脫硫吸收塔入口煙道積垢的原因分析及處理措施

劉文濤

（大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

1 設(shè)備概況

大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司（簡(jiǎn)稱“馬頭發(fā)電公司”）9、10號(hào)機(jī)組為2臺(tái)300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，9、10號(hào)脫硫設(shè)施為石灰石－石膏濕法脫硫裝置，由中國(guó)大唐科技環(huán)境工程有限公司總包，設(shè)計(jì)為一爐一塔，煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）處理煙氣量為9、10號(hào)機(jī)組100%煙氣量，處理后煙氣中二氧化硫的質(zhì)量濃度小于400mg/Nm3。

吸收塔內(nèi)配有4層噴淋層，煙氣進(jìn)氣口布置在噴淋層與漿液池之間。吸收塔采用逆流噴淋塔，煙氣由水泥煙道經(jīng)彎段煙道變向后，由側(cè)面進(jìn)氣口進(jìn)入吸收塔，在上升區(qū)與霧狀漿液逆流接觸，處理后的煙氣經(jīng)除霧器除水后，從吸收塔頂部側(cè)面排出至煙囪。吸收塔出、入口煙道分別布置有凈煙氣擋板、原煙氣擋板及旁路煙道，在鍋爐投油運(yùn)行時(shí)，可將吸收塔解列。吸收塔入口煙道與鍋爐吸風(fēng)機(jī)出口水泥煙道相聯(lián)，總體呈水平布置，經(jīng)彎段變向后接入吸收塔。吸收塔入口煙道截面呈矩形，煙道轉(zhuǎn)彎段布置有吸收塔事故噴淋管道；為防止煙道變形，在煙道內(nèi)部設(shè)有管撐。在吸收塔入口煙道與吸收塔聯(lián)接部位裝有伸縮補(bǔ)償段。

2 問(wèn)題的提出

自9、10號(hào)機(jī)組投運(yùn)后，每次脫硫系統(tǒng)隨機(jī)組停運(yùn)檢修期間，均發(fā)現(xiàn)在吸收塔與原煙道交接處有石膏堆積（見(jiàn)圖1），堆積量大約在10～20m3，不僅需要消耗大量人工清理石膏，而且使煙氣進(jìn)入吸收塔的流場(chǎng)紊亂，除霧器除霧效果降低，造成煙氣出口含水量超標(biāo)，在煙囪附近出現(xiàn)石膏雨。

圖1 吸收塔入口煙道積垢情況

在清理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有部分石膏已經(jīng)探出煙道伸入吸收塔內(nèi)，甚至有的石膏出現(xiàn)斷裂面，證明運(yùn)行中有大量塊狀石膏垢落入吸收塔。由于吸收塔漿液池底部布置有FRP（玻璃鋼）材質(zhì)的氧化風(fēng)管和吸收塔攪拌器，脫落垢塊極有可能將漿液池底部的設(shè)備砸壞，威脅脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 原因分析

利用脫硫系統(tǒng)停運(yùn)檢修的機(jī)會(huì)，進(jìn)入吸收塔，發(fā)現(xiàn)吸收塔入口每次結(jié)垢均由彎段內(nèi)弧開(kāi)始堆積生長(zhǎng)，且垢質(zhì)與脫硫系統(tǒng)的脫硫產(chǎn)物石膏的成分相同。

在2011年初，利用檢修機(jī)會(huì)將9號(hào)吸收塔入口煙道積垢清理干凈，待1個(gè)月左右，9號(hào)機(jī)組再次停運(yùn)時(shí)進(jìn)入煙道檢查發(fā)現(xiàn)吸收塔入口段已有7m3左右。經(jīng)進(jìn)一步檢查，在吸收塔內(nèi)弧壁面及其附近的頂部、底部壁面，均發(fā)現(xiàn)漿液由吸收塔內(nèi)回流至煙道的痕跡。因此，可確定吸收塔入口煙道結(jié)垢原因及過(guò)程如下：原煙氣從原煙氣擋板進(jìn)入吸收塔入口煙道，采用90°彎段聯(lián)接，由于吸收塔入口原煙道彎頭處未安裝煙氣導(dǎo)流板，導(dǎo)致氣流分布不均，而且彎段出口至吸收塔之間的煙道直段過(guò)短，煙氣經(jīng)原煙氣煙道彎段后尚來(lái)不及均流就進(jìn)入吸收塔，使得煙氣大量沖向與彎段外弧相聯(lián)的一側(cè)煙道，而彎段內(nèi)弧煙氣流量較小甚至無(wú)煙氣經(jīng)過(guò)，在此作用下，沿彎段內(nèi)弧出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，部分煙氣形成回流卷吸，吸收塔噴淋下落的漿液被煙氣卷吸至負(fù)壓區(qū)，并逐步堆積形成結(jié)垢。煙氣流動(dòng)過(guò)程中受慣性影響，彎頭內(nèi)弧處形成局部真空，造成彎頭內(nèi)弧干濕界面處石膏逐漸沉積。

