罗 毅

（国电重庆恒泰发电有限公司设备管理部，重庆 400805）

烟气湿法脱硫中吸收塔浆液密度高的危害分析

罗 毅

（国电重庆恒泰发电有限公司设备管理部，重庆 400805）

分析烟气湿法脱硫中浆液密度高对吸收塔系统、浆液循环系统、氧化风系统、除雾器、烟气加热器以及石膏脱水系统等造成的损害，提出必须对吸收塔浆液密度进行有效的监测与控制，才能保证脱硫系统的高效、稳定运行。

烟气脱硫;吸收塔;浆液密度;危害

1 吸收塔浆液密度控制的重要性

2011年7月，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布新的《火电厂大气污染物排放标准》。新标准调整了大气污染物排放限值，取消了全厂二氧化硫最高允许排放速率的规定，增设了燃气锅炉大气污染物排放限值［1］，环保达标排放要求越来越高。火电厂烟气中二氧化硫的排放是影响环境的重要因素。目前大多数火电厂烟气都采用石膏湿法脱硫，普遍使用石灰石作脱硫剂，有的也选用电石渣、石灰等。无论使用何种脱硫剂，吸收塔中的浆液密度控制都是关键。浆液密度高可能导致脱硫系统结垢、堵塞、磨损等，严重影响系统稳定和设备安全;而浆液密度低又会造成脱硫效率低和石膏品质差。因此，有效控制浆液密度不仅能保证脱硫效率，而且对系统稳定和设备安全至关重要。目前，大多数电厂没有对吸收塔浆液的密度引起高度重视，尤其对浆液密度高带来的危害认识不足。

2 吸收塔浆液密度高的危害

2.1 浆液密度高对吸收塔系统的危害

浆液密度高会对吸收塔系统中的搅拌器造成损害。吸收塔搅拌器的作用是搅动浆液，一方面防止浆液沉积，另一方面是使氧化风充分与浆液混合，将亚硫酸氢钙氧化成硫酸钙（石膏）［2］。吸收塔浆液主要成分有脱硫剂、硫酸钙、亚硫酸氢钙以及脱硫剂中的杂质等。浆液密度高说明其中固体物含量多，此时的浆液粘性重、流动性差。当浆液密度高到一定程度时，搅拌器可能发生振动，严重时还会损坏机械密封。搅拌器在高密度浆液中旋转，叶片受到固体硬性杂质的影响会被严重磨损，还有可能出现轴的变形，缩短使用寿命。

吸收塔是烟气湿法脱硫系统中的重要设备。原烟气中的二氧化硫在吸收塔内与脱硫剂溶液进行化学反应，生成亚硫酸氢钙后再由氧化风氧化，最后变成石膏排出，洁净的烟气通过除雾器后送出塔外。浆液密度高对吸收塔本体造成的损害主要体现在以下几方面:①浆液密度高很容易使吸收塔塔壁结垢，使用石灰或电石渣作脱硫剂更为明显［3］。②高密度的浆液因搅拌器和循环泵作用，在吸收塔内不断流动，其中硬质固体物对塔壁防腐层严重冲刷，尤其对玻璃磷片防腐材料更为厉害。③浆液密度高也是造成吸收塔底部沉积的主要因素。运行经验证明，用石灰石作脱硫剂的情况下，当浆液密度达到1150～1250kg/m3时，吸收塔底部沉积物高度在两个月左右超过1米;浆液密度超过1250kg/m3，底部沉积物不到一月就超过1米。若使用石灰或电石渣作脱硫剂，吸收塔底部沉积更快。④某单位通过化学分析发现，吸收塔沉积物中除杂质外，还含有大量未反应的脱硫剂，说明密度高对脱硫剂会造成较大的浪费。⑤当吸收塔浆液密度长时间高时，浆液中亚硫酸氢钙很难被氧化成硫酸钙，浆液失去活性（称为中毒）。出现上述情况，只有通过添加石膏晶种、加大氧化风量或延长氧化时间才可能挽救，严重时只能置换或抛弃部分浆液。

