經(jīng)長時(shí)間緩慢生長形成石膏垢層。

詳細(xì)緣由分析：

（1）石膏漿液中的CaSO4過飽和度過大。

較高的石膏漿液濃度，使溶液中石膏過飽和度過大，是形成石膏垢的主要緣由。#2塔石膏漿液濃度要求掌握在15%-23%，但實(shí)際運(yùn)行中脫水系統(tǒng)出力不足，#2塔石膏漿液濃度基本維持在25%-28%，電廠燃燒高硫煤時(shí)，石膏漿液濃度一度達(dá)到30%。

（2）石膏漿液停留時(shí)間長。

#2塔石膏漿液濃度超過掌握標(biāo)準(zhǔn)、電廠燃燒高硫煤，加上脫水系統(tǒng)出力不足，石膏漿液濃度高、停留時(shí)間長。石膏漿液中的晶體有充分的時(shí)間在汲取塔內(nèi)壁及構(gòu)件上形成結(jié)晶，為晶體的生長、形成供應(yīng)了有力條件。

（3）石膏漿液pH值波動(dòng)大。

由于pH值的變化會(huì)轉(zhuǎn)變亞硫酸鹽的氧化速率，pH值在4.5時(shí)，HSO3-的氧化作用最強(qiáng)，這將直接影響漿液中石膏的相對過飽和度。在pH值為7.2時(shí)，溶液中存在SO32-和HSO3-離子；pH值為5以下時(shí)，溶液中只存在HSO3-離子；當(dāng)pH值降到足夠低，溶液中存在的只是水化了的SO2分子。同時(shí)CaSO3的溶解度隨pH值降低而顯著增大，而CaSO4的溶解度卻隨著pH值降低反而略有削減。

pH值越低，亞硫酸鹽溶解度越大，SO32-濃度越高，則系統(tǒng)中硫酸鹽的生成量會(huì)大增。但隨著pH值的降低，CaSO4的溶解度越來越小，所以會(huì)有大量的CaSO4析出，形成硫酸鹽硬垢。pH值高時(shí)，CaSO3的溶解度較小，SO32-濃度較低，CaSO4的生成速率小，不會(huì)生成CaSO4硬垢，但因CaSO3的溶解度較小，易形成亞硫酸鹽軟垢。

#2塔在運(yùn)行過程中石膏漿液pH值基本掌握在4.5-5.0，也是造成汲取塔形成硫酸鹽硬垢的緣由。

（4）汲取塔防腐內(nèi)壁較粗糙。

汲取塔內(nèi)壁防腐層表面粗糙，光滑度較低，利于汲取塔內(nèi)漿液結(jié)晶、生長。#2塔內(nèi)壁存在大量的石膏垢層，粗糙的表面利于晶體生長、形成。

5.預(yù)防汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢的解決措施

（1）掌握石膏漿液密度及停留時(shí)間。

漿液密度是一個(gè)綜合性的參數(shù)，是反映系統(tǒng)是拒絕定脫水出石膏、使塔體內(nèi)漿液保持一個(gè)較佳的反應(yīng)環(huán)境的重要參數(shù)。

當(dāng)石膏漿液密度大于1085kg/m3時(shí)，混合漿液中CaSO4的濃度已經(jīng)趨于飽和，石膏漿液密度小于1075kg/m3時(shí)，混合漿液中CaSO3的含量較低，CaCO3的含量相對較高。正常運(yùn)行中應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)工況調(diào)整脫水系統(tǒng)，確保石膏漿液過飽和度掌握在110%-130%，避開過飽和的石膏漿液長時(shí)間在汲取塔內(nèi)停留，避開結(jié)垢。

（2）掌握石膏漿液pH值在肯定范圍平穩(wěn)運(yùn)行。

在石膏結(jié)晶過程中，pH值高有利于硫酸鈣的生成，有利于石膏結(jié)晶，但當(dāng)過飽和度過高時(shí)，使石膏結(jié)晶向小顆粒方向進(jìn)展，不利于生成高品質(zhì)的石膏。當(dāng)石膏漿液pH值掌握在6.2以下，就足以避開形成CaSO3軟垢，但pH值太低，又會(huì)產(chǎn)生CaSO4硬垢。結(jié)合亞硫酸氫根和硫酸根的氧化反應(yīng)以及塔內(nèi)結(jié)垢狀況，pH值一般掌握在5.2-5.6范圍，并避開pH值的猛烈波動(dòng)，可以有效避開結(jié)垢。

（3）投加石膏晶種。

由于溶解的鹽類在同一鹽的晶體上結(jié)晶比在異類粒子上結(jié)晶要快的多，故在石膏漿液中添加CaSO4晶種，使CaSO4過飽和度降至正常濃度，同時(shí)加大氧化力度確保將CaSO3充分氧化成CaSO4，不干擾CaSO4結(jié)晶，使結(jié)晶沉積在晶種表面，削減向汲取塔內(nèi)設(shè)備結(jié)晶、生長。

（4）提高汲取塔內(nèi)壁表面光滑度。

提高汲取塔內(nèi)部防腐層施工水平，使防腐層表面光滑度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢后應(yīng)準(zhǔn)時(shí)清理，提高汲取塔內(nèi)壁表面光滑度。

（5）投加添加劑。

向汲取塔石膏漿液中投加含有Mg2+、CaCl2或己二酸等