脫硫塔入口煙道結垢問題淺析

樊彥玲，祝 文，馬穩鋒

（西安西礦環保科技有限公司，陜西西安 710075）

脫硫塔入口煙道結垢問題淺析

樊彥玲，祝 文，馬穩鋒

（西安西礦環保科技有限公司，陜西西安 710075）

結垢是石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統運行過程中常見的問題之一，可引起系統阻力增加，設備堵塞，直接威脅整個脫硫系統的安全穩定運行。針對天津某公司4×410 t/h煙氣脫硫系統入口煙道結垢問題，深入分析其成因及危害，并提出了相應的處理措施，通過后期檢查證明處理措施有效，效果明顯。

脫硫塔；結垢；濕法脫硫

1 設備及問題描述

天津某公司4×410t/h煙氣脫硫設備采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，入口煙氣量4×480 000m3/h，入口二氧化硫濃度2 500mg/m3，入口粉塵濃度30mg/m3，要求出口二氧化硫排放濃度達到35mg/m3(標)以下，出口粉塵排放濃度達到5mg/ m3(標)以下。脫硫塔內配有四層噴淋，兩級屋脊式+1級管式除霧器，煙氣進氣口布置在噴淋層和塔底漿液池之間。

本項目停爐期間，分別對1#和4#脫硫塔塔內部檢查，發現1#和4#脫硫塔入口煙道均出現大量塊狀垢質堆積：距離脫硫塔塔壁1～2m的范圍內較多，煙道中間堆積的厚度約為50～200mm，煙道的內部支撐件上也結滿了塊狀垢質。

2 結垢成因分析

石灰/石灰石-石膏濕法系統運行過程中結垢形成機理非常復雜，其影響因子也非常多。不同的系統運行條件會產生不同的結垢類型，不同類型的結垢可能會相互促進及影響。漿液池中漿液回流以及入口煙氣的顆粒物沉積為其中最常見的形成機理。

1）漿液回流：在濕法脫硫系統中，脫硫塔煙氣入口處為漿液池漿液和煙氣的最初接觸區域，亦為干-濕交界面。脫硫塔入口煙道處最初設計的不合理，煙氣將極易在入口煙道處形成渦流，如果同時存在漿液池液面與煙氣入口過近的問題，此處的渦流將直接導致漿液池漿液被卷吸回流至入口煙道處，造成該區域產生結垢；

2）顆粒物沉積：脫硫系統入口處的煙氣為含塵煙氣，顆粒物重力沉積于入口煙道處產生塊狀垢。

本項目入口煙道處最初未設置導流板，在脫硫塔入口煙道的上部附近有一部分煙氣向上流動，一部分煙氣向脫硫塔底漿液池方向流動，由于向下流動的煙氣量少，形成回流卷吸氣流，該卷吸氣流攜帶漿液從脫硫塔塔底漿液池反方向流至入口煙道處。

該項目利用停爐檢修機會清理檢修煙道，發現由脫硫塔入口煙道內弧處開始出現了大量的塊狀垢，經過對塊狀垢進行成分檢測，確認該處的塊狀垢品質與濕法系統的副產物石膏一致，因此確定該項目的結垢原因為第一種：漿液回流。產生漿液回流的原因即系統存在設計缺陷，脫硫塔入口煙道處氣流分布不均，導致此處產生渦流現象，入口煙道彎段內弧一側形成了回風區，同時漿液池液面與煙氣入口過近，導致漿液池內的漿液被回卷至入口煙道處，該項目入口煙氣溫度高達130～140℃，被回卷至此處的漿液在高溫下迅速干燥結垢。

3 結垢危害分析

濕法脫硫系統運行過程中，結垢為常見問題，包括脫硫塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器結垢，而一旦出現又會產生嚴重的后果，整個系統將會因為結垢導致壓損增大、設備堵塞甚至停運。

本項目煙道入口處的結垢厚度高達50～200mm，阻力增加，嚴重影響了系統的安全穩定運行。需要耗費大量人工和財力去清理垢塊，煙氣流場在脫硫塔入口處變得紊亂，除霧器除霧效果降低，出口煙氣的含水量超標，甚至可能在煙囪附近產生石膏雨。

本項目清理垢質過程中，在塊狀垢上發現了斷痕，證實存在入口煙氣將塊狀垢帶入脫硫塔落進漿液池中的問題。脫硫塔底部漿液池內的氧化曝氣管和紊動管均為玻璃鋼材質，這些設備極有可能遭到脫落塊狀垢的損壞，進一步威脅到整個系統的安全穩定運行。

