电厂盐泥脱硫结垢浅析

＊孙延福 李润江 李廷廷

（山东海化集团有限公司热力电力分公司 山东 262737）

1.前言

盐泥为公司纯碱厂生产辅助废料，每小时放泥量达227m3/h，完全能够满足公司3×600t/h循环流化床锅炉脱硫系统采用盐泥作为脱硫吸收剂的生产需求量（约130m3/h-200m3/h）。公司生产的盐泥主要成分为NaCl、CaCO3、Mg(OH)2、H2O，约占盐泥总量的99%左右。其中CaCO3为盐泥溶液中的主要成分，含量达到了60%左右，完全可作为脱硫吸收剂，盐泥中的溶解盐Mg(OH)2也可作为脱硫吸收剂。根据公司纯碱厂盐泥的制作工艺可知，盐泥中CaCO3、Mg(OH)2纯度高，可利用率大，是理想的脱硫吸收剂。

以盐泥为吸收剂对锅炉烟气进行二氧化硫吸收处理，并经过强制氧化后，所生成的石膏浆液中固体成分主要包含二水硫酸钙，盐泥中未反应完全的碳酸钙，盐泥中的灰分，烟气中被洗涤的粉尘等。石膏浆液中溶液成分主要包含硫酸盐（硫酸镁、硫酸钙）和氯化盐（氯化钠、氯化镁）等溶解盐。因石膏浆液成份与盐泥成份类似，盐泥浆液充分利用，经混合后再输送至公司纯碱厂排渣系统进行集中处理。

我们采用盐泥浆液作为脱硫剂取得了极好的经济效果，一方面可充分循环利用，利好循环经济；另一方面降低了脱硫运行成本，增加了电厂经济效益。

2.脱硫设备存在的问题

公司烟气脱硫塔为3×600t/h循环流化床锅炉配套建设，处理烟气量3×700000Nm3/h，脱硫塔入口烟气中二氧化硫不大于4000mg/Nm3，入口粉尘浓度不大于30mg/Nm3，盐泥浆液Cl-含量不大于40000mg/l；烟气排放要求达到超低排放标准：SO2≤35mg/Nm3，粉尘排放浓度≤5mg/Nm3。脱硫塔内配套5层喷淋，两级屋脊式除雾器，脱硫塔入口布置在浆液池和喷淋层之间。

我们在每年的停产大修中多次检查发现，脱硫塔入口烟道及入口塔壁两侧均出现了大量块状结垢堆积如图1、图2、图3。脱硫塔入口烟道（倾斜角度15°）下部积满2m范围内，厚度高达600mm-700mm，结垢硬度不大；入口塔壁两侧及支撑上也挂满高达2.5m的晶状巨块硬结垢，极难清理，导致入口烟气通流面积减少了近2/5以上。这也是脱硫塔运行中一直存在的增压风机出力不足、电流小、压损大、增压风机入口处时常正压反烟、带不动负荷等问题的直接原因。脱硫塔内盐泥浆液排放掉后发现，塔内底部存有不少大小不一的块状结垢，分析判断应该为脱硫塔入口高挂的结晶结垢物运行中脱落，掉入脱硫塔浆液池内，这也是塔内氧化风管时有脱落成因之一。同时在停塔中，我们做脱硫塔喷淋嘴雾化试验时，发现大多数喷淋嘴内部结垢雾化效果不佳，旋流雾化喷射变为直流喷射，喷淋角重叠度不足，极易造成跑漏烟气现象，影响脱硫塔脱硫除尘效率及烟气达标排放要求。

图1 脱硫塔入口结垢

图2 脱硫塔入口结垢

图3 脱硫塔入口结垢

3.结垢主要成因分析

采用盐泥浆液作为脱硫吸收剂，而盐泥作为公司纯碱厂生产中的辅助废料，成分非常复杂，并含有砂石、塑料等各种硬质杂物，更易造成脱硫塔运行中结垢堵塞。脱硫塔运行中结垢机理本身就非常复杂，多种影响因素同时作用，比较难于分析；而采用盐泥浆液作脱硫吸收剂，导致脱硫塔结晶结垢原因机理及结垢垢质类型更为复杂，影响因素更多。经现场取垢样试验、检测分析，发现垢样成分主要为CaSO4、MgSO4、CaCl2及少量的硅质混合物等。通过与原脱硫塔设计单位进行技术沟通交流、论证分析，高温烟气及盐泥浆液中颗粒物沉积、脱硫塔入口温差变化大、浆液池中浆液回流、盐泥浆液密度大等多项因素共同作用是导致脱硫系统结垢形成的主要原因。

