干法脱硫吸收塔塌床原因分析及预防措施

黄培杨，张晨，肖雄，高建强

(1.中石化洛阳分公司，河南 洛阳 471000;2.华北电力大学 能源动力与机械工程学院，河北 保定 071003)

1 干法脱硫除尘一体化工艺概况

目前，我国许多工厂在生产工艺流程中都加入了烟气脱硫技术，从而使环境污染得到了不同程度的改善，其中比较典型的为火电厂干法脱硫除尘一体化(LJD-FGD)工艺［1］。该烟气脱硫系统包括预电除尘器、吸收剂制备及供应系统、循环流化床(CFB)吸收塔、物料再循环系统、工艺水系统、脱硫后除尘器、脱硫灰的气力输送系统以及仪表控制系统等［2-3］，系统简图如图1所示。

图1 LJD－FGD系统简图

LJD-FGD系统的基本工艺流程为:烟气从锅炉空气预热器出来后经过预电除尘器处理，与消石灰混合后进入CFB吸收塔内脱除SO2;净化后的含尘烟气从CFB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;脱硫后除尘器收集未完全反应的消石灰再进入CFB吸收塔重复利用，提高脱硫效率;脱硫后的灰渣通过气力输送系统输送至灰库外运［4-7］。

LJD-FGD系统脱除烟气中SO2的主要设备是CFB吸收塔，CFB吸收塔的运行情况不仅影响机组脱硫效率和锅炉的运行稳定性［8］，还关系到烟气中的SO2排放是否符合环保要求。LJD-FGD系统运行中，CFB吸收塔会出现塌床事故［9］，影响机组的安全、稳定运行。某公司#3循环流化床锅炉LJDFGD系统检修后，在启动过程中就出现了塌床事故，造成了系统停运。

2 CFB吸收塔塌床原因分析

某公司#3循环流化床锅炉烟气LJD-FGD系统在正常运行工况下各运行参数保持稳定，波动较小，CFB吸收塔床层差压波动可控制在0.1 kPa内，吸收塔内物料流动性较好，烟气分布均匀。锅炉检修完成后，烟气脱硫系统随锅炉启动投入运行［8］。CFB吸收塔床层建立过程中，当床层差压达到设计值时，间断启动工艺水系统，保证外排SO2合格。约30 min后，因CFB吸收塔整体差压比设计值高2.5 kPa，脱硫系统跳停。期间，无法在较短时间内调整再循环调阀及消石灰添加量，使得床层差压不能稳定在0.8～1.2 kPa且波动幅度、波动速率较大。再次建立CFB吸收塔床层时，因床层差压波动较大，无法稳定运行。打开CFB吸收塔前的水平烟道检查孔，发现水平烟道内堆满物料，确定为CFB吸收塔塌床事故。烟气进口水平段内滑落并堆积大量物料，造成烟气流通面积较小、阻力增大，导致吸收塔床层无法建立。为满足重新建立床层的需要，循环灰再循环调节阀逐步开大，越来越多的灰堆积在烟气进口水平段内，形成恶性循环。

根据系统构成及循环流化床工作原理，分析造成CFB吸收塔塌床的主要原因。

2.1 烟气流量偏小

锅炉运行时，烟气流量是一个从低到高逐渐增加的过程。床层建立初期，烟气流量较小，干法脱硫系统需在锅炉负荷达75%额定负荷时才能够满足脱硫装置的烟气流量需要。即锅炉烟气排放量设计值为350000 m3/h(湿标)，在烟气流量达到262500 m3/h(湿标)的情况下才可以投运脱硫系统。但在锅炉烘炉升温升压期间，为减少热量损失，一次、二次风量都维持在最低流化风量，循环物料中较大颗粒物因无法进行流化而在吸收塔底部逐渐沉积，大颗粒物料越积越多，导致烟气通道及物料循环通道堵塞，最终造成塌床。

2.2 烟气温度偏低

干法脱硫系统在床层建立初期受锅炉运行状况的影响较大，锅炉排烟温度的高低直接影响烟气量及工艺水系统的运行。排烟温度越高，烟气体积越大［10］，锅炉烘炉期间排烟温度在100℃以下，风量只是正常排烟温度(145℃)时的68%，工艺水系统无法连续运行，脱硫效率较低，使吸收塔内已建立起来流化的循环灰结块、掉落，最终造成塌床。

2.3 文丘里管磨损或堵塞

若CFB吸收塔内文丘里管磨损或堵塞，将喷嘴扩散面裹住，会造成喷水雾化效果变差，最终导致局部灰抱团形成灰块。如果较大灰块脱落，将造成文丘里管和CFB吸收塔入口烟道部位积灰，影响床层的稳定，使烟气无法加速，最终造成塌床。但根据现场的检查发现，文丘里管并没有出现磨损或堵塞，故排除文丘里管磨损或堵塞造成塌床的原因。

3 预防措施

针对造成CFB吸收塔塌床的原因，可采取以下措施预防事故发生。

(1)干法脱硫系统退出后，通过水平烟道人孔门检查、清理物料，烟道壁面黏结的5～10 cm厚的物料应彻底清理。严格执行定期排灰制度，将沉积在吸收塔底部不能正常流化的较大颗粒排掉，防止塔底积灰过多，影响烟气均流分布。

(2)锅炉烘炉期间避免CFB吸收塔床层的建立，因为锅炉启动初期风量较小，大颗粒的循环物料无法流化，沉积在吸收塔底部，堵塞烟气流通面积，形成恶性循环。此种工况运行时间越长，对吸收塔塌床带来的威胁就越大。

(3)在烟气水平烟道加装底部流化风装置，防止循环物料在烟气水平段堆积，导致烟气流通截面变小、阻力增大等恶性循环。烟气温度低于110℃时，禁止投入工艺水系统。烟气量达到设计值的70%时，脱硫装置CFB吸收塔可开始建立床层。

4 结束语

通过分析CFB吸收塔塌床原因，发现烟气流量偏小和烟气温度偏低是造成吸收塔塌床的重要原因。因此，加强对运行参数的监控和现场检查，及时发现装置存在的问题，并采取各种预防措施，优化系统的运行方式，保证系统安全、稳定运行。

［1］李若萍.循环流化床干法烟气脱硫技术的应用［J］.江西电力，2009，33(1):32-34.

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