濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕問題分析

鄢行龍

（福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司，福州 350002）

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕問題分析

鄢行龍

（福建鑫澤環(huán)保設(shè)備工程有限公司，福州 350002）

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)受到管路或全線結(jié)垢堵塞腐蝕因素的困擾，脫硫系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)被迫停車處理。脫硫系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕的成因較復(fù)雜，解決的方法應(yīng)具有針對(duì)性，本文對(duì)脫硫系統(tǒng)結(jié)垢的因素以及防治的方法進(jìn)行了分析。

脫硫;結(jié)垢;腐蝕

1 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結(jié)垢問題

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)絕大部分采用空塔噴淋，具有脫硫劑覆蓋率高、阻力小、穩(wěn)定性高、操作性好、調(diào)節(jié)性佳、檢修方便、流程簡單、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)最低等優(yōu)點(diǎn)，但是由于濕法煙氣脫硫系統(tǒng)各工藝過程均采用漿狀物料，脫硫系統(tǒng)容易結(jié)垢，從而會(huì)影響系統(tǒng)的長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 結(jié)垢的發(fā)生

1.1.1“干—濕”結(jié)垢

吸收塔內(nèi)持液槽的脫硫液為CaSO4、CaSO3、CaCO3及飛灰等組成的乳濁液，經(jīng)攪拌形成懸浮狀，然后用泵輸送到噴嘴形成霧狀小液滴與煙氣接觸，脫硫后返回塔底部持液槽，完成了脫硫液在吸收塔內(nèi)的循環(huán)。脫硫后的漿液在返回塔底部持液槽過程中，會(huì)與塔壁產(chǎn)生碰撞沉積下來，在煙氣溫度的作用下結(jié)成類似于水泥的硬垢。最后一層噴嘴至煙氣出口煙道之間的塔壁、除霧器的結(jié)垢、氧化空氣管出口的結(jié)垢等均屬于這一類型的結(jié)垢，通常稱之為“干—濕”結(jié)垢。

例如：氧化風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，工作電流和壓力逐漸升高，甚至出現(xiàn)自動(dòng)跳閘。根據(jù)故障現(xiàn)象和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行記錄，核查了氧化風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型計(jì)算（塔內(nèi)持液槽液位、液面壓力、脫硫液含固量及氧化空氣管道走向等相關(guān)參數(shù)）、動(dòng)力電纜線路、氧化空氣管道出口閥門狀態(tài)等，確定是由于塔內(nèi)CaSO4、CaSO3、CaCO3等懸浮液在氧化空氣管道外壁溫度的作用下產(chǎn)生結(jié)垢堵塞造成氧化風(fēng)機(jī)工作電流和壓力升高的故障。經(jīng)分析確定整改的方案為：1）對(duì)氧化空氣管道結(jié)垢部分進(jìn)行清理或更換；2）在氧化空氣管道各支管上安裝冷卻沖洗水，氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行連續(xù)冷卻。

整改后，氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行一周，對(duì)塔內(nèi)氧化空氣管道進(jìn)行檢查，無結(jié)垢堵塞。

總結(jié)該故障發(fā)生的原因及處理方案，可知對(duì)于“干—濕”結(jié)垢可以采用設(shè)置噴嘴及時(shí)沖洗（可選連續(xù)或間斷性沖洗）的方案解決故障，間斷性沖洗時(shí)間間隔一般為1～2h。沖洗時(shí)壓力控制在0.15MPa內(nèi)，沖洗裝置選用小角度多噴嘴方式效果比較好，沖洗過程必須考慮沖洗水的質(zhì)量問題和容器的水位穩(wěn)定問題。

1.1.2結(jié)晶結(jié)垢

在石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，結(jié)晶結(jié)垢可分以下兩種類型：

（1）CaSO4·2H2O結(jié)晶結(jié)垢—硬垢

濕法脫硫系統(tǒng)中，持液槽內(nèi)漿液溫度約為40℃，根據(jù)《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》無機(jī)卷可知，40℃時(shí)CaSO4·2H2O溶解度為0.21g，即飽和濃度為0.21%，當(dāng)該漿液中的石膏相對(duì)飽和濃度達(dá)到140%時(shí)，即飽和濃度≥0.29%，會(huì)形成結(jié)晶沉淀。

對(duì)于石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，CaSO4/（CaSO4+CaSO3）值隨著漿液含固量、運(yùn)行參數(shù)的不同而不同。

