脱硫塔干湿界面结垢原因分析及处理方法

1.3 石膏垢在干湿界面的富集 石膏垢在干湿界面的富集是由于吸收区喷淋
下落的浆液被烟气卷吸至入口烟道干湿界面处，浆 液中的 CaSO3·1/2H2O 为软垢，具有一定的黏性， 比较容易在干湿界面富集，软垢会逐渐氧化成 CaSO4·2H2O，再加上此处烟气温度较高，堆积的 CaSO4·2H2O 很快被烘干结成硬垢块。这种硬垢非 常坚硬，一旦产生必须用机械方法进行清除。
2018 年 . 第 6 期
皮宇辉．脱硫塔干湿界面结垢原因分析及处理方法
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图 2 烟气流场不均导致水平方向卷吸
示，旋转的烟气将部分浆液带回到靠弯头内侧的干 湿界面处。
进入脱硫塔的烟道接口呈向下 15°的倾角，烟 气在进入脱硫塔前速度较快，速度较快的烟气在进 入脱硫塔内后具有一定的动能，受到底部液面、脱 硫塔环形筒臂以及上部雾化浆液和反应单元的阻 挡，因此将在入口区域的一定区间内产生与原烟气 方向相反的倒向回流，并存在一定的旋转，如图 3 所示。
烟道在进入脱硫塔前装有膨胀节，靠脱硫塔的 烟道接口直接焊在筒壁上，由于烟道与脱硫塔接口 尺寸较大，如果在接口烟道中间不安装支撑，烟道 刚度将达不到要求，烟道接口在运行中将产生振动 甚至是变形，导致防腐层被破坏产生腐蚀穿孔。因 此，脱硫塔入口烟道接口在竖直方向上安装一根工 字钢作为支撑，该支撑成为石膏墙的骨架为干湿界 面石膏垢的大面积富集提供有利条件。
1 干湿界面结垢的形成及危害 1.1 脱硫工艺简介
石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石 灰石粉料作脱硫剂，将石灰石粉与水混合搅拌制成 新鲜脱硫剂浆液，浆液经制浆泵输送至脱硫塔循环 泵吸口，与塔底浆液混合后进入脱硫塔。浆液通过 喷淋层的高效喷嘴雾化后与烟气充分接触，使烟气 中的二氧化硫（SO2）与浆液中的氧化钙（CaO）进 行反应生成亚硫酸钙（CaSO3）；从脱硫塔下部浆
关键词：脱硫塔 干湿界面 结垢 石膏墙 冲洗装置
烟气脱硫技术是目前公认的最经济、最行之有 效的方法，也是世界上大规模商业化应用的脱硫方 法。烟气脱硫方法以石灰石—石膏湿法脱硫工艺为 主，是目前世界上最成熟、运行状况最稳定的脱硫 工艺。热电部 10# 炉采用石灰石—石膏湿法脱硫工 艺，“一炉一塔”的配置方案。脱硫系统投运以来 运行维护费用较低，可靠性高，但存在较为突出的 问题是干湿界面结垢严重，运行中无法清除，长周 期运行将造成装置烟气阻力增大能耗升高，同时存 在较大安全隐患。文章分析了干湿界面的结垢机理 以及危害，详细阐述了相关技术改进措施，通过技 术改造较好解决了结垢问题。
入炉煤种或发电机组负荷有较大变化时，会 造成脱硫塔内浆液 pH 值发生较大变化。当浆液 pH 值偏低时，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，产生硬的石膏垢。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，而在碱性 pH 值条件下运行会产生碳酸钙硬垢 [1]。
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图 1 脱硫系统工艺流程
度相当大，液气比可达 8.4，当烟气进入脱硫塔时相 当于穿过一道水帘，因此将脱硫塔进口烟道与脱硫 塔相连的区域称为干湿界面。 1.2 石膏垢的形成
当浆液中 CaSO4 处于轻度过饱和状态，此时浆 液再通过吸收区后，最终产物石膏超过了悬浮液的 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，就会形成晶核，因 此当浆液中 CaSO4 过饱和时会在其表面析出结晶形 成石膏垢。
池鼓入空气将亚硫酸钙强制氧化并结晶生成石膏
（CaSO4·2H2O）。吸收塔内的浆液经排浆泵送到石 膏旋流器进行一级脱水，浓度为 50% 的底流进入真
空皮带，进行再次脱水至含水量小于 10% 的石膏，
并输送至石膏库储存；部分石膏旋流器的溢流再经
废水旋流器处理，溢流通过废水泵送至废水处理系
统。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴后，经烟囱
因此石膏垢在干湿界面富集其最主要原因就是 喷淋浆液被进入脱硫塔的烟气卷吸至干湿界面处， 下面将详细分析烟气被卷吸的过程。
热电事业部 10# 炉依山而建，脱硫系统利用现 有场地进行设计，设备安装比较紧凑，原烟气进入 脱硫塔前采用 90°弯头连接，由于该弯头距脱硫塔 入口中间的直管段仅 1 米，造成进入脱硫塔的烟气 在入口干湿界面处于气流分布不均匀状态，即靠弯 道外侧烟气速度较快，弯道内侧的烟气速度较慢， 导致进入塔内的烟气按顺时针进行旋转，如图 2 所
连的区域，脱硫塔的三层喷淋层均在烟气入口的上
方，在运行中大量的浆液从喷淋层中喷出，塔内湿
收稿日期：2018-5-1 作者简介：皮宇辉，学士，工程师。2010 年毕业于 长沙理工大学热能与动力工程专业，目前主要从事项 目改扩建及技改等工作。
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石油石化绿色低碳
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2018 年 . 第 3 卷
排入大气，工艺流程见图 1。
吸收区发生的主要化学反应有：
吸收：SO2 ＋ H2O ＝ H2SO3
（1）
中和 ：CaO ＋ H2SO3 ＝ CaSO3 ＋ H2O
（2）
氧化：2CaSO3 ＋ O2 ＝ 2CaSO4
（3）
结晶：CaSO4 ＋ 2H2O ＝ CaSO4·2H2O （4）
脱硫干湿界面是指脱硫塔进口烟道与脱硫塔相
2018 年 12 月·第 3 卷·第 6 期
石油石化绿色低碳 Green Petroleum & Petrochemicals
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脱硫塔干湿界面结垢原因分析及处理方法
皮宇辉
（中国石化巴陵分公司热电事业部，湖南岳阳 414014）
摘 要：巴陵分公司热电部 10# 炉采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，运行中容易出现脱硫 塔入口烟道干湿界面结垢，随着运行时间延长最终形成石膏墙，使进口流通面积 减小，脱硫塔进口压力明显增大，导致生产电耗升高，严重时锅炉机组出现限负 荷运行的状况。针对干湿界面结垢原因采用在脱硫塔入口烟道干湿界面处加装冲 洗装置和延长挡水沿的技术措施，成功解决了干湿界面结垢的问题，保证了脱硫 系统的长周期稳定运行，同时为同类型石灰石—石膏湿法脱硫工艺解决干湿界面 层结垢问题提供借鉴。