(1)沉积效应

脱硫塔入口烟道2m左右处均为气-液两相交界处影响区，高温烟气中含有大量高温烟尘颗粒物，遇湿逐渐结团，在成团颗粒自身重力及高温烟气涡流作用下沉积入口烟道底部，逐渐堆积结块。在停塔清理入口烟道沉积结垢中，发现结垢存在着分层且层面清晰，呈颗粒状，颜色有局部微黄现象，验证了入口烟道区域结垢为高温烟气中含尘颗粒物逐渐沉积造成。

脱硫塔入口处，雾化状态的盐泥浆液向下流动中与高温烟气干湿交接接触，在高温烟气涡流冲击及盐泥浆液自身重力作用下沉积附着结垢于塔壁两侧及入口支撑上，逐渐形成高达2.5m的晶状巨块结垢。因盐泥浆液的特殊性，其含有大量饱和的钙镁盐类及少量的硅质混合脱硫反应产物，在温差变化较大的区域更易结晶析出，造成较硬晶状结垢。

(2)温差效应

脱硫塔入口是脱硫塔内温差变化最大的区域，也是140℃高温烟气与脱硫塔内盐泥浆液最初接触区域，亦是气-液两相交界处。此部分区域是脱硫塔内温差变化最大区域，在较大温差作用下，盐泥浆液中饱和的钙盐、镁盐等脱硫产物更易结晶析出，高温烟气涡流、气液两相流相互碰撞扰动下，逐渐附着在脱硫塔入口等处，形成硬质晶状结垢物。脱硫塔入口及支撑上高挂达2.5m的巨块晶状结垢也主要是温差效应因素造成的。采用盐泥作脱硫吸附剂，脱硫塔未保温或保温效果不好，在温差效应下也极易导致脱硫塔浆液池内壁结晶，形成硬质晶状结垢物。温差效应及盐泥浆液沉积也是导致脱硫塔内喷淋管道及喷嘴等结垢的主要原因之一，此处不再详述。

(3)盐泥浆液回流

脱硫塔烟气入口处一般为塔内浆液和高温烟气的最初接触区域，即气-液两相交界面。脱硫塔入口烟道如未设计均流装置，并存在浆液池内液面与烟气入口过近等问题，高温烟气流分布不均，将极易在脱硫塔入口、浆液池液面形成涡流。烟气涡流将直接造成浆液池内浆液被卷吸回流，部分浆液反向回流至脱硫塔入口烟道处、入口塔壁两侧及入口支撑上，浆液中的钙盐等脱硫反应产物相互碰撞、附着于上述部位，在温变效应下结晶析出，造成该区域部位产生硬质晶状结垢。因公司脱硫塔未非单炉单机制、锅炉生产负荷也不稳定，运行调整频繁，更易造成烟气在脱硫塔入口处产生涡流，导致脱硫塔入口结垢。我们通过稳定负荷，降低浆液池液位等运行试验，很好地验证了浆液池浆液回流造成脱硫塔入口结垢现象。

(4)盐泥浆液密度

脱硫塔浆液池中盐泥浆液的密度也是影响脱硫塔入口结垢的主要影响因素之一。脱硫塔运行中塔内盐泥浆液置换、排放不及时，盐泥浆液中含有大量饱和的钙盐、镁盐等脱硫反应产物，浆液密度较大，在高温烟气热效应作用下，饱和的钙盐、镁盐等脱硫反应产物不断结晶析出，逐渐沉积附着在脱硫塔内各处，形成较厚、较硬的晶状结垢。