（2）CaSO3·1/2H2O結(jié)晶結(jié)垢—軟垢

石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，脫硫液與煙氣接觸后，漿液pH值基本上均小于6.0，但是，由于操作不當(dāng)?shù)仍?，可?dǎo)致pH值≥6.2，此時(shí)吸收塔持液槽中的S主要以SO32-形式存在，從而使得CaSO3濃度達(dá)到并超過臨界飽和濃度，以晶體的形式附著在塔體內(nèi)壁，產(chǎn)生結(jié)垢。

例如：某脫硫塔內(nèi)出現(xiàn)了大面積的結(jié)垢，從工程投入運(yùn)行到出現(xiàn)大面積結(jié)垢，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行了近一年，排除了工藝設(shè)計(jì)的原因造成結(jié)垢。經(jīng)試驗(yàn)分析，垢塊基本不溶于酸或堿，垢塊主要由3部分組成：1）表面層為黑灰色的飛灰，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；2）中間層為乳白色的亞硫酸鈣晶體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%；3）底層為晶狀體的硫酸鈣晶體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%。

同時(shí)，對(duì)進(jìn)塔煙氣的除塵效果、溫度、含氧量、脫硫系統(tǒng)工藝水水質(zhì)、脫硫液交換量、脫硫液pH值等進(jìn)行調(diào)查、分析：

1）進(jìn)塔煙氣含塵量調(diào)查：靜電除塵器效果不佳，進(jìn)塔煙氣含塵量420mg/m3（設(shè)計(jì)要求進(jìn)塔煙氣含塵量為200mg/m3），O2%為6.1%，進(jìn)塔煙氣溫度為135℃；2）燃煤調(diào)查：鍋爐燃煤量為40t/h，燃煤含硫量1%，燃煤中摻石灰（3%～10%）；3）工藝水調(diào)查：脫硫系統(tǒng)（尤其是除霧器沖洗水）使用的工藝水為廠內(nèi)冷卻塔濃縮水，總硬度為812.99mg/L，總堿度為320.54mg/L；4）為降低脫硫成本，控制脫硫劑、塔內(nèi)補(bǔ)液量在正常運(yùn)行時(shí)的60%，使得塔內(nèi)脫硫液交換量不足；5）經(jīng)核查運(yùn)行記錄，塔內(nèi)循環(huán)泵出口處pH值基本在6～6.5之間，塔底排放管處pH值基本處于5～5.5之間。

由調(diào)查、分析的結(jié)果和原始設(shè)計(jì)參數(shù)、反應(yīng)方程，計(jì)算得吸收塔內(nèi)生成的CaSO4量約為1.5t/h，占垢塊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.34%，根據(jù)分析和調(diào)查的結(jié)果，提出了整改方案：

1）對(duì)塔內(nèi)結(jié)垢部分及相關(guān)工藝管道進(jìn)行人工清渣，同時(shí)對(duì)塔內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面檢修，在清渣檢修過程中，盡量不損壞塔內(nèi)防腐面，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞或清渣中損壞的，需即時(shí)修復(fù)；2）脫硫系統(tǒng)工藝水源改為廠內(nèi)工業(yè)水；調(diào)整進(jìn)口預(yù)冷卻水量及除霧器沖洗時(shí)間間隔；3）為防止鍋爐工況變化太大引起吸收塔運(yùn)行故障，增加塔內(nèi)補(bǔ)液量，設(shè)置自動(dòng)補(bǔ)液控制；4）停止使用爐內(nèi)摻鈣燃燒，同時(shí)對(duì)靜電除塵器進(jìn)行檢修，確保進(jìn)塔煙氣各項(xiàng)參數(shù)符合要求；5）嚴(yán)格按操作規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行系統(tǒng)操作和維護(hù)；6）對(duì)操作人員進(jìn)行二次培訓(xùn)。

整改后投入運(yùn)行三個(gè)月，打開塔體的檢修人孔檢查塔內(nèi)狀況，塔內(nèi)無結(jié)晶結(jié)垢，系統(tǒng)運(yùn)行正常。

總結(jié)這次整改的經(jīng)驗(yàn)可知，有3個(gè)問題：1）在吸收塔內(nèi)引入了鈣離子；2）脫硫漿液交換量不足；3）選用的工業(yè)水水質(zhì)差。對(duì)于石灰石/石灰-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，為了防止結(jié)晶結(jié)垢現(xiàn)象，除了嚴(yán)密控制石膏的飽和度以外，還可以通過強(qiáng)制氧化、調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行的pH值等方式控制石膏的飽和度。

