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湿法脱硫吸收塔结垢原因分析与防治

马双忱;徐昉;徐东升;李德峰;于燕飞;樊帅军;庞蔚莹

【摘要】某热电厂2×330MW燃煤亚临界发电机组采用石灰石—石膏湿法烟气

脱硫工艺,脱硫系统在长期运行过程中,吸收塔内烟气入口、除雾器、浆液循环泵滤

网和氧化空气管道等位置出现明显结垢情况.在对不同垢样分别取样后,借助于X射

线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、热重分析(TG)等检

测方法对其元素组成、微观形貌及重要离子含量等进行表征,经分析后得出垢样形

成原因与垢样在吸收塔内生成位置有较强相关性,因为生成垢样的环境是垢形成的

根本原因.垢样根据结垢机理的不同大致可以分为3类:“湿-干”区域垢、结晶结

垢和沉积结垢.针对不同类型结垢提出相应解决方案,指出实现脱硫过程氧化反应与

pH耦合控制是解决脱硫系统运行问题的关键.

【期刊名称】《电力科学与工程》

【年(卷),期】2019(035)004

【总页数】8页(P51-58)

【关键词】湿法脱硫;硫酸钙;结垢原因;结垢防治

【作者】马双忱;徐昉;徐东升;李德峰;于燕飞;樊帅军;庞蔚莹

【作者单位】华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;华北电力大学

环境科学与工程学院,河北保定071003;华电渠东发电有限公司,河南新乡453000;

华电渠东发电有限公司,河南新乡453000;华北电力大学环境科学与工程学院,河北

保定071003;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;华北电力大学

环境科学与工程学院,河北保定071003

【正文语种】中文

【中图分类】X701.3

0引言

某热电厂为2×330MW燃煤供热亚临界发电机组，脱硫系统采用石灰石—石膏湿

法烟气脱硫工艺、采用1炉2塔脱硫装置。吸收塔形式为比晓夫结构，即烟气自

下而上经吸收塔浆液洗涤脱硫后进入烟囱排出，脱硫浆液由浆液循环泵做功后自上

而下喷淋与烟气接触混合，去除其中以SO2为主要污染物的酸性气体和颗粒物，

吸收塔浆液扰动方式是通过脉冲悬浮泵做功后向下运动的浆液。该厂脱硫系统检修

期间发现吸收塔内结垢严重。结垢原因主要是液体中离子相对浓度过大而从溶液中

析出和石灰石杂质含量较高，所以在运用湿法脱硫的其他燃煤机组中也存在类似问

题。目前的解决措施主要是通过停机检修过程对结垢处人工进行清除。由于该厂结

垢问题具有普遍意义，因此，本文以该厂作为案例，分析湿法脱硫结垢原因并提出

应对策略，以期对存在相似问题的脱硫系统提供有价值的参考。

1该厂脱硫系统介绍

该厂吸收塔布置如图1所示。

图1比晓夫式石灰石—石膏湿法脱硫吸收塔

烟气中的SO2与浆液中的CaCO3反应生成亚硫酸钙，氧化风机送出的氧化空气

进入吸收塔后将亚硫酸钙强制氧化并生成石膏[1]。吸收塔内发生的主要化学反应

有[2]：

(1)在液体中，气相SO2被吸收并生成H2SO3。

SO2(g)→SO2(l)

(2)产生的H+可以溶解CaCO3，使浆液中产生一定浓度的Ca2+。

(3)Ca2+与或结合后经强制氧化生成CaSO4。

2湿法脱硫系统的常见结垢种类及形成机理

2.1“湿-干”区域垢的形成

吸收塔原烟气入口至第一层喷淋层之间、最后一层喷淋层至烟气出口之间的吸收塔

壁面，属于“湿-干”交界区域[3]。在入口处，由于原烟气携带能量大，部分石灰

石浆液液滴与原烟气短时间接触后就会被蒸发，而作为初始形态的软垢在入口附近

结垢，通过降低pH可以将软垢清除[4]，其原理是降低pH能够使得转变为的溶

解度大于CaSO3的溶解度。同时，软垢会很快被氧气形成CaSO4·2H2O硬垢，

难以清除[5-7]。

2.2结晶结垢的形成

CaSO4在不同温度下的存在形式不同。在高于82℃的环境以无水CaSO4形式存

在，在50～82℃的环境以形式存在，在50℃以下的环境以CaSO4·2H2O形式

[8-10]。在浆液池管道、墙壁表面结垢成分主要是CaSO4·2H2O，结垢是由于固

体表面附近的溶液过饱和，结垢过程可以分为3个步骤：(1)硫酸钙结晶析出；(2)

析出的晶体向固体表面附着；(3)新析出的晶体覆盖于已附着在固体表面的晶体之

上。CaSO4在浆液悬浮液中先按异相成核作用在已有的晶体表面生长，当相对饱

和度超