摘要：石灰(hui)石-石膏濕法(fa)脫硫(liu)(liu)裝(zhuang)置吸(xi)收(shou)塔(ta)內(nei)(nei)壁(bi)結垢，是石灰(hui)石-石膏濕法(fa)脫硫(liu)(liu)工(gong)藝中的(de)(de)(de)(de)常見問題。吸(xi)收(shou)塔(ta)內(nei)(nei)壁(bi)結垢不但會造成吸(xi)收(shou)塔(ta)設備的(de)(de)(de)(de)損壞，危(wei)及脫硫(liu)(liu)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全(quan)運行，同時會給脫硫(liu)(liu)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全(quan)檢(jian)修(xiu)帶來極大的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全(quan)隱患。  

本(ben)文以脫(tuo)硫運行經驗為(wei)基礎(chu)，分析(xi)了吸(xi)收塔內壁(bi)結垢(gou)的原因，提出了相應的解(jie)決(jue)措施。望對脫(tuo)硫系統的設計、運行調整及(ji)異常分析(xi)起到一定的參考作用(yong)。  

1.概述  

石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)膏濕法煙(yan)氣脫硫工藝是目前(qian)火(huo)電廠應(ying)用最為(wei)廣泛、技(ji)術最成熟的煙(yan)氣脫硫技(ji)術，采用“一爐(lu)一塔”配(pei)置，以石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)為(wei)脫硫吸收(shou)劑，副(fu)產品(pin)(pin)為(wei)商品(pin)(pin)石(shi)(shi)(shi)膏。  

該工藝石膏的形成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)及脫除過(guo)(guo)程(cheng)：  

（1）石(shi)灰(hui)石(shi)漿液在(zai)吸收(shou)塔中(zhong)(zhong)與(yu)煙氣(qi)逆(ni)流(liu)洗滌，脫除煙氣(qi)中(zhong)(zhong)的二氧化硫(liu)(liu)，在(zai)吸收(shou)塔漿液中(zhong)(zhong)形成小顆粒的半水亞(ya)硫(liu)(liu)酸鈣(gai)；  

（2）利用(yong)氧化風(feng)機(ji)提供的氧化風(feng)將其強制氧化成二水(shui)硫酸鈣(gai)，并在漿液(ye)中析出(chu)結晶。  

（3）利(li)用(yong)石膏(gao)排出泵將石膏(gao)漿液送至(zhi)石膏(gao)旋流(liu)器，進(jin)行(xing)石膏(gao)的(de)一級(ji)預脫水，細顆粒的(de)石膏(gao)漿液溢流(liu)返回吸(xi)收塔(ta)，大顆粒的(de)石膏(gao)漿液送至(zhi)真空皮帶脫水機(ji)；  

（4）漿(jiang)液通(tong)過真空皮脫水機(ji)后，形成(cheng)含水量小于10%的石(shi)膏，輸送至(zhi)石(shi)膏庫外運。  

2018年9月在(zai)(zai)實(shi)際運(yun)行維護(hu)過程中發現#2吸收塔內(nei)壁(bi)出(chu)現厚度20-40mm質地堅硬、黑色的垢(gou)層(ceng)，脫落后的垢(gou)層(ceng)分布在(zai)(zai)吸收塔底部，堵塞石膏排(pai)出(chu)泵(beng)入口濾網、循環漿液(ye)泵(beng)入口濾網、吸收塔底部排(pai)放口。未(wei)脫落的垢(gou)層(ceng)依附在(zai)(zai)吸收塔內(nei)壁(bi)，給檢修工作帶來極大的安全隱(yin)患(huan)。  

2.吸收塔內壁結垢的表現及主要成分  

吸收(shou)塔(ta)內壁(bi)結垢的(de)表(biao)現為：在吸收(shou)塔(ta)內壁(bi)及其構件上形成一層(ceng)質地堅硬、光滑(hua)、緊密(mi)的(de)黑(hei)色垢層(ceng)。  

#2塔內壁垢(gou)主要成分：  

3.吸收塔內壁結垢的危害  

 （1）在吸收塔內壁及其構(gou)件上結垢，造成構(gou)件彎曲變形、脫落，降低使用壽命，增加檢修維護(hu)工作量(liang)。  

（2）在管道內壁結垢，造成管道堵塞(sai)。質(zhi)地較硬(ying)的結垢體加速管道磨損及堵塞(sai)，降低(di)設備使用壽(shou)命，增加檢修維護工作(zuo)量。 