1.1.3沉積結(jié)垢

濕法脫硫系統(tǒng)中，脫硫漿液是由多種固體顆粒形成的懸浮液，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，攪拌不均勻，漿液流速過低時(shí)，會(huì)造成懸浮液固體顆粒沉積，形成沉積結(jié)垢。

在任何工程中都有沉積結(jié)垢現(xiàn)象，為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以采用在設(shè)計(jì)中選擇合理的流動(dòng)速度、增加攪拌等方法。

1.2 結(jié)垢的防治

結(jié)垢的類型、結(jié)垢的形成，以及結(jié)垢的防治方法見表1。

2 系統(tǒng)腐蝕問題

石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，主要在煙氣吸收裝置：煙氣進(jìn)口段、吸收段、煙氣出口段會(huì)發(fā)生腐蝕。腐蝕方式主要有：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、磨損腐蝕。

2.1 腐蝕類型的分析

（1）化學(xué)腐蝕

在一定的溫度和濕度下，化學(xué)腐蝕的主要反應(yīng)有：

反應(yīng)式①的腐蝕主要發(fā)生在進(jìn)、出口煙道；反應(yīng)式②的腐蝕主要發(fā)生在吸收段；反應(yīng)式③的腐蝕主要發(fā)生在煙氣進(jìn)口段、吸收段。由于脫硫循環(huán)液有在循環(huán)過程中被不斷富積，當(dāng)Cl－的濃度達(dá)到1×104mg/m3時(shí)，反應(yīng)式③的腐蝕急速加劇，甚至于316L等耐腐蝕性能更好的合金鋼也都不耐用。

表1 結(jié)垢類型、結(jié)垢形成及結(jié)垢的防治方法

（2）電化學(xué)腐蝕

在反應(yīng)器內(nèi)和煙氣離開吸收塔至進(jìn)入煙囪前的區(qū)段，由于環(huán)境潮濕，容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，主要反應(yīng)式有：

（3）磨損腐蝕

磨損腐蝕主要是因?yàn)槊摿騽┲械墓腆w顆粒與塔體等設(shè)備的表面發(fā)生湍動(dòng)磨擦，使設(shè)備表面層變薄，產(chǎn)生腐蝕。

2.2 防止系統(tǒng)腐蝕的方法

石灰/石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，主要是采用耐溫、耐腐、耐磨、抗?jié)B性能好的材料防止系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，主要材料見表2。

表2 防止系統(tǒng)腐蝕的主要材料

在濕法脫硫系統(tǒng)中，應(yīng)用比較廣泛的是玻璃鱗片防腐層和玻璃鋼管道，玻璃鋼管道主要用于輸送脫硫漿液；玻璃鱗片防腐層主要用于吸收塔內(nèi)壁防腐等；施工中要嚴(yán)格按照噴砂打磨—底漆—防腐層—面漆的施工順序進(jìn)行檢查，還需要對(duì)防腐面進(jìn)行徹底檢查，不能放過任何一個(gè)毛刺和空隙以及施工縫，更需要在施工中防腐飛灰等黏附到底漆層或防腐層中。

目前，還沒有一種材料能夠滿足全脫硫系統(tǒng)的防腐要求，各種防腐材料都存在一定的局限性，在設(shè)計(jì)中需根據(jù)不同的環(huán)境條件選擇不同的防腐材料。

[1]章超，鐘莎.濕法脫硫技術(shù)問題探討[J].廣東化工，2010（37）.

[2]韓新奎，張斌.濕式石灰石-石膏煙氣脫硫技術(shù)在電廠應(yīng)用中探討[J].廣州化工，2010（8）.

[3]李玉蘭，曹建保.石灰石-石膏濕法脫硫中結(jié)垢堵塞等問題的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009（28）.

Analysis of Scaling Corrosion on Wet Process of Flue Gas Desulfurization System

YAN Xing-long
(Fujian Xinze Environmental Protection and Engineering Co., Ltd, Fuzhou 350002, China)

The wet flue gas desulfurization system is persecuted by the pipeline’s or the whole line’s scaling blocking corrosion factors, the desulfurization system can not run normally, when problems become serious, the system will be forced to stop processing. The desulfurization system’s factor of scale formation and corrosion is complex, so the solving method should be focused on the factor. The paper makes analysis on these problems.

desulfurization; scale formation; corrosion

X701.3

A

1006-5377（2011）10-0059-03