白泥脫硫系統除霧器結垢的控制

韓 韋

(江蘇蘇鹽井神股份有限公司，江蘇 淮安 223200)

井神熱電公司三臺循環流化床鍋爐煙氣脫硫引進的南方堿業“利用氨堿廠白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫制取石膏的方法”專利技術，工藝流程和設備系統構成與傳統的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫類似，脫硫劑采用井神三公司氨堿法制堿形成的廢棄物白泥漿液，主要成分有CaCO3、CaSO4、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaCl2、NaCl及少量的酸不溶物。

井神熱電5#脫硫塔采用管束式除霧器、6#和7#脫硫塔采用屋脊式除霧器，運行中均存在嚴重結垢問題。5#塔管束式除霧器結垢嚴重時會導致引風機出力下降，鍋爐被迫降負荷，影響熱電對外供電供汽；6#和7#塔屋脊式除霧器結垢嚴重時會出現模塊坍塌，造成凈煙道和煙囪內壁嚴重結垢，塔周圍下“石膏雨”。除霧器的嚴重結垢導致煙氣無法合規排放，同時大大增加檢修成本，延長檢修時間，降低除霧器使用壽命，急需分析結垢的原因并采取合理措施進行控制。

1 實際結垢情況

停爐檢修期間對除霧器的結垢情況進行整體檢查。5#塔管束式除霧器布置如圖1所示，筒內共五層旋流葉片，結垢主要集中在最下兩層葉片處，隨著運行時間的延長，垢層逐漸累積至承重格柵，最終導致整個格柵結垢嚴重。通流面積急劇下降，煙氣從連接較薄弱的筒體之間穿過，并將筒體上口六角板頂開，導致筒體上口大面積脫焊，筒體之間結垢嚴重。

圖1 管束式除霧器布置示意圖

6#、7#塔屋脊式除霧器前期為兩層屋脊葉片，除霧器整體結垢嚴重，多處模塊坍塌，沖洗水管斷裂。后期，因6#和7#塔除霧器損壞嚴重，修復難度大，將除霧器整體換新，其最下層為氣流分配器，其上為粗除和細除兩層屋脊葉片，其結構示意圖如圖2所示。結垢嚴重時，氣流分配器、粗除葉片之間及其下表面、細除葉片之間及其上表面、除霧器上部塔體均嚴重結垢，多處模塊坍塌，下部氣流分配器掉落。結垢較輕時，垢主要分布在氣流分配器、粗除下表面及葉片之間。

圖2 6#和7#塔屋脊式除霧器結構示意圖

2 原因分析

主要從沖洗效果、運行參數控制和檢修質量三個方面進行原因分析，沖洗效果的好壞是影響除霧器結垢最主要的原因。

2.1 沖洗效果

2.1.1 沖洗水管斷裂

6#和7#塔老除霧器沖洗水管質量較差，管道接口螺紋連接，管道僅簡單定位，對管道起不到約束作用，管道承壓能力差，頻繁出現沖洗水管斷裂現象，除霧器長期得不到沖洗，固然結垢坍塌。換新后的沖洗水管在螺紋連接的基礎上再進行塑焊，采用U形管夾進行緊固，且管道支架與模塊之間的連接更合理。7#塔換新后多個周期均未出現過嚴重結垢情況，6#塔即使嚴重結垢坍塌，也未出現沖洗水管斷裂現象。

2.1.2 沖洗設備故障

6#和7#塔換新后同樣運行4個月，7#塔結垢輕微，6#塔氣流分配器掉落，多模塊坍塌。對兩者的運行情況進行對比分析，最大的差異是6#塔升爐前未做動態沖洗試驗，未發現其沖洗水泵存在過電流跳閘故障。多次檢修均未處理正常，思想上的麻痹大意，導致6#塔新除霧器在投運初期有二十多天未得到規律有效沖洗，最終導致整個除霧器結垢坍塌。

2.1.3 沖洗噴嘴設計

沖洗噴嘴設計不合理會形成沖洗死區，沖洗死區較大會減小煙氣通流面積，增加煙氣流速，降低除霧效果，未分離的霧滴被帶出除霧器后在重力作用下覆蓋在除霧器表面，惡性循環，最終導致嚴重結垢。6#塔粗除和細除兩側下表面沖洗均存在沖洗死區。因為葉片分布區域模塊不對稱，沖洗水管不能依中心線布置，只能如圖3(a)粗線所示往中心偏移。設計單位設計的噴嘴角度只有沖洗水管依中心線布置時才能保證如圖3(b)所示的全覆蓋，沖洗水管往中心偏移后設計單位未調整噴嘴角度，導致不對稱部分的沖洗覆蓋面如圖3(c)所示，圖3(c)中虛線部分是沖洗死區，運行中得不到沖洗。

