石灰石湿法脱硫系统堵塞、结垢、腐蚀.doc

石灰石－石膏湿法脱硫系统堵塞、结垢、腐蚀浅谈

摘要：阐述了石灰石－石膏湿法脱硫工艺简要工艺流程，附属设备结垢、腐蚀应对措施。

关键词：湿法脱硫；结垢；腐蚀；堵塞。

石灰石湿法脱硫技术在燃煤电厂正得到广泛的推广应用，技术成熟、适合我国国情且国内应用最多的高效脱硫工艺，但在实际应用中如果不能针对具体情况正确处理结垢、堵塞、腐蚀等的技术问题，将达不到预期的脱硫效果。本文就该法的工艺原理、实践中存在结垢、堵塞、腐蚀等问题防范处理方法做如下简要探讨。

一：石灰石－石膏湿法脱硫工艺简要流程

我厂共设计8台300MW锅炉，针对一厂1、2、3、4号锅炉分别对应脱硫5号吸收塔、1-2号吸收塔、3-4号吸收塔、6号吸收塔。锅炉尾部烟道排出烟气经除灰电除尘器除尘，通过增压风机升压后进入吸收塔，并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉。烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，烟气得到冷却，并将烟气中95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。在吸收塔的顶部，除雾器将烟气中携带的浆体液滴除去。离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，无GGH(烟气换热器)的脱硫，其排烟温度在50℃左右。

吸收塔底部未反应完全的石灰石石膏浆液由吸收塔浆液再循环泵，循环进入吸收塔上部向下喷洒与上升的烟气接触。烟气中的SO2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后运走。

二：脱硫系统的结垢、堵塞与解决办法

1、结垢、堵塞机理

（1）吸收塔底部浆池中石膏终产物浓度超过了浆液的吸收极限，石膏就会以晶体的形式开始沉积，当相对饱和浓度达到一定值时，石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长，当饱和度达到更高值时，就会形成晶束，进而形成晶种、晶体，同时，晶体也会在其它各种物体表面上生长，导致吸收塔内壁结垢。石膏结晶是一个动态平衡过程，新晶种的形成和晶体长大同时进行，只有结晶到一定程度才被允许排出，因此石膏浆液在吸收塔内应有足够的停留时间，即保持石膏的过饱和状态。实践经验表明，如果相对过饱和度过高（＞1.4），就易形成晶核或层状、针状晶体，晶核会在其它物质的表面上生长，就易发生吸收塔结垢、沉积现象。经验表明比较理想的石膏相对过饱和度应控制在1.25～1.30。

（2）在系统的氧化程度低下，甚至无氧化发生的条件下，可生成一种反应物为Ca(SO3)0.8(SO4)0.21/2H2O,称为CSS-软垢，使系统发生结垢，甚至堵塞。

（3)吸收液pH值的剧烈变化，低pH值时，亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，会有石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低，会引起亚硫酸盐析出，产生软垢。在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。吸收塔浆液中有HSO3-、SO32-、CO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，pH值对它们相互之间的反应影响很大。高pH值的浆液有利于SO2的吸收，然而当pH＞5.9时，石灰石中Ca2+的溶出就减慢，SO32-的氧化也受到抑制，浆液中CaSO3·1／2H2O就会增加，易发生管道结垢现象。在碱性pH值环境下运行会产生碳酸钙硬垢。反之，如果浆液pH值降低，石灰石中Ca2+的溶出就容易，而且对SO32ˉ的氧化非常有利，保证了石膏的品质，但亚硫酸盐溶解度急剧上升，硫酸盐溶解度略有下降，在很短时间内，会有石膏大量产生并析出，产生硬垢。pH值较低会使SO2的吸收受到抑制，脱硫效率将大大降低。

（4）脱硫停运设备冲洗不充分，长期停运至投运时间长，设备及管道结垢、堵塞。

2，解决办法

（1）合理控制吸收塔浆液密度，通常我厂控制其密度范围为1150-1180m3/kg，密度过低或过高均增加了设备厂用电率，运行不经济。

（2）采用强制氧化工艺，使氧化反应趋于完全，控制亚硫酸钙的氧化率在95%以上，保持浆液中有足够密度的石膏晶种。

（3）严格除尘，严防喷嘴堵塞。控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量，运行中控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130％。

（4）控制溶液的PH值，尤其避免运行中pH值的急剧变化。一般控制在4.5～5.3之间。

（5）吸收液中加入二水硫酸钙或亚硫酸钙晶种。

（6）向吸收液中加入添加剂如：镁离子、乙二酸。

（7）适当的增大液气比也是系统结垢、堵塞的重要技术措施。

（8）加强设备管理，停运设备严格执行冲洗制度，尤其长期停运设备。在冬季时，还应作好设备管道发生冻结损坏的防范措施。

（9）根据相关系统设备的运行状态（压力、流量、电流等）和各种浆液的化学分析结果来判断结垢的趋势。

三、硫系统的腐蚀与防腐

1、腐蚀机理

（1）化学腐蚀：烟气中的SO2、HCl、HF等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其SO32－、Cl－、SO42－对金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。

（2）电化学腐蚀：金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀，在焊缝处比较明显。

（3）结晶腐蚀：溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，吸收塔内逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，产生剥离损坏。

（4）应力腐蚀：环境温度的影响。塔内烟温升高或降低，其防腐材料受力作用膨胀或收缩腐蚀变形，长时导致损坏。

（5）磨损腐蚀：浆液中由于含有固态物，对设备及容器有一定的冲刷作用.

2、防腐技术

（1）合理控制浆液的pH值。防止PH值急剧变化

（2）选择合理的FGD(脱硫设备)烟气入口温度，并选择与之相配套的防腐内衬，选择与入口烟温，塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。

（3）严把防腐内衬的施工质量。

（4）吸收塔现场制作过程中保证焊口满焊，焊缝光滑平整无缺陷，内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢，应用圆钢、方钢为主，外接管不能用焊接，要用法兰连接。

（5）防腐材料要符合环保及国家规定控制危险源所必须的相关要求。

参考文献：[1]. 《环境工程》，成都科技大学出版社

[2]. 《工业脱硫技术》化学工业出版社