（3）質地堅硬的結垢(gou)層(ceng)(ceng)脫(tuo)落時(shi)，損(sun)壞(huai)(huai)防腐涂層(ceng)(ceng)，加速設備腐蝕、造成設備塔(ta)體滲漏。脫(tuo)落時(shi)砸向吸收(shou)塔(ta)內的氧化風管(guan)、支架，吸收(shou)塔(ta)內攪拌(ban)器葉片及(ji)軸(zhou)，造成設備損(sun)壞(huai)(huai)，增加檢修(xiu)維(wei)護(hu)工作量。  

（4）脫落(luo)的(de)結垢層散落(luo)在吸收塔底部，造(zao)成(cheng)吸收塔石膏排出泵入口(kou)濾網(wang)堵塞，造(zao)成(cheng)脫水系(xi)統無(wu)法(fa)正常連續(xu)投運，導(dao)致吸收塔石膏漿(jiang)液(ye)密度升(sheng)高。  

（5）脫落的(de)(de)結垢層在(zai)(zai)漿(jiang)(jiang)(jiang)液(ye)循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)入口濾(lv)(lv)(lv)網(wang)(wang)(wang)處堆(dui)積(ji)(ji)，堵塞漿(jiang)(jiang)(jiang)液(ye)循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)入口濾(lv)(lv)(lv)網(wang)(wang)(wang)。在(zai)(zai)漿(jiang)(jiang)(jiang)液(ye)循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)抽吸力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，結垢體會卡死在(zai)(zai)濾(lv)(lv)(lv)網(wang)(wang)(wang)網(wang)(wang)(wang)上，循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)停運后無法(fa)通過反(fan)沖洗去除。石膏晶體會在(zai)(zai)漿(jiang)(jiang)(jiang)液(ye)循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)入口濾(lv)(lv)(lv)網(wang)(wang)(wang)生長、沉積(ji)(ji)，導致濾(lv)(lv)(lv)網(wang)(wang)(wang)流通量下(xia)降(jiang)，造(zao)成漿(jiang)(jiang)(jiang)液(ye)循(xun)環(huan)泵(beng)(beng)(beng)氣蝕無法(fa)運行(xing)，危及脫硫裝置的(de)(de)安(an)全運行(xing)。  

（6）小的結垢體會通過漿(jiang)液(ye)(ye)循環(huan)泵輸送至漿(jiang)液(ye)(ye)噴淋層，在(zai)此(ci)過程(cheng)中會加速漿(jiang)液(ye)(ye)循環(huan)泵葉輪的磨損(sun)，造成噴嘴堵塞堵塞、脫落，噴淋層堵塞等(deng)。  

4.吸收塔內壁結垢的原因分析  

通過(guo)化驗分析可知，吸收塔(ta)內(nei)壁(bi)(bi)結垢主要成(cheng)(cheng)分是CaSO4.2H2O，是石膏(gao)(gao)(gao)垢。其形(xing)成(cheng)(cheng)機理為：石膏(gao)(gao)(gao)漿液中的(de)CaSO4過(guo)飽和度(du)超過(guo)一定值時(shi)，石膏(gao)(gao)(gao)晶(jing)體就會(hui)在(zai)懸(xuan)浮液內(nei)已經存在(zai)的(de)石膏(gao)(gao)(gao)晶(jing)體上生長(chang)(chang)。相對(dui)過(guo)飽和度(du)達到某(mou)一更高值時(shi)，就會(hui)形(xing)成(cheng)(cheng)晶(jing)核(he)，同時(shi)石膏(gao)(gao)(gao)晶(jing)體會(hui)在(zai)其他物質表面生長(chang)(chang)，導致吸收塔(ta)內(nei)壁(bi)(bi)結垢，經長(chang)(chang)時(shi)間緩慢生長(chang)(chang)形(xing)成(cheng)(cheng)石膏(gao)(gao)(gao)垢層。  

