２０１８年４月 电 力科技与 环保 第３４卷第２期 石灰石一石膏湿法烟气脱硫设施常见故障及影响 脱硫效率因素分析 Ｃｏｍｍｏｎ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ——ｇｙｐｓｕｍ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｆａｃｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ 吕新锋 （华润电力（贺州）有限公司，广西贺州５４２７００） 摘要：阐述了火电厂石灰石一石膏湿法烟气脱硫（ＷＦＧＤ）工艺处理流程，以及设施系统常见故障的关键技术处理 分析以及解决方案，并对影响脱硫效率的主要因素进行了探讨。提出的方法可基本解决湿法烟气脱硫系统运行中 的技术问题，使其脱硫效率达到设计及环保的各项要求。 关键词：石灰石一石膏；湿法烟气脱硫；故障；效率；分析 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ—ｇｙｐｓｕｍ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ （ＷＦＧＤ）ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｓ ｗｅｌＩ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆ－ ｆｅｃｔ ｔｈｅ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｏｆ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ—ｇｙｐｓｕｍ；ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ；ｆａｉｌｕｒｅ；ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ａｎａｌｙｓｉｓ 中图分类号：）（７０１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４—８０６９（２０１８）０２—０２７—０３ ０ 引言 石灰石一石膏湿法脱硫技术是目前世界上应用 解决措施： （１）选择合理的ＦＧＤ（脱硫设备）烟气人口温 度，并选择与之相配套的防腐内衬。一般设计ＦＧＤ 系统至少能承受原烟气长期１６０ ，短时（２０ｍｉｎ） １８０℃左右的高温烟气工况。 最广泛的脱硫技术，该工艺技术成熟，运行稳定可 靠，吸收剂利用率高，对煤种的适应性强，脱硫效率 可达到９８％ｌ１ Ｊ。但在实际应用中易出现系统结 （２）严把防腐内衬的施工质量，主要包括原材 料进场验收、预处理工序质量控制、施工环境条件控 制、施工过程控制要点等。原材料胶板验收项目包 括品种、厚度、硬度、电火花（检查孔洞）检测和外 垢、堵塞、腐蚀等问题 ５ Ｊ。本文分析了脱硫系统结 垢、堵塞的原因，提出了具体的防腐措施，并就影响 脱硫效率的问题因素进行了分析探讨。 １脱硫系统的腐蚀、结垢与解决措施 １．１腐蚀机理与防腐对策 观。防腐施工中的预处理主要是基体补焊打磨、喷 砂和衬胶施工中的胶板打磨。衬胶及玻璃鳞片施工 现场要求温度最佳控制范围为ｌ５—３０℃，相对湿度 控制在７５％以下。施工过程控制要点主要包括配 烟气中的ＳＯ ＨＣＩ、ＨＦ等酸性气体在与液体接 触时，生成相应的酸液，对金属有很强的腐蚀性，对 料、工序衔接、衬胶搭接及涂磷的原则与工艺、防腐 验收等过程。 防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。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。 另外，吸收塔溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结 （３）吸收塔制作工艺合理。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。 晶导致结晶腐蚀，环境温度的急剧变化，导致防腐内 衬与基体不同步的膨胀，使内衬粘接强度下降。浆 液中由于含有固态物，落下时对塔内物质有一定的 冲刷作用。 （４）选择合理的防腐材料。塔防腐材料国内目 前一般多选择内衬玻璃鳞片２—４ｍｍ或内衬丁基橡 ２７ ２０１８年４月 电 力科技与环保 第３４卷第２期 胶４—８ ｍｍ；脱硫区箱体搅拌器采用顶进式搅拌器； 低温烟道或接触低温烟气的设备一般多做内衬玻璃 鳞片或内衬丁基橡胶防腐及采用ＦＲＰ管道等。 （５）运行中合理控制浆液的ｐＨ值和Ｃｌ一的浓 度。一般控制吸收塔浆液ｐＨ在４—６之间，加强对 浆液的定期取样分析检测，重点是ｃ１一的检测，尤其 在ｐＨ值降低之后，监控ｃ１一的浓度不要超过运行控 制范围；加强脱硫废水排放，尽量将酸不溶物通过废 水处理系统排放出脱硫系统，防止系统中Ｃｌ一的富 集，同时应注意塔浆液的密度（或含固量）不得超过 设计要求，以防系统内调节门、旋流器及浆液循环泵 叶轮等设备的磨损增大及管道的堵塞等。 １．２脱硫系统 结垢、堵塞与解决措施 脱硫系统结垢、堵塞原因主要包括石膏包裹垢、 ＣａＳＯ 包裹垢、粉尘垢及氟化铝络合物包裹垢和 ＣａＳＯ 、ＣａＳＯ 及ＣａＣＯ 垢等。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，就会形成晶核，同时，晶体也会在其 它各种物体表面上（包括石灰石表面上）生长，导致 吸收塔内壁结垢，同时使石灰石利用率下降。如果 吸收塔人口粉尘浓度超标，不仅使塔人口产生粉尘 堆积，而且粉尘中的Ａ 会与Ｆ一反应，生成氟化铝 络合物，该络合物对石灰石有包裹作用，使石灰石溶 解度下降，并在塔内沉降。运行中吸收塔浆液ｐＨ 值剧烈变化，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ＣａＳＯ 硬垢。ｐＨ值较高时， 亚硫酸盐溶解度降低，会产生ＣａＳＯ，软垢。在碱性 条件下运行还会产生ＣａＣＯ 硬垢。故在运行中手 动调节时，一定要缓慢调节石灰石浆液的增减。 解决措施： （１）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。一般多采用罗次风机向吸收 塔连续鼓人足够的空气进行氧化。 （２）严格除尘，提高电除尘效率，严防喷嘴堵塞 及塔入口粉尘堆积。一般要求ＦＧＤ人口粉尘浓度 小于２００ ｍｇ／ｍ ，塔喷淋母管上多用螺旋空心ＳｉＣ耐 磨防堵喷嘴。在塔入口烟道周围安装合金喷嘴，定 时对塔人口进行冲洗。试验证明：若烟气中粉尘含 ２８ 量（干）持续超过４００ｍｇ／ｍ ，则脱硫效率下降１％～ ２％，并且石膏中的ＣａＳＯ ·２Ｈ ０含量降低，白度减 少，影响品质，更重要的是粉尘会造成脱硫塔内部结 构发生严重堵塞与结垢。 （３）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％。 及时将吸收塔内密度高的塔浆液排向石膏脱水系 统。塔内浆液密度一般控制在１ １１０—１ １８０ｋｇ／ｍ 范围，具体数值由塔内浆液池体积及脱硫工艺决定。 （４）控制塔溶液的ｐＨ值，尤其避免运行中ｐＨ 值的急剧变化。在脱硫系统稳定后，石灰石浆液加 入量、除雾器的冲洗时间调节投入自动运行。一般 通过监视塔浆液的ｐＨ值、液位、浓度等，及时自动 调整除雾器的冲洗时间、塔液位、加入新鲜石灰石浆 液量、塔浆液排出量等手段，可维持塔溶液的ｐＨ值 在合适范围（ｐＨ＝５．２—５．６）并长期保持稳定。 （５）启动前向吸收塔中加入新鲜的的二水硫酸 钙或亚硫酸钙晶种使塔内浓度达４％～５％，通烟后 加石灰石粉运行使塔浆液的含固量在１２％以上即 可开始排出石膏。长期停用后，再次启动前要向吸 收塔内加入新鲜足够的晶种。 （６）适当的增大液气比也是防止系统结垢、堵 塞的重要措施。缺点是系统电耗增加。 （７）确保吸收塔搅拌器的正常稳定运行。确保 所选机械密封良好并能实现在线更换，同时合理设 计塔搅拌器的数量、大小、转速及搅拌器轴与水平面 及垂直面的安装角度合理，使吸收塔内搅拌动力足 够、塔内浆液搅拌均匀、在运行中形成浆液由塔中心 向外的旋转状态，确保塔中心及塔壁基本无结垢、堆 积现象。目前搅拌器轴与水平面的安装角度一般为 ７—１０。，与垂直面的安装角度一般为３～６。为宜。 吸收塔搅拌器叶片下方塔壁处多加装搅拌器启动冲 洗系统等。 （８）脱硫系统浆液管道及有关设备在停运后要 及时进行排空并反冲洗，一般都应做在ＤＣＳ逻辑 中，有关设备停后自动反冲洗。吸收塔开塔后及时 检查并清理塔入口、塔底部、塔壁及各部位的轻微堆 积物与结垢。 ２影响脱硫效率的因素分析 ２．１吸收液的ｐＨ值 烟气中ＳＯ 与吸收塔浆液接触后发生一些化学 ２０１８年 吕新锋：石灰石一石膏湿法烟气脱硫设施常见故障及影响脱硫效率因素分析 第２期 反应，高ｐＨ值的浆液环境有利于ＳＯ：的吸收，而低 ｐＨ值则有助于ｃａ¨的析出，二者互相对立。ｐＨ值 ＝６时，ＳＯ，吸收效果最佳，但此时易发生结垢，堵 塞现象。