脱硫脱硝分析：脱硫吸收塔除雾器塌陷、喷嘴冲刷大梁

查看全部 · 发表于 2021-3-29 18:14:06

安阳电厂#9、10 机组脱硫吸收塔发现除雾器结垢严重后塌陷，并造成吸收塔内其它设备的损坏，导致净烟气不能达到设计要求的排放湿度，增加了吸收塔的补水量，使净烟道凝水管排水、排浆压力增大，造成凝水管堵塞，并对净烟道、部分旁路烟道和烟囱前水平烟道造成腐蚀堵塞、漏浆，脱硫效率也受到一定影响；停运检查还发现大梁附近的部分喷嘴喷射面冲刷大梁，大梁从刷磨损、腐蚀严重，直接影响脱硫系统的安全运行。本文对除雾器结垢塌陷和喷嘴冲刷大梁进行了分析，提出改善建议及解决办法，从而提高了脱硫系统运行的经济性和安全性。

1.引言

吸收塔浆液喷嘴是脱硫成套装置中关键设备之一，其雾化性能对脱硫效率具有重要影响吸收塔除雾器是湿式脱硫系统的重要设备，安装在吸收塔的中上部，安装固定在经过防腐处理后的大梁上，由于喷嘴有 120 度的喷淋角，喷嘴喷射角调整不当，会造成喷射角覆盖大梁，造成大梁冲刷腐蚀，严重的可将大梁腐蚀断裂，喷淋层坍塌，脱硫被迫停运检修。湿法脱硫装置中除雾器主要由除雾器本体及冲洗系统组成，分为第一级和第二级，其作用是收积脱硫后的烟气中所携带的液滴和少量的粉尘。除雾器的性能直接影响到脱硫系统运行的可靠性，除雾器堵塞塌陷会砸坏布置在其下方的其他设备，坠落至吸收塔底部的除雾器模片和吸收塔搅拌器碰撞，使搅拌器损坏，还会堵塞浆液循环泵入口滤网和石膏排出泵入口滤网，严重时会造成脱硫系统的停运。如何保证除雾器和喷淋层的安全可靠，对于脱硫系统正常稳定运行有着十分重要的意义。

2.系统设备简介

安阳电厂 #9、10 机组为 300MW 机组， 2007 年安阳电厂#9、10 机组烟气脱硫改造工程，加装了烟气脱硫装置，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。该烟气脱硫装置采用一炉一塔，设置烟气旁路烟道，每台炉单独设置 1 台增压风机，正常运行时烟气经增压风机，通过脱硫吸收塔脱硫后排放，烟气旁路挡板关闭，事故情况或脱硫装置停机检修时旁路烟道打开，烟气通过旁路烟道进入烟筒。吸收塔设三台浆液循环泵、三层喷淋层、两级除雾器及三层冲洗水冲洗喷嘴，喷淋层喷嘴采用空心锥切线型喷

雾喷嘴，共设置三层，每一层有一台浆液循环泵供浆。除雾器采用平板式，布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部，为避免除雾器浆液板结堵塞，上中下三层除雾器冲洗系统。

3.现象

1、除雾器塌陷的现象：除雾器分为 2 级，除雾器压差一般在在 100Pa 以下，但是由于长时间运行，除雾器冲洗后任然有部分浆液没有冲洗掉，长时间积累和板结，使除雾器压差逐渐增加，增加到一定值后，除雾器压差突然好转，下降到 100Pa 以下，此时一般可判断为除雾器堵塞坍塌，除雾器坍塌后吸收塔的补水量、石灰石补浆量明显增加。塌陷的除雾器模片坠落到吸收塔底部有可能卡涩吸收塔搅拌器，也有可能被浆液循环泵吸引到入口滤网上，进而堵塞浆液循环泵入口滤网，造成循环泵吸入量下降，泵系振动、汽蚀。

2、喷嘴冲刷大梁腐蚀的现象：一般喷嘴冲刷大梁刚开始从运行数据和外表现象是无法监察的，脱硫系统经过长时间运行后，待到喷淋层大梁被冲刷腐蚀变形、断裂后，引起喷淋层浆液管道断裂，大量喷嘴失去作用，形成烟气逃逸通道，大量烟气逃逸，脱硫效率骤然下降，严重时会造成吸收塔塔体变形撕裂。喷嘴冲刷大梁的隐蔽性很高，运行中没有监视判断的手段，只有加强检修质量，逢停必检。避免大梁冲刷断裂的可能。