2.2 浆液密度高对浆液循环系统的危害

浆液密度高会对浆液循环系统中的入口滤网、进出管道、浆液循环泵等造成损害。

（1）入口滤网是防止吸收塔浆液中杂物进入循环泵造成叶轮卡涩和喷嘴堵塞的重要设备，滤网一般采用玻璃钢或不锈钢材料。玻璃钢滤网较厚，高密度的浆液很容易将通流孔堵塞，严重时滤网受循环泵负压作用损坏。不锈钢滤网相对较薄，且刚性差，虽然高密度浆液不容易堵塞通流孔，但因吸收塔底部沉积封堵两侧后通流面积减少，最后因负压作用变形。某厂新投产两台30万千瓦火电机组，由于对吸收塔浆液密度没有引起高度重视，长期高于1200kg/m3运行，有时甚至超过1300kg/m3，玻璃钢滤网经常堵塞损坏，仅一年多时间就更换10个滤网，最后更换为厚度6mm的耐磨不锈钢（材质号1.4529）滤网，通过严格控制浆液密度后才彻底解决问题。

（2）高密度浆液对浆液循环泵进、出口管道磨损很大。某电厂为了在保证脱硫系统效率情况下控制运行成本，使用石灰石、石灰粉、电石渣三种脱硫剂，由于石灰粉细度不完全合格，且含二氧化硅，电石渣中含有吸铁石等硬性杂质，吸收塔长期高密度运行，浆液循环泵入口管道和出口大小头衬胶磨损导致管壁腐蚀、磨穿。两台30万千瓦机组在4年中就损坏了25根入口管和2个出口大小头，造成了较大的经济损失。通过控制浆液密度后，此类情况明显改善。

（3）浆液循环泵是将吸收塔底部浆液输送到上部各喷淋层，然后均匀地喷入塔内形成雾状，含有二氧化硫的原烟气充分与喷淋出的浆液接触进行化学反应，最后除去烟气中的二氧化硫后排出塔外。因此，浆液循环泵是脱硫吸收塔的重要设备。浆液循环泵壳体、叶轮、护板等都进行过耐磨和防腐蚀处理，一般情况下磨损和化学腐蚀不太严重，但大多存在一定气蚀问题［4］。当吸收塔浆液密度高到一定程度时，在循环泵入口能明显听到气锤声，浆液中存在大量气泡，容易加剧循环泵叶轮、护板、耐磨环等气蚀，甚至发生振动。更为严重的是，高密度浆液会给循环泵增加一个大小变化无常的反作用力，反作用力可能导致循环泵叶轮脱落、轴的键槽破坏、减速机构齿轮损坏、机械密封损坏等，恶劣情况下还会扭断泵轴。例如:长期燃烧高硫煤的某电厂共有两个脱硫吸收塔，分别装有5台国产浆液循环泵。由于浆液密度长期维持在1250kg/m3以上运行，仅一年时间，循环泵叶轮脱落8次，减速机构损坏2个，泵轴扭断3根，所有泵轴键槽都被破坏，每个机械密封使用都不足一月，叶轮和护板不到三个月就完全气蚀损坏。通过有效控制浆液密度在1150kg/m3以下后，循环泵运行正常。

2.3 浆液密度高对氧化风系统的危害

氧化风的作用是使吸收塔浆液中亚硫酸氢钙进一步氧化生成硫酸钙（石膏），它是通过风机和管道直接将空气送入塔内，在搅拌器作用下充分与浆液接触后发生化学反应。当吸收塔内浆液密度高时，会给氧化风系统增加一定阻力，风机电流增大，氧化空气温度升高。浆液密度高到一定程度，可能引起风机和喷枪管振动。若采用粘接的玻璃钢作喷枪，在高温和振动的作用下很容易脱落。另外，高密度的浆液流动性差，氧化风不能充分与浆液混合，必定会影响亚硫酸氢钙氧化效果。

2.4 浆液密度高对除雾器和GGH的危害

除雾器是将脱去二氧化硫的净烟气中的水分除掉，GGH是利用原烟气温度高对净烟气进行加热。加热净烟气目的是为了减少烟囱的腐蚀、提高烟气拔升高度。吸收塔浆液密度高时，容易使净烟气夹带浆液。由于高密度浆液粘性较强，一部分将沾在除雾器上，时间一长除雾器通流部分堵塞;另一部分随烟气流向GGH，通过除雾器的浆液除去水分后密度增大，在净烟道中陆续滴落，最后通过烟道底部流到GGH换热元件上。由于GGH在运行中不停旋转，换热元件上的浆液经过原烟气和高压吹扫蒸汽加热凝固，最后形成水泥状硬块，将换热元件通流部分堵塞。吸收塔高液位运行时，上述情况更为明显。

近几年，很多电厂因脱硫效率低或煤含硫超过设计，为了达到排放标准进行脱硫改造。有的考虑节约投资，在吸收塔高度不变的情况下增加一个喷淋层，由于新喷淋层一般设在最上一层，离除雾器很近，高密度的浆液更容易造成除雾器和GGH堵塞。因此，在能够满足排放要求情况下，尽可能少使用上层喷淋。