4 處理措施

4.1 加裝導流板

為解決氣-液界面與煙道入口過近、脫硫塔入口煙道處壓力和速度流場不均勻、渦流卷吸漿液至入口煙道的問題，本項目建議采用的第一種處理措施為加裝導流板。

加裝的導流板具有以下作用：①導流板加裝后，脫硫塔內的壓力分布和入口煙道處的壓力分布層次感較之前更強，壓力梯度的層次越強，渦流形成的可能性越低。②導流板加裝后，可顯著提高入口煙道下部區域的煙氣流速，使得入口煙道中的煙氣速度分布更為均勻，尤其是入口處的速度分布。速度分布均勻，可有效避免出現回流卷吸現象。即通過改變煙氣流動方向，平衡入口煙道內的煙氣流量，使得進入脫硫塔內的煙氣盡量水平，從而避免回流卷吸。

加裝導流板工作：①原有的塊狀垢質需要提前清理干凈；②加裝導流板的尺寸和位置需要通過數值模擬實驗確定；③在對導流板進行安裝和焊接加固前，先打磨預設的安裝位置處并將玻璃鱗片去除；④導流板安裝完成后，對其進行玻璃鱗片防腐處理。

4.2 優化運行管理

（1）該項目在最初設計時，設置了四層噴淋。實際運行過程中，可考慮上面三層運行，底層噴淋備用，避免底層噴淋時有漿液濺落到入口煙道處；

（2）為有效防止漿液池漿液被卷吸回流至入口煙道處，建議先通煙氣10min后，再啟動運行漿液循環泵；（3）如果系統存在旁路，且需要將煙氣切換到旁路系統煙道時，待到旁路系統煙氣穩定后，必須立刻停止運行漿液循環泵，避免漿液池漿液被卷吸回流至入口煙道處。

4.3 其他

（1）為有效防止被卷吸至入口煙道處的石膏漿液干燥結垢，可在該處加裝沖洗水裝置，沖洗頻率可設置為每2 h一次，每次沖洗時間可設置為10min；

（2）壓縮脫硫塔入口管道同樣可以達到避免漿液卷吸的目的：入口煙道尺寸被壓縮，煙氣流速提高，可在一定程度上達到與加裝導流板一樣的功能。但亦有研究結果表明，其效果不如加裝導流板，而且其工作量比加裝導流板更大，費用更高。

5 結語

結垢問題在石灰/石灰石-石膏濕法脫硫系統運行過程中比較常見，嚴重的結垢不僅可引起系統阻力增加、設備堵塞、入口煙氣流場紊亂導致除霧器效率降低出現石膏雨，還可能會引起塊狀垢質脫落至脫硫塔底部漿液池內損壞設備，嚴重威脅著整個脫硫系統的安全穩定運行。

通過深入分析，確認本項目脫硫塔入口煙道結垢是由于煙道設計不合理造成漿液被卷吸回流引起，被卷吸至脫硫塔入口煙道附近的漿液在高溫下迅速干燥結垢。加裝導流板后，入口煙道與塔入口附近的煙氣動力學性能得到極大改善，同時加強系統運行管理，兩種方式雙管齊下，有效遏制了入口煙道結垢的再次發生，措施有效，效果明顯。

[1] 馬磊，沈漢年，趙立冬.石灰石/石灰濕法煙氣脫硫結垢的機理及控制[J].工業安全與環保，2007，33（9）：19-20.

[2] 劉文濤.脫硫脫硫塔入口煙道結垢的原因分析及處理措施[J].河北電力技術，2012，（31）：36-37.

[3] 劉帥，楊向東.某600MW燃煤機組脫硫塔入口煙道改造設計[J].電站系統工程，2016，（32）：38-40.

Analysis on Flue Scaling of Entrance Flue of Desulphurization Tower

Fan Yan-ling，Zhu Wen，Ma Wen-feng

Scale is one of the common problems in the operation of lime/limestone-gypsum wet desulfurization system，which can cause the system to increase the resistance and block the equipment，which directly threatens the safe and stable operation of the whole desulfurization system.Aiming at the problem of flue scaling at the entrance of 4×410 t/h flue gas desulfurization system in Tianjin，the causes and hazards of the flue gas desulfurization system were analyzed，and the corresponding treatment measures were put forward. The post-inspection showed that the treatment measures were effective and the effect was obvious.

desulfurization tower；scaling；wet desulfurization

X701.3

B

1003-6490（2017）01-0065-02

2017-01-08

樊彥玲（1981—），女，陜西西安人，工程師，主要從事環保設計工作。