4.原因分析

1、除雾器塌陷的原因分析：

除雾器塌陷的主要原因是除雾器结垢堵塞，除雾器前后压差太大，烟气将除雾器冲开，除雾器梁架间隙很大，无法托住冲开的除雾器模片，除雾器模片坠落到初级除雾器模片层，进一步引起初级模片堵塞坍塌。引起除雾器结垢的原因主要有：

1.1 吸收塔浆液浓度高，容易造成石膏沉积，石膏不但容易在吸收塔内沉积，同时也容易随着烟气在除雾器、入口烟道处沉积，从而造成整个烟气系统阻力增大，电耗增加，频繁的进行除雾器、入口烟道冲洗，同时也增加水耗，频繁的进行冲洗，导致的后果是水平衡不好控制，各个浆液罐不是溢流就是液位太低，除雾器冲洗根据吸收塔液位进行，使运行调整带来很大困难，致使除雾器不能及时进行冲洗，进一步造成除雾器结垢加剧。

1.2 浆液浓度高加上 PH 控制过高导致堵塞除雾器，由于 PH 值较高，石膏浆液中含有大量的石灰石，石灰石本身很粘，易粘在除雾器上，这时如果有高温烟气过来，会形成局部干湿界面，造成结垢，同时石膏中的石灰石也会和没有经过喷淋或经过很少喷淋的烟气中的二氧化硫反应，在除雾器上沉积下来。一般来讲，浆液浓度高加上控制的 PH 值高，很容易造成除雾器结垢堵塞，在这种情况下，冲洗的作用很有限。

1.3 除雾器没有及时根据实际情况进行清洗，吸收塔底部的石膏浆液与新鲜的石灰石浆液混合后从喷嘴喷出，与烟气充分接触后，有很小一部分随着烟气的携带附着在除雾器的叶片，如果除雾器没有及时进行冲洗，那么浆液在叶片上停留的时间较长，将使叶片表面形成一层结垢层。饱和度高时，沉淀更溶液在原来的石膏颗粒快速形成。此时冲洗的作用将大大减弱，如此恶性循环的结果就是，除雾器严重堵塞后坍塌。

1.4 除雾器冲洗不及时，运行人员没有根据除雾器冲洗制度要求每两小时冲洗一次除雾器，由于脱硫吸收塔运行中往往有这样或那样的情况，致使运行人员调整困难，顾此失彼，博能综合考虑与分析，没有及时进行调整，放弃冲洗除雾器，来保证其他的参数来保证运行，致使除雾器逐步结晶结垢板结，恶性循环。

1.5 除雾器冲洗水设计不合理，一般除雾器设计为三层，初级迎风面一层，背风面一层，次级迎风面一层，冲洗水的压力一般要求 2bar 以上，冲洗强度在 40lpm/m2 左右，喷嘴的角度一般选择 90 度或 110 度，一般 200% 的重叠。次级的背风面为了减小烟气通过除雾器后的携带水没有设计冲洗水，次级的除雾器模片较初级模片很容易结垢，一旦结垢发生以后，垢层将很快的发展，结垢层减小了通道面积，导致该处的烟气流速的增大，增加了二次
携带的风险，叶片又没有及时冲洗的石膏结垢物很难清洗掉，所以合理设计除雾器的冲洗系统在石灰石石膏湿法脱硫工艺中很重要。

1.6 石灰石中的 MgCO3 严重超过设计值，浆液中 Mg2-含量过高，形成 MgSO4 溶液。硫酸镁易溶于水，但在浆液浓度比较高时，由于化学反应的可逆行，一旦浆液浓度超过 MgSO4 的相对饱和度，硫酸镁仍然会沉积下来，是石膏沉淀速率影响的重要因素，硫酸镁在沉淀理论上与石膏沉淀类似。由于硫酸镁与石膏相比，相对较粘，所以，一旦浆液浓度过高以后，再加上浆液中 Mg2-含量高，便会出现上面的中毒现象，PH 值调整不上去，很难提高到 4.5 以上，脱硫效率严重下降，烟气携带的浆液液滴极易附着在除雾器表面，因此要求现场严格控制吸收塔浆液浓度，不能超过 25％运行。