圖3 6#塔沖洗死區示意圖

氣流分配器未設置專門的沖洗，依靠兩層屋脊的沖洗水下淋。動態試驗發現兩層屋脊的沖洗水會順著葉片流至兩側，無法保證氣流分配器整體沖淋，存在很大的沖洗死區，氣流分配器結垢嚴重。

2.1.4 沖洗水水質

5#塔多次嚴重結垢時均發現沖洗水管中殘留石膏漿液，沖洗水管的最下兩層噴嘴完全被石膏堵死。調查發現，均系運行人員沖洗石膏排出泵時誤操作，石膏進入工藝水箱，5#塔沖洗噴嘴直徑小，極易堵塞。

5#塔沖洗主管上設有自沖洗過濾器，因我公司檢修人員不會檢修，此設備自投運起未進行過保養檢修，濾網損壞，沖洗水中大量鐵銹樣雜質進入各個沖洗水管，堵塞最下層噴嘴。

沖洗水水質差是造成5#塔管束式除霧器結垢的主要原因。

2.2 運行參數控制

脫硫塔液位低、氧化風量不足、塔進口煙氣量大和煙溫高均會加劇除霧器結垢，但影響最大的是塔內高pH運行。

熱電的脫硫劑是三公司提供的白泥漿液，其有效成分含量、漿液濃度和顆粒度均達不到設計要求，脫硫效率差。運行人員為保證SO2合規排放，采用連續大量進漿，高pH運行方式，造成循環漿液中鈣基大量富余。漿液中富余的鈣基被帶至除霧器繼續與煙氣中SO2反應形成CaSO3或者CaSO4的結晶覆蓋在葉片表面，這種結晶垢很難被沖洗。

2.3 檢修質量

停爐檢修時，除霧器葉片垢清理不徹底，葉片表面變得粗糙也是造成除霧器結垢的主要原因。葉片上大量垢徹底清理干凈的難度較大，葉片上長期存留未清理干凈的垢，這些地方會成為下個周期最先開始結垢的位置。

3 控制措施

根據以上的原因分析，分別從運行、檢修和技改三個方面采取控制措施。

3.1 運行方面

做好運行參數調整和監視。pH嚴格控制在5.2～5.8；加強程控沖洗監視，一方面保證程控系統正常運行，避免出現程控故障不能及時發現的情況，另一方面要監視每個沖洗循環的沖洗流量和壓力，保證5#塔沖洗流量不低于100 m3/h，壓力不低于380 kPa，6#和7#塔沖洗流量不低于40 m3/h，壓力不低于200 kPa。避免出現漿液污染沖洗水的情況。

3.2 檢修方面

1)加強設備檢修維護。沖洗水泵每半個月切換保養一次、沖洗電動門每半個月整體檢查維護一次。pH計每周校驗一次。氧化風機每半個月切換一次。

2)停爐檢修前做好除霧器清理預案，保證除霧器清理干凈。

3.3 技改方面

1)針對6#塔除霧器1、3、7、9四路沖洗噴嘴設計不合理，存在沖洗死區的問題。在1、3、7、9四路每路前后的垂直方向共增加246個噴嘴，四路總增加24個噴嘴。

2)對粗除下表面沖洗管道進行改造，兩側管道前段增加四組噴嘴，每組分別在左右兩側向下45°加設一個噴嘴，中間管道前段增加三組噴嘴，每組分別在左右兩側向下45°加設一個噴嘴，共增加22個噴嘴。

4 實際運行效果

以上對策實施后，6#和7#塔除霧器運行狀況很好，運行四個月后整體很干凈，僅在氣流分配器管壁上有輕微垢，停爐檢修時僅需要簡單沖洗即可，大大降低檢修成本和時間，塔周圍無“石膏雨”現象。5#塔沖洗水管因為前期多次拆卸檢修已經形成不可逆的損壞，運行四個月后仍有結垢現象，但結垢程度大幅降低，不會影響鍋爐帶負荷能力。