4.结垢危害分析

由于盐泥浆液的特殊性，相比其他脱硫剂更易产生结垢，造成的危害更大，后果更严重。脱硫塔、入口烟道、喷淋层喷嘴、氧化管道、除雾器等结垢，一方面造成烟道钢板硫腐蚀穿孔导致烟气泄漏，影响现场环境质量，同时也增加设备维修维护量；另外脱硫塔入口等各部位结垢，将导致整个脱硫系统压损增大、设备堵塞、出力降低甚至停机停炉，导致锅炉烟气排放不达标。

脱硫塔入口烟道积垢厚度达700mm、脱硫塔壁及支撑挂满高达2.5m硬质晶状结垢，造成脱硫塔入口烟气通流面积减少近2/5，系统压损增加，脱硫除尘效率降低，严重影响电厂生产负荷，造成生产被动。硬质结垢清理，将产生大量的人工费，费时费力，同时易破坏脱硫塔玻璃鳞片，导致腐蚀程度加重；喷淋喷嘴发生硬质结垢，清理时需割开喷淋嘴，将增加维修费用及备品备件费用。脱硫塔入口侧壁及支撑处硬质结垢在脱硫塔运行中或清理时也极易发生大块结垢坠入塔内砸坏氧化风管等，循环泵入口滤网杂物堆积，进一步影响脱硫塔安全运行。

5.解决策略

公司脱硫塔是2012年建设投产，为节省开支，降低维修改造费用，我们对脱硫塔不再进行较大的技术改造，同时为确保解决脱硫塔结垢问题，只进行小范围、局部的技术改造，在优化运行操作、加强设备维修质量等方面进行了多项措施改进。脱硫塔改进后效果图如图4改进后入口烟道、图5图6改进后除雾器。

图4 改进后入口烟道

图5 改进后除雾器

图6 改进后除雾器

(1)改造过滤装置

盐泥浆液的特殊性，其含有大量砂石、塑料等杂质杂物，原盐泥箱配套过滤装置网孔较大，过滤效果非常不理想。通过加大过滤面积、改小网孔等措施，同时定期清理滤网杂物，极好地解决了盐泥浆液中较大颗粒杂物，减少了脱硫塔流通部位沉积结垢、堵塞。

(2)加装均流装置

企业生产性质决定了锅炉负荷经常波动，运行调整频繁，高温烟气在脱硫塔入口处更易产生紊流、涡流等，将导致烟气回流现象，造成脱硫塔结垢现象。因脱硫塔原配套设计时未设有烟气均流装置，为改善烟气涡流及盐泥浆液卷吸回流现象发生，我们计划在脱硫塔入口处加装烟气均流装置，进一步解决脱硫塔入口结垢问题。

(3)优化运行操作

为解决脱硫塔浆液池内液面与高温烟气入口过近问题，减少人工清理及维修费用，通过降低脱硫塔浆液池液位，控制浆液池液位由原设计10m改为8.5m-9m，降低1.0m-1.5m；同时加大脱硫塔内浆液置换，适当提高塔内浆液PH值；增加入塔海水调节进行稀释，加大脱硫塔内浆液排放，降低盐泥浆液密度，减少盐泥浆液沉积、结垢发生；适当增加除雾器冲洗频率，减少除雾器结垢。稳定负荷，避免负荷较大波动，经降低浆液池液位等运行试验，再次停产大修检查时，烟道入口及脱硫塔入口两侧等处基本不再积存大量结垢现象，喷淋嘴等处结垢也有了较大的改善。

(4)加强前置设备维修质量

脱硫塔系统对烟气中含尘均有严格要求，布袋除尘器经常出现布袋磨损、碰撞等造成布袋泄漏，布袋除尘器运行中泄漏无法控制，造成烟气中含尘超标，加大了脱硫系统脱硫除尘压力，加重了脱硫塔入口烟气结垢现象发生。因此必须确保布袋除尘器检修质量，减少布袋泄漏，降低脱硫塔入口烟气含尘量。

6.结束语

近几年以来，我国对环保要求越来越严格，烟气排放均需达到超低排放标准，这对热电厂等配套的脱硫装置性能要求也越来越高，脱硫装置系统在安全生产中的地位也越来越高。而湿法脱硫装置系统普遍存在结垢堵塞等问题，严重制约着脱硫设备安全运行，所以我们应该很好地分析、解决脱硫塔结垢问题，以保证脱硫设备长周期稳定运行。