1.7 电除尘效率低，除尘效果差，致使原烟气中灰尘的浓度较大，原烟气中的飞灰颗粒和烟气形成灰核气团，在一定程度上阻碍了 SO2 与脱硫剂的接触，降低了吸收剂中 Ca2＋的溶解速率，同时飞灰中析出的一些金属离子会抑制 Ca2＋与 HSO3－的反应。烟气中粉尘含量持续超过设计允许量，将使脱硫率大为下降，喷头堵塞，使烟气形成逃逸通道，很快和水汽吸附在除雾器模片上。

1.8 锅炉投油助燃时，脱硫系统没有及时退出运行，锅炉助燃油燃烧不充分，随烟气进入吸收塔，油和飞灰随净烟气携带，粘附在除雾器折流板表面，结成灰垢。

1.9 有一部分没有被除雾器扑捉倒到浆液液滴经过除雾器后，附着在吸收塔顶部形成结垢层，垢层达到一定厚度后在重力的作用下脱落下来，覆盖在上层除雾器表面，阻塞净烟气流通，导致结垢加剧，冲洗水无法将其冲洗掉，很快就使除雾器完全堵塞。

下图 1、2、3 为除雾器堵塞塌陷及结垢部位：
环保之家.JPG

2、喷嘴冲刷大梁腐蚀的原因分析：

2.1 喷淋层设计不合理，大梁附近的喷嘴连接管布置不能使喷嘴的喷淋角避过大梁，喷射角覆盖大梁，使浆液冲刷大梁表面防腐层，防腐层冲刷掉后开始冲刷和腐蚀金属机体，金属机体很快被腐蚀损坏。

2.2 喷嘴安装调试不合格，喷嘴安装时要根据布置情况进行角度调整，如果喷淋角调整不当，喷淋面覆盖大梁，造成冲刷防腐。

2.3 喷嘴被局部堵塞，喷嘴被局部堵塞后，造成喷嘴喷淋角度喷淋面眼中变形扭曲，扭曲的喷淋面形成局部浆液喷注，有可能变形的液注正好冲刷到大梁，引起冲刷腐蚀。

2.4 喷嘴连接管断裂，喷嘴在浆液循环泵系振动下或其他应力作用下断裂，端口形成强大的浆液喷注冲刷大梁和吸收塔体，致使大梁或塔体长时间冲刷防腐下损坏，甚至造成塔体漏浆，如果没能够及时发现，后果非常严重。

下图4、5、6为浆液喷嘴调整不当冲刷的大梁：

环保之家1.JPG

5.对问题的处理

1．将塌陷的除雾器模片捞出后进行冲洗，冲洗时不易使用压力太高的水，以免模片造成损坏；将没有塌陷等除雾器模片进行冲洗，结垢板结或结晶严重的除雾器模片冲洗不彻底的，搬出吸收塔在塔外进行处理，对损坏变形严重的除雾器模片进行更换。回装除雾器模块时，调整好间距后，将除雾器模片两片或三片用 8mm 的呢绒绳进行捆扎，并困扎在除雾器支撑梁上，注意捆扎时呢绒绳不能捆扎的太近要留有一定的长度，所留长度根据除雾器之间的间隙及除雾器与支撑梁的间隙而定，只要除雾器在外力的作用下不能脱离支撑梁的支撑既可。

2．检查除雾器冲洗水系统，主要检查除雾器塌陷是否造成的冲洗水管道断裂损坏，检查冲洗水喷嘴是否存在堵塞现象；将损坏部分进行修复，修复前要将管道内部清理干净，最好用水冲洗，修复结束后进行调整实验，检查冲洗效果是否达到设计冲洗效果。

3.进行除雾器冲洗水系统进行改造，除雾器冲洗水在设计时考虑冲洗水的逃逸，一般除雾器冲洗水设计为三层，初级迎风面一层，背风面一层，次级迎风面一层，次级的背风面为了减小烟气通过除雾器后的携带水不考虑设计冲洗水，次级的除雾器模片较初级模片很容易结垢，因此建议在次级除雾器的背风面设计加装一组冲洗水，该组冲洗水的喷嘴喷淋出的水滴不易太小，以免烟气二次携带，造成净烟道和后部烟道大量积水，考虑到烟气的二次携带，要在净烟道集水槽加装冷凝管，加大冷凝水的排放量。后部烟道同样要考虑加装冷凝水的排放管，使冷凝水充分排放。

4.对喷淋层冲刷损坏的大梁进行焊补处理，焊补后进行防腐处理，防腐层要进行适当加厚，必要时加装防护板。吸收塔内部进行动火作业时一定要注意防火，电焊作业时下方要铺上石棉布，要有专人进行监护，专人担任消防员，作业开始前要准备好充分的消防器材，作业结束后，要进行全面检查，不能留有隐患。