GGH被浆液堵塞时，必须特别注意冲洗方式。若仅采用在线高压蒸汽吹扫，不仅达不到效果，而且因其高温作用使浆液很快凝结。因此，当出现浆液堵塞GGH时，首先利用在线高压水冲洗，待GGH差压下降后再进行蒸汽吹扫，这样会减少换热元件上的浆液凝结。在除雾器出口和GGH净烟气入口处安装一定高度的导流板，可以有效控制部分浆液流到GGH换热元件上。

2.5 浆液密度高对石膏脱水系统的危害

脱水系统是将吸收塔反应后的石膏浆液通过旋流器、真空滤布除去水分，并将粉状石膏送至储存地点。脱水系统主要由石膏浆液输送管道、石膏浓浆箱、石膏脱水旋流器、真空皮带脱水机等组成。由于高密度的浆液中必定含有较多的亚硫酸钙和颗粒杂质，容易堵塞输送管道，磨损和堵塞旋流子，加快石膏浓浆箱沉积。对于真空皮带机，粘性物和小颗粒杂质容易堵塞滤布孔，影响脱水效果。

3 结论

吸收塔浆液密度直接影响吸收塔系统、浆液循环系统、氧化风系统、脱水系统、除雾器、GGH等脱硫系统稳定和设备安全，因此必须对其进行有效的监测。目前测试浆液密度的方法很多，且都是在线监控，但无论怎样都必须保证其精度，因为测试不准会误导运行人员进行相关的调整。另外，使用不同的脱硫剂和不同二氧化硫含量的烟气，浆液密度的合理控制范围各不相同。因此，针对每一套脱硫系统都应进行密度优化试验，找到不同负荷和不同二氧化硫含量情况下浆液密度的最佳控制范围，尤其对使用多种脱硫剂的系统，密度优化试验更为重要［5］。

吸收塔内烟气与脱硫剂反应会引起浆液密度变化，只有通过除雾器冲洗、补充脱硫剂浆液、石膏排出等手段来有效控制。浆液密度的变化直接影响脱硫效率，某厂在采用石灰石—石膏湿法脱硫的30万千瓦机组上试验，对吸收塔浆液分析结果表明，pH值在5.2～5.5情况下，当密度＞1093kg/m3时，混合浆液中CaCO3和CaSO4·2H2O的浓度已趋于饱和，脱硫率明显下降;而密度＜1075kg/m3时，浆液中CaSO4·2H2O的含量较低，而CaCO3含量相对升高，脱硫效率下降。因此，运行中吸收塔浆液密度控制在合适的范围内，将有利于脱硫系统高效率运行。

总之，有效控制吸收塔浆液密度十分重要。这不仅能保证脱硫效率，而且对经济运行和设备安全带来极大的好处。浆液密度高会损坏设备，但密度低也会带来脱硫效率低和石膏品质差等影响。应充分认识烟气湿法脱硫中吸收塔浆液密度的重要性，通过试验寻找合理密度并严格控制，以保证脱硫系统高效、经济运行。

［1］ GB13223－2011，火电厂大气污染物排放标准［S］.

［2］ 全国环保产品标准化技术委员会环境保护机械分技术委员会，武汉凯迪电力环保有限公司.燃煤烟气湿法脱硫设备［M］.北京:中国电力出版社，2011.

［3］ 周至祥，段建中，薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［4］ 杨孙圣，孔繁余，周水清，等.离心泵气蚀性能的数值计算与分析［J］.华中科技大学学报，2010，（10）:93-95.

［5］ 曾庭华，杨华，廖永进，等.湿法烟气脱硫脱硫系统的调试、试验及运行［M］.北京:中国电力出版社，2008.

Hazard Analysis of the High Density of the Slurry in the Absorption Tower in the Wet Flue Gas Desulfurization

LUO Yi
（Equipment Management Department of Guodian Chongqing Hengtai Power Generation Co，.Ltd.，Chongqing 400805，China）

This essay analyzes the hazards of the high density of the slurry in the wet flue gas desulfurization to the absorption tower system，the slurry cyclic system，the oxidization blower system，the demister，the GGH and the gypsum dehydration system.It proposes that the slurry density of the absorption tower be effectively monitored and controlled to ensure the efficient and stable operation of the desulfurization system.

flue gas desulfurization;absorption tower;high density;hazard

X701.3

B

1008-8032（2012）03-0084-03

2012-02-24

罗 毅（1963－），工程师，研究方向:电气工程及其自动化。