摘要：锅炉烟气脱硫改造属于环保项目，社会效益应该放在首位，其次才是经济效益。企业在建设脱硫装置时首先要提高环保意识，改变思想观念，在工艺流程的确定和关键设备的选择时要舍得投入，以保证装置的长周期连续稳定运行，为改善我国的环境质量做出贡献。本文从氨法脱硫吸收段结垢物来源，分析锅炉烟气脱硫结垢的原因是烟气氨法脱硫工艺的浓缩段溶液返混和吸收段溶液pH 值高，并采取了控制溶液返混量、降低吸收液pH、控制杂质含量、降低锅炉烟气SO2 含量、吸收液沉降除垢等措施，极大地缓解了吸收段结垢的问题。
关键词：锅炉烟气；氨法脱硫；吸收段；结垢
我国能源结构主要还是以煤为主，加重了大气污染程度。其中，粉尘和酸雨危害较重。因此，做好燃煤锅炉脱硫除尘工作，控制燃煤烟尘和二氧化硫的排放量，对改善环境，尤其是防治大气环境污染方面发挥着重要作用。该装置以无烟煤为原料，锅炉烟气脱硫采用氨- 硫酸铵法工艺。氨法脱硫系统自投运以来，多次出现吸收段喷嘴结垢堵塞的问题，致使生产运行不稳定，该公司进行了原因分析，并采取应对措施。对此进行总结，以供相关企业参考。
一、氨法脱硫吸收段结垢物来源
脱硫系统吸收段清理出来的结垢为黄褐色泥浆状物，经定性分析可知，结垢中含有钙、铝、铁、硅、氯等元素，但难以进行成分和定量分析，只能根据工艺情况分析其来源。吸收段溶液中的结垢是由工艺介质从系统外带入，在一定的条件下结垢析出。进入系统的介质有锅炉烟气、工业水、液氨、空气。液氨、空气基本不含杂质，可以不考虑其影响。锅炉烟气中含烟尘，工业水中含杂质离子，在脱硫系统内累积后，都可能生成结垢。单台锅炉烟气量约260 000Nm3/h，正常生产中两炉运行，烟气经电袋复合除尘器除尘后，烟尘质量浓度在mg/Nm3左右，计算得出烟尘质量流量为15.6 kg/h，分析结果见表。
二、氨法脱硫吸收段结垢产生的原因
结合厂家的生产实际情况可知，采用同样流程的氨法脱硫装置，吸收泵结垢情况不一，有的几乎没有结垢，有的结垢更严重。为此，对吸收泵A、B、C 的溶液取样，分别进行杂质离子含量分析，3 台吸收泵溶液中杂质离子含量均较高，但易结垢的A、B 泵溶液中杂质离子含量反而较C 泵低得多。这是因为氧化段的溶液来自吸收段，而吸收段的溶液混合是比较充分的，则进入氧化段的溶液中杂质离子含量应该基本相同。此处A、B 泵和C 泵杂质离子含量差距较大，应与氧化段上、下层溶液工艺参数有关。根据实际工况，这两处溶液的工艺参数只有pH 值相差明显，A、B 泵溶液pH 值在6.5-7.0，C泵溶液pH 值在5.5-6.5。分析认为，由于溶液中主要金属离子形成的碱均为低溶解度碱，在碱性环境中，更容易形成结垢析出，所以造成A、B 泵溶液中的离子含量较小。因此，溶液pH 值较高是造成结垢的一个重要因素。这也是吸收泵C 未出现结垢的原因，C 吸收泵溶液中离子含量远高于工业水中对应离子含量，例如钙离子含量，工业水中为66.8 mg/L，C 泵溶液中为246.4 mg/L，这是一个异常现象。因为，若将吸收段、氧化段作为一个单元进行考察，以钙离子的平衡为例，根据2.1 节的结论，系统钙离子主要来自工业水，然后由C 吸收泵的稀硫铵补液带出，根据物料平衡，稀硫铵补液的水量与工业水量基本相同，则理论上C 吸收泵溶液与工业水中钙离子含量应差别不大。而实际分析C 吸收泵溶液中钙离子含量远高于工业水，说明平衡被打破，有杂质离子从其他浓度较高的地方进入，才出现异常数据。考察整个流程中，只有浓缩段溶液中离子含量更高，取样分析结果为：Ca2+ 质量浓度357.77 mg/L、总铁质量浓度1 168.06 mg/L、二氧化硅质量浓度2598.8mg/L。所以吸收段溶液钙离子含量高的合理解释是：存在浓缩段溶液返混到吸收段的现象，且返混量较大。这也会造成其他杂质离子含量上升。
