脱硫吸收塔内部结垢的原因分析及预防

高建强

（酒泉钢铁（集团）有限责任公司，甘肃嘉峪关，735100）

1 概述

石灰石-石膏湿法脱硫是世界上成熟的技术，该工艺主要采用石灰石作为脱硫吸收剂，将石灰石破碎成粉状与水混合搅拌成浆液，经浆液循环泵打入吸收塔喷淋层，与吸收塔内上升烟气中的SO2发生反应，生成的硫酸钙达到一定的饱和度后形成石膏，石膏通过排出泵排出吸收塔。脱硫后的烟气依次经过湍流器、除雾器、雾滴收集器等，通过烟囱排入大气。因其运行稳定、脱硫效率高、运行维护费用低，得到了火力发电厂的广泛应用。

我厂脱硫改造方案采用石灰石-石膏湿法脱硫方式，按燃用煤种全硫含量1.5%设计，全烟气量进行脱硫，吸收塔按照“一炉一塔”建设，每台塔设置4层浆液雾化喷淋层，脱硫设计效率95%以上。脱硫烟气系统不设旁路烟道及挡板门，脱硫装置与机组同步运行。

2 故障现象

我厂3 台锅炉在脱硫脱硝超低排放改造后，运行期间吸收塔液位维持在5.8～6.5 m，pH 值保持在4.8～6.2，吸收塔浆液密度控制在1 080～1 170 kg/m3范围内，当吸收塔浆液密度大于1 170 kg/m3时开始脱水，当吸收塔浆液密度低于1 130 kg/m3时停止脱水，石灰石供浆密度保持在1 300～1 500 kg/m3。根据原烟气SO2含量安排浆液循环泵运行台数，并定期组织切换。

当锅炉运行到检修周期末期时，吸收塔入口烟气压力升高比较明显，由运行初期的1 500 Pa 升至3 000 Pa，除雾器前后压差由运行初期的200 Pa 上升到420 Pa，为了维持炉膛负压，吸风机挡板基本上保持在全开位置。

停炉后，打开吸收塔入口原烟道人孔，发现原烟道与吸收塔结合处严重结垢，设计约8 m2的通流面积，中间立柱左右仅有约1 m2通风面积。同样打开湍流器人孔，发现湍流器上表面普遍有结垢，个别湍流器通流部分整体被结垢堵实。搭设脚手架，检查除雾器区域，发现除雾器下表面及支撑板也结有厚厚的一层垢。

3 原因分析

3.1 各部位垢样成分化验情况

吸收塔原烟道与吸收塔结合处垢样成分和占比见表1。从化验结果看，结垢物中主要成分有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，其中Al2O3和SiO2主要来源于锅炉烟气中的烟尘，CaO来源于脱硫浆液。

表1 原烟道与吸收塔结合垢样

湍流器表面垢物含有氧、钙、硫等元素，具体含量见表2。从元素分析情况来看，湍流器表面垢物主要是硫酸钙盐。

表2 湍流器表面垢样

除雾器下表面及支撑板垢样中各组成成分和占比见表3。垢样比较坚硬，抗压强度大，不易破碎。

表3 除雾器底部垢样

3.2 吸收塔各部位结垢的原因分析

通过对原烟道与吸收塔结合处垢样的成分分析和吸收塔入口内部结构、结垢产生的部位进行综合分析，认为该区域形成结垢的原因比较简单，主要是：自吸收塔塔壁流下的石灰石、石膏浆液和烟气中的飞灰混合物在高温烟气下迅速蒸发、干燥后板结在吸收塔与原烟道入口结合处的干湿界面［1］，长期运行后越结越硬，越结越多。

通过对湍流器表面垢物垢样、除雾器下表面垢样的成分分析，认为垢样主要是氧化钙和石膏，但是3 台锅炉在运行周期基本一样的情况下，结垢程度是不一样的。通过分析推测，除了石膏以晶体的形式长期沉积在湍流器表面造成结垢，以及烟气中携带的亚硫酸钙浓度超过其临界饱和度后结晶粘附在设备表面上形成结垢外，还有其他方面引起湍流器表面结垢的原因没有分析清楚。［2］

经过调阅3 台吸收塔出口净烟气温度趋势，发现结垢严重程度和吸收塔出口净烟气温度的高低有一定的关联性，结垢最严重的吸收塔净烟气平均温度在52 ℃左右，结垢最轻的吸收塔净烟气平均温度在49 ℃左右。另外对3 台吸收塔入口烟气温度趋势调阅分析，吸收塔入口烟气温度高的对应的出口温度也高。最后分析认为3台吸收塔结垢程度不一样的原因是进入吸收塔的高温烟气冷却浆液量（循环泵运行台数）不一样，加剧了湍流器表面、除雾器下部的结垢，使得3台吸收塔结垢程度不一样。

4 解决方案

针对吸收塔不同部位产生结垢的原因，制定了以下优化方案和控制措施：

（1）在吸收塔入口增加一套冲洗装置，环形布置在原烟道与吸收塔入口结合处，冲洗喷嘴采用扁平喷嘴，喷嘴安装角度正对着结合面。冲洗水压力保持在0.5 MPa 以上，保证水能冲到结合面处，喷嘴的间距按照每个喷嘴冲洗区域，做到全覆盖冲洗结合面，另外在中间支撑柱单独增加2个冲洗立柱的喷嘴。运行期间每2 h投运冲洗1次，每次冲洗2 min。

（2）在吸收塔入口烟气温度超过145 ℃以上时，不论原烟气SO2含量多少，都保持2台以上浆液循环泵运行，提供足够的烟气冷却所需的浆液。

（3）在锅炉投烧高炉煤气的情况下，烟气量增加较多，监视吸收塔出口净烟气温度上升情况，当烟气温度超过49 ℃时，再启动1 台浆液循环泵运行，保持吸收塔出口净烟气温度不超过49 ℃。

（4）精准控制吸收塔内浆液pH值，避免pH值剧烈变化，减少亚硫酸钙结垢的产生，降低塔壁和部件表面上晶体的形成。［3］

5 结论

通过上述措施的实施，锅炉运行一个周期后，检修期间打开人孔检查上述区域，除了吸收塔入口干式界面处有个别区域有结垢外，其余各部位基本上没有结垢现象。对吸收塔入口环形冲洗喷嘴进行优化调整后，在以后的检修中检查此部位也不存在结垢的情况。