通過(guò)對(duì)10號(hào)吸收塔入口煙道的檢查，發(fā)現(xiàn)有同樣漿液由吸收塔內(nèi)回流至煙道的現(xiàn)象，因此判斷入口煙道存在設(shè)計(jì)缺陷，煙道內(nèi)氣流均布不佳，造成彎段內(nèi)弧側(cè)出線回風(fēng)區(qū)，將吸收塔噴淋落下的漿液回旋至煙道內(nèi)，待逐步干燥后形成垢塊。

4 處理措施

根據(jù)原因分析所得的結(jié)論，擬在吸收塔入口煙道90°彎段增裝導(dǎo)流板，以均衡氣流在煙道內(nèi)的分布，保證煙氣能夠均勻的進(jìn)入吸收塔。根據(jù)彎段內(nèi)弧結(jié)垢范圍，確定90°彎段導(dǎo)流板的安裝位置，為增加彎段內(nèi)弧煙氣流速，新增導(dǎo)流板的入口、出口截面積比為1.18左右，即導(dǎo)流板入口寬度與出口寬度比在1.18左右。2011年5月，利用9號(hào)機(jī)組狀態(tài)檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)9號(hào)吸收塔入口煙道進(jìn)行增裝導(dǎo)流板改造工作：

a.人工清理吸收塔入口原煙道內(nèi)的原有堆積石膏并外運(yùn)。

b.對(duì)導(dǎo)流板安裝的位置進(jìn)行打磨，將玻璃鱗片去除，露出金屬層。

c.在吸收塔入口煙道安裝導(dǎo)流板及支撐管。

d.對(duì)導(dǎo)流板、支撐管進(jìn)行焊接加固。

e.對(duì)安裝完后的導(dǎo)流板、支撐管進(jìn)行玻璃鱗片防腐處理。

5 改造效果

9號(hào)吸收塔自2011年5月改造完畢，6月初開(kāi)始運(yùn)行直至2011年9月，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的運(yùn)行，在9月中旬9號(hào)機(jī)組檢修時(shí)，進(jìn)入吸收塔入口煙道檢查發(fā)現(xiàn)，煙道彎段內(nèi)弧側(cè)僅有約1m3左右垢塊（見(jiàn)圖2），同時(shí)，導(dǎo)流板無(wú)變形、腐蝕、磨損等異常現(xiàn)象。

圖2 改造后入口煙道結(jié)垢情況

2011年11月底，在9號(hào)機(jī)組停運(yùn)檢修期間，檢查入口煙道結(jié)垢情況，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢量沒(méi)有明顯增加。對(duì)比未增設(shè)導(dǎo)流板起彎段煙道積垢生長(zhǎng)速度，說(shuō)明該導(dǎo)流板防結(jié)垢效果顯著。

2011年9月，在10號(hào)機(jī)組狀態(tài)檢修期間，對(duì)10號(hào)吸收塔入口煙道進(jìn)行了同樣的改造。2012年1月，在10號(hào)機(jī)組停運(yùn)檢修期間，吸收塔入口彎段未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析馬頭發(fā)電公司9、10號(hào)機(jī)組吸收塔入口煙道結(jié)垢情況，采用加裝導(dǎo)流板彎段進(jìn)行防治，最終達(dá)到了理想效果，有效防止了吸收塔入口彎段結(jié)垢的產(chǎn)生，減少吸收塔停運(yùn)檢修的工作量，同時(shí)避免了大量垢塊落入吸收塔將吸收塔底部設(shè)備砸壞的危險(xiǎn)，保證脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行，可為存在同樣問(wèn)題吸收塔的防結(jié)垢工作提供借鑒。