循环流化床烟气脱硫吸收塔塌床原因分析及处理措施

姚利平，史新学

(河北马头发电有限责任公司，河北 邯郸 056044)

1 概述

河北马头发电有限责任公司(简称“马电”)200 MW机组循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)系统由消石灰制备系统、吸收塔、脱硫灰循环系统、工艺水系统、脱硫后除尘器(ESP2)、气力输送系统等设备组成，其系统示意见图1。

图1 马电CFB-FGD系统示意

系统的基本工作流程为：从锅炉空气预热器出来的烟气经过预除尘器处理，进入吸收塔内脱除SO2，净化后的含尘烟气从吸收塔排出，进入脱硫后除尘器进行气固分离，再经引风机排入烟囱；由脱硫除尘器收集未完全反应的脱硫灰再进入循环系统重复利用，返回吸收塔继续参加反应，如此循环,多余的少量脱硫灰渣通过气力输送系统输送至脱硫灰库外运。该脱硫系统脱除烟气中SO2的主要设备是吸收塔，吸收塔的运行情况，不仅影响机组脱硫效率和SO2排放是否符合环保要求，还直接影响锅炉的稳定运行。

马电脱硫除尘装置投运以来，由于工艺水喷枪异常、床层压降过低、吸收塔底大量积灰等原因，多次发生吸收塔床层压降大幅波动，引起吸收塔塌床(循环流化床内大量固体颗粒回落至吸收塔底部)，瞬间堵塞烟气流通，严重时还会导致脱硫系统故障，退出运行。以下对马电CFB-FGD系统吸收塔床层压降大幅波动造成塌床的原因进行总结和分析。

2 吸收塔塌床的原因分析

2.1 工艺水喷枪异常

工艺水喷枪是利用航空喷气发动机原理制成的高压回流式水喷嘴，喷出的雾滴均匀且粒径较小，雾化效果好。水喷嘴安装在物料湍动能和颗粒密度最大的文丘里扩散段，将水泵提供的高压水通过喷枪雾化并喷入吸收塔，使细小的液滴附着在单个循环脱硫灰粒表面，在高速烟气流作用下水雾快速蒸发吸热,使烟气降低到所需要的温度。若工艺水喷嘴头部积灰，将喷嘴扩散面裹住，会造成喷水雾化效果差，最终导致局部灰抱团，形成灰块，如果较大灰块脱落，将造成文丘里和吸收塔入口烟道部位积灰，影响床层的稳定。2008年10月，该机组脱硫系统曾2次发生吸收塔床层无规律的大幅波动现象，后经检查发现工艺水喷枪喷嘴口有积灰，喷嘴出口处有水柱现象，雾化效果差。

由于水喷嘴旋流片的安装设计与紧固螺纹旋向相反，导致旋流片在运行中松动、脱落，高压工艺水没有经过旋流片破碎，而且由于旋流片松动、脱落后旋流腔的空间减小，恶化了喷嘴对水的雾化效果，使水滴不能充分蒸发，进入吸收塔的水量增大，部分循环灰颗粒潮湿，粘性增加，造成湿灰粘于吸收塔壁。随着粘灰厚度的增加，喷枪喷出的雾滴距离塔壁距离越来越近，在还没有蒸发时即粘在塔壁上，如此恶性循环，当积灰质量超过其与塔壁的粘附力时，突然发生塌灰，吸收塔床层压降大幅波动，引起塌床事故。2008年9月，该机组脱硫系统由于喷嘴旋流片松动，造成喷枪的进水压力达不到设计值，使喷枪的雾化效果恶化，大量的水滴附着在脱硫灰颗粒表面，使灰的湿度增大、粘性增加，部分灰粒团聚、结块，掉落塔底或粘于塔壁，最终导致塌床事故的发生。

2.2 吸收塔床层压降过低

干法脱硫工艺要求循环物料床层压降为800～1 300 Pa，保持床层压降即可保证吸收塔内稳定的颗粒浓度，即压降越大颗粒浓度越高，反之压降越小颗粒浓度越低。工艺水在喷入吸收塔后，与一定浓度的循环物料充分混合、蒸发，避免了工艺水直接冲至塔壁的可能性。通过现场测试，脱硫系统在正常运行中，按要求控制床层压降，工艺水被物料完全携带的临界点在距离塔壁约1.6 m处，可以保证不会发生吸收塔壁粘灰现象。

脱硫系统投运初期，控制床层压降为600～1 000 Pa，略低于该工艺要求的数值。进入冬季后，机组负荷较低，烟气量相对减少，烟气速度下降，为保证物料的正常循环，被迫降低床层压降，当床压降低，其颗粒浓度低至一定程度后，塔内物料浓度相对喷水量偏少，致使部分喷水穿透物料层，发生塔壁粘灰。2008年11月，该机组在50%额定负荷左右运行时，吸收塔经常发生床层压降瞬间突增，每3 h掉灰1次，严重影响脱硫系统的正常运行。

2.3 吸收塔塔底大量积灰

脱硫系统循环灰中含有CaO、Ca(OH)2、CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O等化学成分，而且有一定的水分，因此该灰具有粘性强、容易板结的特点。运行中，落入吸收塔底的循环灰在塔底空气吹扫的作用下由烟气携带重新进入循环过程，但在低负荷工况下落灰的次数增多，灰量也较大，致使部分循环灰积存于吸收塔底，而其进口烟道均流板垂直方向与塔底的距离只有400 mm。当积灰至一定厚度后，堵塞均流板，影响烟气的均匀分布，使烟气对循环灰和消石灰的携带能力受到影响，严重时可影响文丘里上部的流场，使物料出现偏流、贴壁，加剧了床层的波动和塌床。

2.4 其他因素

机组降负荷过程中，烟气再循环挡板未及时打开或开度过小，物料循环量未及时减少，容易使塔内气固比失衡，造成循环灰大量下落，引起吸收塔床层压降波动。

3 吸收塔塌床的处理措施

a. 加强对喷枪、工艺水系统的定期巡检。每周对喷枪进行1次定期检查，从喷枪的响声、供水回水压力、工艺水泵压力、吸收塔检查孔周边粘灰、塔内循环灰距离塔壁的深度等方面判断喷枪的运行状况是否正常；每月对喷枪进行1次塔外雾化效果检查，发现问题及时处理。在吸收塔进口烟道的合适位置加装检查孔，定期检查进口烟道和文丘里上部的粘灰情况。

b. 机组正常运行时，将脱硫系统床层压降维持在800～1 300 Pa，吸收塔出口温度维持在70～75 ℃，防止塔内物料过多，引发大量落灰，或者塔内物料过少，使喷水蒸发不良，导致物料粘壁发生塌床。

c. 严格执行定期排灰制度，防止塔底积灰板结，特别是在床层有明显波动时(超过300 Pa)，应增加塔底排灰次数，防止塔底积灰过多，影响烟气均流分布。

d. 在机组降负荷过程中，保持引风机出力与机组80%额定负荷时的出力相当，确保吸收塔内气固比正常，床层压降稳定。按规定及时开启再循环挡板，在机组负荷低于80%额定负荷时，投入烟气再循环挡板。

4 结束语

吸收塔床层压降大幅波动，可能会引起吸收塔塌床，直接影响脱硫系统的稳定运行。马电通过对吸收塔塌床现象的分析和研究，针对性地实施了多项设备治理工作，优化了系统的运行方式，解决了吸收塔床层压降不稳和塌床的问题，保证了机组的脱硫效率和SO2达标排放，取得了较好的社会和环保效益。