5.对喷淋角度不当的喷嘴进行角度调整，使喷淋角躲过大梁，将调整过的喷嘴进行记录，做好台帐，并再次进行一次全部检查。待下次停运检修时，校对调整过的喷嘴角度是否适当，是否还有冲刷大梁的现象，如果还有冲刷现象，必须进行再次调整，必要时进行更换。

6.如果喷嘴调整受到布置的限制，无法或调整困难，必须进行喷嘴布置改造，将喷嘴下移，下移时一定要注意下移量不能过大，以躲过大梁为宜，不然会减少烟气滞留时间，降低脱硫效率，同时要考虑到各喷嘴间的重叠度，
不能形成烟气走廊。再者改造的喷嘴不易过多，只考虑改造大梁附近，有冲刷大梁痕迹的喷嘴为宜。

7.排查堵塞的喷嘴，将堵塞的喷嘴进行清堵处理，恢复喷嘴性能。检查喷淋层管道的强度，固定的支撑量是否有松动晃动的现象，并进行处理，对强度不够的管道进行加强处理或进行更换。对断裂的管道进行更换处理。

6.采取的措施

1．严格控制吸收塔浆液浓度，吸收塔浆液浓度控制过高，会造成一系列问题，如果对这些问题不加以重视，小问题会逐渐积累成大问题，造成除雾器塌陷、喷嘴堵塞、脱硫效率下降等等严重的后果。因此必须严格控制吸收塔浆液浓度不能超过 25%，最好在 20%左右运行，由于特殊原因可以短时间超过 25%，但绝不能长时间浆液浓度超过 30%运行。

2.要保持较好的氧化效果，检修时必须检查氧化风管道和喷嘴是否存在堵塞现象，管道是否存在泄露等，并及时进行性处理；在吸收塔浆液氧化效果不好，入口粉尘浓度过高时，吸收塔浆液中 F-、Mg2-浓度过高时，更要适当降低吸收塔浆液浓度运行，最好保持在 15－20%左右。

3.在某种情况下为了提高脱硫效率时，将吸收塔浆液 PH 值提高时，控制 PH 值不能超过 6.0，与此同时尽可能加强石膏排出来适当降低吸收塔浆液密度。

4.严格控制石灰石的质量，使用优质的石灰石，石灰石中的 MgCO3 含量不能超过设计值，以免发生吸收塔浆液镁中毒现象。

5.尽可能使用优质煤种，避免使用含氟、氧化铝、二氧化硅、氯离子等超标的煤种。

6.加强电除尘的管理，保证电除尘较高的除尘效率，降低原烟气中灰尘含量。

7.锅炉投油助燃时要及时停运脱硫系统，避免大量的油气污染吸收塔浆液。

8.加强运行人员对除雾器压差的监视，严格按照除雾器冲洗管理制度进行除雾器冲洗。必须做到通过调节各冲洗通道的间隔时间长短来调节补充水的量，冲洗通道的顺序可以是按空间顺序依次冲洗，使得一个周期内的迎风面比背风面冲洗的次数多。冲洗的频率一般取决于吸收塔每小时的蒸发水流量，当吸收塔塔内的水位底于设定值时，自动控制将执行除雾器的冲洗程序。

9．将除雾器检查、冲洗系统检查、喷淋层检查、浆液循环泵入口滤网清理、吸收塔底部清淤、吸收塔顶部检查清理作为脱硫系统的标准项目来对待，做到脱硫系统逢停必检。

10.坚强运行人员的培训工作，通过严格培训来提高运行人员的技术水平和综合分析能力。

7.结束语

总而言之，解决脱硫存在的问题，不能单一的解决某一项或某一个问题，要综合全面的进行分析，多方面入手采取措施，才能从根本上解决好问题，采取单一的某项措施和处理手段，并不能从根本上解决问题。

经过近些年脱硫系统的问题的检查分析与处理，逐渐积累了一定的经验，使脱硫的安全稳定的运行得到稳步提高，但是由于脱硫系统的特殊的运行环境确定了其缺陷问题的多样性和频发性，致使脱硫设备的精密点检难度很大，还需要我们进一步加大设备的管理力度，认真总结经验教训，使脱硫系统的安全稳定的运行进一步提高。作者：刘国华