1 引言

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前火电厂应用最为广泛、技术最成熟的烟气脱硫技术，一般使用石灰石、电石渣等，目前脱硫系统自超低排放改造后多使用采用“一炉一塔”或“一炉两塔”布置。在吸收塔中烟气与石灰石浆液发生一系列复杂的气相、液相和固相的动态和平衡作用下的反应。这些反应可以综合表示为：

CaCO₃+SO₂+2H₂O+1/2O₂→CaSO₄•2H₂O+CO₂↑

虽然该综合反应式中列出了主要的反应物和生成物，但是，要理解关键的过程变量和石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统性能之间的关系仍需要了解大量的细节。在湿法石灰石脱硫过程中发生一系列的反应，主要的反应有：吸收、中和、再生、氧化和析出。

吸收：脱硫过程的第一步是洗涤浆液吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸盐和亚硫酸氢盐离子。

SO₂+H₂O→H₂SO₃→HSO₃^-+H⁺

SO₂+H₂O→H₂SO₃→SO₃^2-+2H⁺

烟气中所含的其他成分，如氯化氢，氟化氢也会同时被吸收。这些成分的吸收使水分解，产生氯离子和氟离子。

中和：溶解状态的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐离子与存在的碱性物质反应：

H₂SO₃+SO₃^2- →2HSO₃^-

H₂SO₃+HCO₃^-→HSO₃^-+H₂CO₃

再生：溶解石灰石（碳酸钙）为再生提供需要的碱性物质:

CaCO₃+H⁺→Ca²⁺+HCO₃^-

CaCO₃+H₂CO₃→Ca²⁺+2HCO₃^-

氧化：溶液中的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐离子几乎全部被氧化成硫酸盐：

HSO^3-+1/2O₂→SO₄^2-+H⁺ 

SO₃^2-+1/2O₂→SO₄^2-

析出：溶液中的硫酸盐离子与存在的钙离子结合，析出二水硫酸钙：

Ca²⁺+SO₄^2- +2H₂O→CaSO₄•2H₂O

华能沁北电厂#1-#4机组脱硫系统为“双塔串联”，#5、#6机组脱硫系统为单塔布置。近几年运行维护过程中发现一级吸收塔底部沉积难溶颗粒物较多，吸收塔排空后可见难溶颗粒物滞留在浆液循环泵入口滤网处，颗粒物直径在0.5mm左右，同时吸收塔内壁易形成10-30mm厚坚硬的垢层，脱落后的垢块也集中在吸收塔底部，导致石膏排出泵入口滤网频繁堵塞，未脱落的垢层依附在吸收塔内壁，给脱硫系统安全运行带来极大的安全隐患。同时难溶颗粒物的存在，加速了设备的磨损老化，也增加了日常检修维护工作量。

2、难溶颗粒物对脱硫系统的危害

（1）难溶颗粒物的存在造成浆液循环泵叶轮（见Fig.1）、泵壳（见Fig.2）、耐磨板磨损情况加重，影响以上过流部件的使用寿命。同时也会影响机组长周期安全稳定运行，长时间运行磨损严重会导致出力下降，降低脱硫效率。

Fig.1

Fig.2

（2）加速吸收塔搅拌器叶片的磨损，叶片磨损后搅拌效果下降，致使浆液沉积，影响浆液均匀性。

（3）颗粒物或石膏结晶块沉积在吸收塔底部，造成吸收塔石膏排出泵入口滤网频繁堵塞，无法正常脱水，导致吸收塔浆液密度偏高，影响脱硫效率。

（4）难溶颗粒物和石膏垢块经浆液循环泵抽吸力至喷淋层，也会堵塞喷淋层支管及喷嘴，影响喷淋效果，为后期检修工作带来很大困难；同时也会加速喷淋层管道磨损老化。

（5）颗粒物的存在会造成吸收塔PH计、液位计、密度计等取样管道堵塞，导致测量结果失准，不利于脱硫系统调节控制。

（6）颗粒物也会加速吸收塔内部防腐层、管道和吸收塔管口的磨损，导致频繁出现跑冒滴漏问题。

3、吸收塔内颗粒物存在的原因分析

通过化验分析可知，吸收塔内部难溶颗粒物主要为石灰石、石英砂和石膏结晶。其中石灰石颗粒来源于湿式球磨机研磨后经旋流站分选产生，当石灰石旋流站分选效果不佳时，导致不合格浆液溢流至供浆箱，进而供应至吸收塔。石英砂颗粒来源于石子，石子内含有一定比例石英砂且不参与吸收反应，长年累月滞留在脱硫系统内。石膏结晶颗粒来源于吸收塔内部结垢，主要成分是CaSO₄•2H₂O，为石膏，其次为酸不容物。石膏垢形成机理为：石膏浆液中的CaSO₄过饱和度超过一定值时，石膏晶体就会在已经存在的石膏晶体上生长。过饱和度达到某一更高值时，就会生成晶核，同时石膏晶体会在附着物表面逐渐生长，导致吸收塔内壁及烟道结垢，经长时间缓慢生长形成石膏垢层。

4、如何减少吸收塔内难溶颗粒物？

4.1优化湿式球磨机钢球配比，提升石灰石旋流站分选性能，使石灰石浆液细度达到90%通过325目筛（孔径44微米），平均粒径在10-20微米。

4.2提高石子品质，确保石灰石含量达标。

4.3合理调整运行指标，减少石膏结晶块的产生。比如控制石膏浆液密度及停留时间，若吸收塔石膏浓度偏高，石膏浆液中的晶体有充足的时间在吸收塔内壁形成结晶。控制吸收塔PH值在一定范围平稳运行，一般吸收塔PH值控制在5.2-5.6，PH值越低，亚硫酸盐溶解度越大，SO₃^2-浓度越高，则系统中硫酸盐的生成量会大增。但随着PH值的降低，CaSO₄的溶解度越来越小，所以会有大量的CaSO₄析出，形成硫酸盐硬垢。PH值高时，CaSO₃的溶解度较小，SO₃^2-浓度较低，CaSO₄的生成速率小，不会生成CaSO₄硬垢，但易形成亚硫酸盐软垢。控制脱硫入口粉尘含量；控制氧化风量；投加添加剂等。

4.4利用机组停运检修机会，彻底清理吸收塔和事故浆液箱等箱罐底部沉积物，同时对吸收塔塔壁、支撑梁、氧化风管网附着结晶块进行清理。经过多频次清理，逐步减少脱硫系统内部颗粒物的存在。

致谢

希望该论文能对脱硫系统检修维护提供帮助，感谢批评指正。

参  考  文  献

[1]、 李文鼎，高惠华，蔡文丰，石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔结垢分析及预防措施[J].发电技术，2019，40(01)：51-55。

作者简介：

汪振飞（1989），男，河南濮阳，大学本科，工程师，环保检修

郑育凯（1989），男，山西侯马，大学本科，工程师，环保检修

周少湘（1981），男，湖北孝感，大学本科，工程师，环保检修

王金海（1973），男，辽宁铁岭，大专，助理工程师，环保检修