具體原因分析：  

（1）石膏漿液(ye)中(zhong)的(de)CaSO4過(guo)飽和度過(guo)大。  

較高(gao)的(de)石(shi)膏漿液(ye)濃度(du)，使溶液(ye)中石(shi)膏過飽(bao)和度(du)過大，是形成石(shi)膏垢的(de)主要原因。#2塔石(shi)膏漿液(ye)濃度(du)要求控制在15%-23%，但實(shi)際運行中脫水系統出(chu)力不足，#2塔石(shi)膏漿液(ye)濃度(du)基本維持在25%-28%，電廠燃(ran)燒(shao)高(gao)硫煤時，石(shi)膏漿液(ye)濃度(du)一度(du)達到30%。 

（2）石膏(gao)漿液(ye)停留時間長(chang)。  

#2塔石(shi)膏漿液(ye)濃度超過控制標(biao)準、電(dian)廠燃燒高硫(liu)煤(mei)，加上脫(tuo)水系統出力(li)不足(zu)，石(shi)膏漿液(ye)濃度高、停留時間長。石(shi)膏漿液(ye)中的晶體有充足(zu)的時間在吸收塔內壁(bi)及構件上形成結晶，為晶體的生長、形成提供了有力(li)條件。  

（3）石膏漿(jiang)液pH值(zhi)波動大。  

由(you)于(yu)pH值(zhi)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)會改變(bian)亞硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)速率，pH值(zhi)在(zai)(zai)(zai)4.5時(shi)(shi)，HSO3-的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)作用最強，這(zhe)將直接影響漿液中石膏的(de)(de)(de)相對過飽和度(du)(du)。在(zai)(zai)(zai)pH值(zhi)為(wei)7.2時(shi)(shi)，溶(rong)(rong)液中存(cun)在(zai)(zai)(zai)SO32-和HSO3-離(li)子；pH值(zhi)為(wei)5以下時(shi)(shi)，溶(rong)(rong)液中只存(cun)在(zai)(zai)(zai)HSO3-離(li)子；當pH值(zhi)降到足夠低，溶(rong)(rong)液中存(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)只是(shi)水(shui)化(hua)了(le)的(de)(de)(de)SO2分子。同時(shi)(shi)CaSO3的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)隨(sui)pH值(zhi)降低而(er)顯著增大(da)，而(er)CaSO4的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)卻隨(sui)著pH值(zhi)降低反而(er)略有(you)減(jian)少。pH值(zhi)越低，亞硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)越大(da)，SO32-濃(nong)度(du)(du)越高，則(ze)系統中硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)生成(cheng)量會大(da)增。但(dan)隨(sui)著pH值(zhi)的(de)(de)(de)降低，CaSO4的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)越來越小(xiao)(xiao)，所以會有(you)大(da)量的(de)(de)(de)CaSO4析出，形(xing)成(cheng)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)硬(ying)(ying)垢(gou)。pH值(zhi)高時(shi)(shi)，CaSO3的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)較(jiao)小(xiao)(xiao)，SO32-濃(nong)度(du)(du)較(jiao)低，CaSO4的(de)(de)(de)生成(cheng)速率小(xiao)(xiao)，不會生成(cheng)CaSO4硬(ying)(ying)垢(gou)，但(dan)因CaSO3的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)較(jiao)小(xiao)(xiao)，易形(xing)成(cheng)亞硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan)(yan)軟垢(gou)。  

#2塔(ta)在運行過(guo)程中石膏漿液pH值基本(ben)控制在4.5-5.0，也是造成(cheng)吸收塔(ta)形成(cheng)硫酸鹽硬垢的原(yuan)因。  

（4）吸收(shou)塔防腐內壁較粗糙。  

吸收(shou)(shou)塔內(nei)壁防腐層表面(mian)(mian)粗糙(cao)，光(guang)滑度(du)較低(di)，利于吸收(shou)(shou)塔內(nei)漿液(ye)結晶、生長。#2塔內(nei)壁存(cun)在大(da)量的(de)石膏(gao)垢層，粗糙(cao)的(de)表面(mian)(mian)利于晶體(ti)生長、形成。  

5.預防吸收塔內壁結垢的解決措施  

（1）控制(zhi)石(shi)膏漿液密度及停留時間。  

漿液密度是一個(ge)綜合性的(de)參數，是反映系統是否決(jue)定脫水出石膏、使塔體內漿液保持(chi)一個(ge)較佳(jia)的(de)反應(ying)環境的(de)重要參數。  