而低的ｐＨ值有利于亚硫酸钙的氧化，石 灰石溶解度增加，却使ＳＯ：的吸收受到抑制，脱硫效 率大大降低，当ｐＨ＝４时，Ｓ０ 的吸收几乎无法进 行，且吸收液呈酸性，对设备也有腐蚀。具体ｐＨ值 应在调试后得出，但一般ｐＨ在５．２—５．６之间。 ２．２液气比及浆液循环量 液气比增大，代表气液接触机率增加，脱硫效率 增大。但ＳＯ 与吸收液有一个气液平衡，液气比超 过１６后，脱硫效率将不在增加。新鲜的石灰石浆液 喷淋下来后与烟气接触后，ＳＯ：等气体与石灰石的 反应并不完全，需要不断地循环反应，增加浆液的循 环量，也就加大了ＣａＣＯ 与ＳＯ 的接触反应机会， 从而提高了ＳＯ 的去除率。 ２．３烟气与脱硫剂接触时间 烟气自气一气加热器进入吸收塔后，自下而上 流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应，接触 时间越长，反应进行得越完全。因此长期投运对应 高位喷淋盘的循环泵，有利于烟气和脱硫剂充分反 应，相应的脱硫率也高。 ２．４石灰石粒度及纯度 石灰石颗粒越细，其表面积越大，反应越充分， 吸收速率越快，石灰石的利用率越高。一般要求为： ９０％通过３２５目筛或２５０目筛，石灰石纯度一般要 求为大于９０％。 ２．５氧化空气量 Ｏ 参与烟气脱硫的化学过程，使ＨＳＯ 一氧化为 ＳＯ ，随着烟气中Ｏ 含量的增加，ＣａＳＯ ·２Ｈ Ｏ 的形成加快，脱硫率也呈上升趋势。增加氧化风量 可提高脱硫效率。 ２．６ Ｃｌ一含量 Ｃｌ一在系统中主要以ＣａＣＩ 形式存在，去除困 难，影响脱硫效率，后续处理工艺复杂，在运行中应 严格控制系统中Ｃｌ一含量在１５０００ Ｉ／Ｌ以内。 ２．７烟气温度 进入吸收塔烟气温度越低，越利于ＳＯ 气体溶 于浆液，形成ＨＳＯ 一。通常，将烟气冷却到６０￣Ｃ左 右再进行吸收操作最为适宜，较高的吸收操作温度， 会使ＳＯ 的吸收效率降低。脱硫系统一般设计将塔 人口烟温控制在９０～１１５℃，烟气进入塔后进一步 冷却到５０ｃｃ左右。 ２．８烟尘 原烟气中的飞灰在一定程度上阻碍了ＳＯ 与脱 硫剂的接触，降低了石灰石中Ｃａ“的溶解速率，同 时飞灰中不断溶出的一些重金属会抑制Ｃａ“与 ＨＳＯ 一的反应。烟气中粉尘含量持续超过设计允许 量，粉尘中的Ａｌ¨离子会与液相中的Ｆ 离子发生 复杂的反应，生成氟化铝络合物，该络合物对石灰石 有包裹作用，使石灰石溶解度下降，塔内浆液反应活 性下降、脱硫率大大降低，喷头及管道堵塞、后续工 艺石膏脱水困难等一系列问题，一般要求ＦＧＤ入口 粉尘含量小于２００ ｍｇ／ｍ 为宜。 ３ 结语 石灰石一石膏湿法脱硫（ＷＦＧＤ）是国内应用最 多的脱硫工艺，在实际应用中如果不能正确处理结 垢、堵塞、腐蚀等问题，将达不到预期的脱硫效果，严 重影响环境保护设施的运行及环保排放。提出的方 法可基本解决湿法烟气脱硫系统运行中的技术问 题，使其脱硫效率达到设计及环保的各项要求。 参考文献： 【１］王祥光．脱硫技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１３． ［２］辛士林．关于石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术在实际中的应用 ［Ｊ］．科技风，２０１２（２２）：１１６． ［３］钟秦．燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例［Ｍ］．北京：环境科学 与工程出版社，２００２． ［４］蒋文举．烟气脱硫脱硝技术手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社 ２００７． ［５］杨融，马晓丽．湿法脱硫系统ＧＧＨ堵塞原因分析及改进措施 ［Ｊ］．电力科技与环保，２０１２，２８（１）：５０—５１． ［６］周跟来．电站锅炉脱硫装置及其控制技术［Ｍ］．北京：中国电力 出版社．２００９． ［７］张国兴．燃煤电厂石灰石一石膏湿法烟气脱硫影响因素的再研 究［Ｄ］．北京：华北电力大学，２００６． ［８］杨飚．烟气脱硫脱硝净化工程技术与设备［Ｍ］．北京：化工工业 出版社，２０１３． ［９］丘晓春，侯峻，丁宇鸣．湿法烟气脱硫浆液失效典型现象分析 ［Ｊ】．电力科技与环保，２０１７，３２（３）：３８—３９． 收稿日期：２０１７—０８—０７；修回日期：２０１７—０９．２６ 作者简介：吕新锋（１９７８一），男，汉族，技师，高级工程师，主要从 事火力发电厂环保技术及管理工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｖｘｆ０２０９＠１６３．ｅｏｍ ２９
