塔內結垢石灰石濕法脫硫吸收的研究

◎馬岳

塔內結垢石灰石濕法脫硫吸收的研究

◎馬岳

目前，火電廠的煙氣脫硫系統普遍采用石灰石濕法脫硫工藝，它主要的優勢在于脫硫效率高，并且適應性也很高，現在，此項工藝的單機容量能夠達到1000MW，而且根據統計，在我國擁有300MW的火電廠中，絕大部分都在采用石灰石濕法脫硫技術，不過在運用期間，卻存在吸收塔內結垢的問題，從而導致脫硫效率下降。那么下面我們就以我廠兩臺135MW機組，兩個吸收塔為例，來具體討論一下如何解決這方面的問題。

塔內結垢的形成

濕干結垢

火電廠的煙氣脫硫系統，建有“濕一干”交界區，其范圍主要是從是能夠吸收塔煙氣入口處到第一層噴嘴的距離，而這段位置，是很有可能出現結垢的地方，通常被稱作“濕一干”結垢，因為CaSO4、CaSO3等是構成漿液的重要物質，如果漿液和墻壁融合的話，那么很多的漿液就會吸附進塔壁里。從而被沉積。此外，因為煙氣的溫度很高，會讓沉積層水會很快的蒸發掉，這樣的話，沉積層就能夠慢慢的轉化為結構致密，就像是水泥的垢。

結晶成垢

CaSO4.2H2O結晶垢一硬垢。石灰石濕法在進行脫硫之后會形成石膏。如果這些石膏的漿液在濃度方面大于溶解度的話，那么石膏會形成晶體，然后析出。如果飽和濃度具有一定程度的情況下，那么石膏就會利用異相成核來存活于晶體的表面。而飽和度具有更大值的情況下，也就是說超過均相成核下的飽和度的話，那么就能夠在漿液里構成晶核，這樣一來，體積小一些的晶核同樣會在塔里形成堅固的垢，此時，當形成石膏結晶的垢以后，就會被稱作硬垢。

CaSO3.1/2H2O結晶成垢一軟垢。濕法脫硫技術在PH值下運行，如果PH值很高的話，那么漿液中就會構成SO32-的物質，那么這樣一來，就很有可能讓CaSO3的飽和度超越在均相成核情況下所形成的飽和度，從而在塔壁上形成結晶。而晶核的一點點變大，會逐漸轉化成垢層，如此一來，就會出現設備堵塞的情況，從而很難再繼續工作下去。而此情況，則被稱作軟垢。

要是CaSO3沒有足夠的氧化成分，那么漿液里的CaSO3濃度就會變得很高，在這種情況下，就會析出亞硫酸鈣結晶，也就是半水石膏。另外，CaSO3會形成混合結晶體，而且它們還會具有很強大的活性，非常容易吸附在管壁上，并最終形成致密的污垢。

沉積結垢 石灰石濕法脫硫漿液里具有一定成分的懸浮液，而懸浮液具有很多的固態顆粒，要是結構設計工作沒有做好，攪拌工作也沒有到位的話，那么就會讓漿液的流速偏慢，根本無法帶動里面的顆粒，這樣就很容易引發骨泰顆粒沉積在容器下面的情況。

結構的預防

“濕一干”結垢預防

在設定噴嘴的時候，要對噴嘴做好清洗工作，而清洗的方式有多種，其中連續沖洗和間斷沖洗是比較常用的方式，如果采用間斷沖洗方式的話，周期通常要短于30min。而沖洗的壓力最好保持在0.15MPa，如果壓力太大的話，就很有可能出現煙氣含濕程度過高的情況。

結晶成垢的預防

硬垢的預防。防止石膏的相對飽和濃度超過140%。如果能夠在氧化系統里安裝攪拌器的話，就能夠讓氣泡得到較好的分散效果，這樣的話，CaSO3和氧化空氣就會得到有效的融合，從而讓系統氧化率能夠超過95%。此外，在吸收塔還沒有開始運行的時候，就要往氧化槽里放入足夠濃度的石膏漿，然后再放入有機酸添加劑，這樣就能夠形成阻垢作用。

軟垢的預防。想要避免軟垢的出現，就一定要掌控好循環槽內的pH值。想要有效的控制循環槽里的CaSO3結晶沉淀的飽和度，那么最好在脫硫漿液里保持一定濃度CaSO3晶粒作為晶種。另外，循環槽里的漿液最好在里面多停留一段時間。

吸收塔垢樣品分析

垢樣的成分分析

根據對垢樣的EDS的研究結果能夠知道，鈣、氧等元素是垢樣的主要成分，同時也具有一定的鎂、鋁等成分。而對垢樣的XRD研究結果表明，CaSO4.2H2O峰值比較大，而CaCO3.H2O峰值則較小。根據對垢樣的EDS與垢樣的XRD研究表明，垢樣主要是由CaSO4.2H2O所構成的。

垢樣的EDS會具有其他元素，而且CaSO4.2H2會受到煤、鋁等元素的干擾。這主要體現在對晶體結晶成和誘導時間的影響方面。無論是鎂還是鋁，都會增加結晶時間，而且這兩個元素還會讓晶體尺寸分布的更加廣泛。

垢樣的微觀形貌分析

利用掃描顯微鏡對垢樣微觀形貌進行研究，把垢樣進行拋光，然后全部放在樣品臺上面，并進行認真的觀察，能夠發現板狀形態是吸收塔內結垢的重要構成部分，其潔凈效果很好，同時，很多的聚集體上面全部含有板狀顆粒。

光面和斷面進行比較的話能夠發現，光面具有很多的小顆粒，同時結晶尺寸也不是很大，之所以出現這種情況，主要是因為光面和漿液融合的關系。此外，在對光面和漿液進行觀察的時候，角度上也存在一定的差異，這也是出現微觀形貌的主要原因。

通過以上內容我們能夠了解到，在我國擁有300MW的火電廠中，絕大部分都在采用石灰石濕法脫硫技術，不過在運用期間，卻存在吸收塔內結垢的問題，從而導致脫硫效率下降。而想要解決這方面的問題，就一定要做好有關“濕一干”結垢以及軟垢的預防工作，同時還要對垢樣的成分以及垢樣的微觀形貌做好分析工作。因此在今后的工作中，相關工作者要積極努力，爭取制定出更為完善的方案，從而讓塔內結垢石灰石濕法脫硫吸收的研究水平邁向一個新的高度。

（作者單位：廣東省粵瀧發電有限責任公司）

在采用石灰石濕法脫硫技術的時候，吸收塔內結垢是此項技術需要解決的問題。本文主要以兩臺燃煤火力發電廠135MW機組，一臺機組一個吸收塔來研究。有除塵除灰系統，在脫硫旁路擋板取消的情況下，以兩個吸收塔為例，并從吸收塔內各種垢體的形成原因、危害以及防止方法為角度，來具體的討論一下塔內結垢石灰石濕法脫硫吸收的研究工作。