當石膏漿(jiang)液(ye)(ye)密度(du)大于1085kg/m³時(shi)，混合漿(jiang)液(ye)(ye)中CaSO4的(de)濃度(du)已(yi)經趨于飽和，石膏漿(jiang)液(ye)(ye)密度(du)小于1075kg/m³時(shi)，混合漿(jiang)液(ye)(ye)中CaSO3的(de)含(han)量較低(di)，CaCO3的(de)含(han)量相(xiang)對較高。正常運行中應(ying)根據(ju)系(xi)統(tong)工(gong)況調(diao)整脫水系(xi)統(tong)，確保石膏漿(jiang)液(ye)(ye)過飽和度(du)控制在(zai)110%-130%，避(bi)免過飽和的(de)石膏漿(jiang)液(ye)(ye)長(chang)時(shi)間(jian)在(zai)吸收塔內停留，避(bi)免結(jie)垢(gou)。  

（2）控制石膏(gao)漿液pH值在一定范圍平穩運行。  

在(zai)石膏(gao)(gao)(gao)(gao)結(jie)晶(jing)過(guo)程中(zhong)，pH值高有(you)利(li)于硫酸(suan)鈣(gai)的生(sheng)成(cheng)，有(you)利(li)于石膏(gao)(gao)(gao)(gao)結(jie)晶(jing)，但當過(guo)飽和(he)(he)度過(guo)高時，使石膏(gao)(gao)(gao)(gao)結(jie)晶(jing)向小顆(ke)粒方向發展，不利(li)于生(sheng)成(cheng)高品(pin)質的石膏(gao)(gao)(gao)(gao)。當石膏(gao)(gao)(gao)(gao)漿液pH值控制在(zai)6.2以(yi)下，就足以(yi)避(bi)免形(xing)成(cheng)CaSO3軟垢(gou)，但pH值太低，又會產(chan)生(sheng)CaSO4硬垢(gou)。結(jie)合亞硫酸(suan)氫(qing)根和(he)(he)硫酸(suan)根的氧化反應以(yi)及塔內結(jie)垢(gou)情況，pH值一般控制在(zai)5.2-5.6范圍，并避(bi)免pH值的劇烈波(bo)動(dong)，可以(yi)有(you)效避(bi)免結(jie)垢(gou)。  

（3）投加石膏晶種。  

由(you)于溶解的鹽類在(zai)(zai)同一鹽的晶(jing)體上結晶(jing)比在(zai)(zai)異類粒子上結晶(jing)要快的多(duo)，故(gu)在(zai)(zai)石膏漿液(ye)中添加(jia)CaSO4晶(jing)種(zhong)，使CaSO4過(guo)飽和度(du)降(jiang)至正(zheng)常濃度(du)，同時加(jia)大氧化力度(du)確保將CaSO3充分氧化成(cheng)CaSO4，不(bu)干擾(rao)CaSO4結晶(jing)，使結晶(jing)沉積(ji)在(zai)(zai)晶(jing)種(zhong)表(biao)面，減少向吸收塔(ta)內(nei)設備結晶(jing)、生(sheng)長(chang)。  

（4）提高吸收塔內壁表面光滑(hua)度。  

提高吸收(shou)(shou)塔內部防腐層(ceng)施工水平，使防腐層(ceng)表(biao)面(mian)光(guang)滑度達到設(she)計要求(qiu)。吸收(shou)(shou)塔內壁結垢后應及時清理，提高吸收(shou)(shou)塔內壁表(biao)面(mian)光(guang)滑度。  

（5）投加添加劑。  

向吸收塔石膏漿液中(zhong)投加含有Mg2+、CaCl2或己二酸等添加劑，可降低CaSO3和CaSO4的過飽和度。不(bu)僅可以(yi)防止(zhi)結垢，而且(qie)可以(yi)提高(gao)石灰石活(huo)性，提高(gao)脫硫效率。  

（6）加(jia)強(qiang)在線表計(ji)檢測與管理。  

加強(qiang)在(zai)線檢(jian)測(ce)表(biao)計(ji)維(wei)護與校準，定期(qi)開展化驗檢(jian)測(ce)，確保測(ce)量(liang)數據的(de)準確性，加強(qiang)運行人員技術(shu)培訓(xun)，提高運行調(diao)整水(shui)平。  

吸收塔內壁(bi)結(jie)垢

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