脱硫结垢浅析

纳钙双碱法脱硫结垢浅析

摘要：我公司采用的是纳钙（Na2CO3、CaO）双碱法脱硫工艺，双碱法脱硫工艺是为了解决结垢问题应运而生的，但是在实际运行中却结垢依旧严重。我公司在2006年至2009年的实际脱硫运行中，结垢问题屡屡频发。原有脱硫系统基础上，加装一套澄清池，装设在稠化器和再生液槽之前，使得进再生液槽的再生液在澄清池中和纯碱反应，达到去除过量的钙离子及沉淀掉碳酸钙的目的。延缓结垢时间，增加脱硫连续运行能力。

关键词：双碱法脱硫、结垢、改造

1.前言

上海申能星火热电有限责任公司（以下简称公司）位于上海市星火工业开发区内，承担者整个开发区的集中供热任务。公司现拥有4台75吨/小时次高压煤粉锅炉，一台1.2万千瓦抽凝机组，一台1.2万千瓦背压机组，总装机容量2.4万千瓦，最大供热能力230吨/小时。2007年12月26日，我公司所建成的双碱法脱硫系统通过上海市环保局验收，标志着我公司在脱硫工作上迈出了一大步，跨入同行企业先进行列。

随着电力行业脱硫设施的陆续建设，基本上都建设了脱硫设备，但是在脱硫运行方面，存在诸多问题。对脱硫运行的连续稳定造成了极大地影响。

我公司采用的是纳钙（Na2CO3、CaO）双碱法脱硫工艺，有4台锅炉，每台锅炉都配备一个单独的脱硫塔。#1、#4炉脱硫塔共用一套再生系统，#2、#3炉脱硫塔共用一套再生系统。双碱法脱硫工艺是为了解决结垢问题应运而生的，但是在实际运行中却结垢依旧严重，我公司在2006年至2009年的实际脱硫运行中，结垢问题屡屡频发。结垢之后导致：1.再生

液泵结垢卡死，抢修，导致脱硫系统停运；2.再生液管道结垢，酸洗，导致再生液流通量不够，控制脱硫效率困难；3.脱硫塔内喷嘴堵，检修，导致喷雾效果不理想，脱硫效率差。这些问题严重影响着脱硫投运率和脱硫效率。分析得出结垢的主要成分是碳酸钙，而Ca2+的主要来源是再生反应：Ca(OH)2（过量）+Na2SO3 CaSO3↓+2NaOH，由于控制再生反应时PH在10左右，导致有过量的Ca2+在混合槽中未能完成再生反应，以Ca(OH)2形式存在；而CO32-的来源主要是系统中另外一个脱硫剂纯碱（Na2CO3）带入的。本来加入脱硫剂纯碱是为了沉淀掉过量的Ca2+，但是在实际运行中，随着运行时间的累加，大量的沉积物无法在再生液槽中沉降，通过再生液泵进入脱硫塔。从而导致1.再生液泵进口、泵本体以及300米的再生液管道结垢，严重影响脱硫效率。2.进入脱硫塔后由于形成了CaSO3固体颗粒物，以及烟气中的烟尘，使得脱硫塔内浆液在循环泵的带动下，将循环泵出口喷嘴堵小或者堵死，直接影响碰喷雾效果，严重的直接将喷嘴支架吹落，使得循环泵起不到喷雾脱硫的效果。

分析出了原因，我们就想到了解决的办法。在原有脱硫系统基础上，加装一套澄清池，装设在稠化器和再生液槽之前，使得进再生液槽的再生液在澄清池中和纯碱反应，达到1. 去除过量的钙离子及沉淀掉碳酸钙的目的；2.便于清理而不影响整个脱硫系统运行；3.延缓结垢时间，增加脱硫连续运行能力。

2.钠钙双碱法理论

2.1钠钙双碱法工艺流程

我公司的4台75t/h锅炉系统采用钠钙双碱法烟气脱硫系统。

图一为双碱法脱硫工艺流程简图，该法用Na 2CO 3和CaO 作为脱硫碱，配制好石灰乳液后以Ca(OH)2进行再生，以Na 2CO 3作为辅助脱硫剂。该脱

硫系统运行方式为：再生液由脱硫塔的底部进入脱硫塔，在经过循环泵由底部将再生液打到脱硫踏顶部，由喷嘴喷淋后和烟气逆向接触（烟气由脱硫塔中下位置进入），处理后的烟气经水平烟道到达烟囱，排入大气。反应好的吸收液由底部排出，和混合槽中的Ca(OH)2浆液混和后再生，再生液经稠化器浓液和清液分离后，一部分进入再生液槽进行储存，一部分储备至亚硫酸钙槽，由压虑机除水压干，并且将压滤出水排入再生槽加以循环利用。

图一、脱硫系统图（简易）

图二、总的脱硫平面布置图

2.2钠钙双碱法原理 (1) 吸收反应

系统运行初期，吸收液中主要是NaOH 。

2NaOH+SO 2→Na 2SO 3+H 2O

随着系统的运行，塔出水经再生池再生后，吸收液中主要为Na 2SO 3，有时吸收液中还含有过量NaOH 。

Na 2SO 3+SO 2+H 2O →2NaHSO 3

吸收反应中消耗了OH -生成了HSO 3-，因此塔出口pH 应降低。 (2) 再生反应

2NaHSO 3+Ca(OH)2→Na 2SO 3+CaSO 3·1/2H 2O+3/2H 2O

烟囱 #1脱硫塔 #2脱硫塔 #3脱硫塔 #

4

脱

硫塔

#1综合区

#2综合区

循环泵 烟气 稠化器

脱

硫吸

收

塔 混合槽 再生液槽亚硫酸钙槽

压滤

消化槽

乳化槽 滤饼 石灰罐

Na 2SO 3+Ca(OH)2+1/2H 2O →2NaOH+CaSO 3·1/2H 2O

Na 2CO 3+Ca(OH)2→CaCO 3+2NaOH

再生过程中消耗HSO 3-

/ SO 32-，生成OH -，因此经再生池后，再生液PH 应升高。

对于脱硫效果来讲，塔进口PH

越高，吸收液脱硫能力也就越强。但PH 过高后，可能会增加系统中Ca 2+

的浓度，使得纯碱和Ca 2+生成的CaCO 3

↓无法及时沉降，引起系统的结垢和堵塞。

3.脱硫系统改造情况 我公司在脱硫系统上做了如下改动，在稠化器出水及压滤出水先接至

类似澄清池的三级沉降池（如图三）。

图三、改造后的脱硫系统

通过改动，虽然增加了系统的复杂性，但是从根本上解决了再生液槽中Ca 2+的含量多、易结垢的本质，可以延缓结垢的速度，增加系统连续运行的能力。而且在清理方面，原来再生槽面积小，清理困难，现在的新再生槽面积大，易清理。能及时的切换再生液槽进行彻底清理，避免了清理再生液槽时的受迫性旁路门启停。

4.实验 4.1改造前

通过计算脱硫系统各环节水样中的Ca 2+含量来控制加石灰的量，以及后期通过测算Na +的量来计算加纯碱和烧碱的量。

表一，钙离子浓度测定

日期

班次

#1区（单位mg/L ）

#2区（单位mg/L ）

稠化器

脱

硫吸

收

塔 混合槽

再生液槽

亚硫酸钙槽 压滤

消化槽 乳化槽

滤

饼

石灰罐 三级

澄清池

二级

澄清池

一级

澄清池

纯碱给料

机