由于金属离子在溶液中可能生成结垢，因此其含量分析数据总是少于实际溶液中的总含量。为对返混量进行定量计算，考虑到氯离子不会在溶液中以结垢物存在，且分析结果比较准确，因此考察了脱硫系统各物料中氯离子的分布情况，脱硫系统氯离子流向各溶液体积流量为Vi（m3/h），物料中氯离子携带量为Fi（kg/h），根据工艺参数和分析数据，对吸收氧化段进行水平衡、氯离子平衡计算，可得：V4=40.99 m3/h，V5=3.67 m3/h，F5=64.95 kg/h。F5 为浓缩段返混到吸收段的氯离子量（64.95kg/h），其与产品带出量的比值：64.95÷5.20=12.49，可见返混倍数是很大的。返混导致大量的杂质在吸收段和浓缩段之间循环，造成吸收段溶液杂质离子含量的异常上升。
结合分析，可以得出吸收泵A、B 结垢的主要原因是：浓缩段高浓度溶液返混至吸收氧化段后，杂质离子在氧化段上层的碱性溶液中结垢并逐渐沉积堵塞。需要说明的是工艺参数来自生产统计，不能达到完全平衡。
三、氨法脱硫吸收段结垢应对措施
根据分析，可知在控制结垢方面主要思路是控制浓缩段溶液返混量和A、B 吸收泵溶液pH 值，设计上应采取的预防措施有：从浓缩段顶部到吸收段的升气帽要合理选型，最好增加除雾器，以提高气液分离效率，减少烟气夹带浆液量，减轻溶液返混影响；要保证浓缩段有足够的喷淋量，使烟气含尘尽量在浓缩段得到洗涤，避免带入吸收氧化段；合理加大吸收泵循环流量，合理设计加氨方式，适当降低加氨后溶液pH 值，一般不超过6.5。针对实际生产中已经出现的结垢问题，采取了以下应对措施：
1、生产中蒸发循环泵取样或检修需要排放时，注意控制排放量，尽量减少返回氧化段溶液量；浓缩段溶液泄漏时，采取措施，将其收集到循环槽；循环槽化料时，先排放至事故溶液槽，待生产正常后，仍回收到循环槽。在保证硫铵浆液蒸发效果的前提下，蒸发循环泵尽量避免两台同时运行，以减少烟气夹带的硫铵浆液量。
2、硫铵后系统采用离心机和振动流化床干燥机进行分离、干燥，对离心机电机进行变频调节改造，保持较低转速运行，增加硫铵产品溶液带出量，降低浓缩段杂质离子累积浓度。脱硫塔检修时，对浓缩段升气帽、喷嘴、底板等内件进行全面检查修复。控制工艺介质带入的杂质含量，如提高锅炉烟气电除尘效率、降低工业水硬度。生产中加强对吸收循环泵的运行维护，尽量维持吸收循环量达到最大值，发现进口过滤网有堵塞时，及时清理。
3、应控制锅炉燃煤硫含量，避免脱硫系统加氨过量而加速结垢。通过调整煤种配比，将锅炉燃煤硫质量分数控制在1.2%-1.5%，烟气SO2 质量浓度低于3000mg/Nm3，系统工况有明显好转。对吸收液中已经生成的结垢，从绝对量看并不大，根据其沉降较快的特点，将部分溶液引出到检修槽，沉淀后的清液返回氧化段。经过持续的沉垢处理，大大减缓了吸收段结垢速度。当吸收泵结垢较严重、采取上述措施均无法恢复循环喷淋量时，对锅炉系统进行调整，燃用超低硫煤，大幅降低吸收泵溶液pH 值，经过一段时间的运行，将结垢逐渐溶解，再调整恢复正常。
对脱硫系统吸收段结垢问题，该公司采取了应对措施，使得该问题得到极大的缓解，保证了脱硫系统的长周期运行。但由于设备能力的限制，还不能从根本上消除引起结垢的因素，需要对装置进行较大的改造，才能最终解决问题。
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论文作者:刘瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
标签：溶液论文; 烟气论文; 离子论文; 含量论文; 杂质论文; 锅炉论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第32期论文;