脱硫塔喷淋层喷嘴堵塞的原因分析及对策

古交西山发电有限公司2×660MW超临界机组的烟气脱硫装置采用一炉两塔串联运行方式，SO₂吸收系统采用双塔双循环工艺，两级脱硫吸收塔相对独立。每台机组脱硫装置的一级塔为常规喷淋塔，配置有2台浆液循环泵及2层喷淋层，喷淋层顶部不设除雾器。二级塔采用旋汇耦合脱硫工艺，配置有3台浆液循环泵及3层喷淋层，喷淋层顶部设置有管束式除雾器。两级吸收塔的喷淋层均采用“支撑梁式”喷淋层，喷淋管全部选用玻璃钢(FRP)材质，通过管网搭放或抱箍固定于钢结构支撑梁上．一级塔每层喷淋层配置有224个喷嘴，共448个，二级塔每层喷淋层配置有224个喷嘴，共672个。所有喷嘴的材质均为碳化硅，型式为切向空心锥，通过粘结型式与喷淋管连接。

一、喷淋层喷嘴堵塞

2020年4月1^#机组脱硫系统检修期间，发现一级塔喷淋层喷嘴堵塞严重，其中A喷淋层共有16根支管及140个喷嘴严重堵塞，B喷淋层有30个喷头堵塞，脱硫二级塔3层喷淋层支管及喷嘴均未发现严重堵塞现象。2020年9月2#机组脱硫系统检修期间，发现一级塔喷淋层支管未堵塞，但喷淋层喷嘴均有不同程度的堵塞，其中，A喷淋层有69个喷嘴堵塞，B喷淋层有79个喷嘴堵塞，脱硫二级塔3层喷淋层支管及喷嘴均未发现严重堵塞现象。经过对喷淋层支管及喷嘴的堵塞物进行分析，确认堵塞物为吸收塔防腐鳞片及石膏垢片，其中以石膏垢片为主．

二、喷淋层喷嘴堵塞的原因

针对一级脱硫塔喷淋层喷嘴严重堵塞，结合现场实际运行情况，从堵塞物防腐鳞片及石膏垢片的产生以及进入喷淋层喷嘴的途径着手，对造成一级脱硫塔喷淋层喷头严重堵塞的原因进行分析。

1.一级塔设计容积偏小，浆液密度高

脱硫装置的一级塔为常规喷淋塔，设计浆池容积为1639m3，由于吸收塔起泡溢流，吸收塔实际运行中的液位低于设计液位，实际浆液量约为1300m3．一级塔配置有两台浆液循环泵，流量分别为13000m3/h、8500m3/h．由于脱硫吸收塔防腐层内衬玻璃鳞片短时受热温度极限不超过85℃，吸收塔内部的烟气温度依靠塔内喷淋的浆液来降温，为防止一级塔单台浆液循环泵运行中突发故障而跳闸，导致高温烟气直接进入吸收塔而损坏吸收塔防腐材料，因此，一级吸收塔的两台浆液循环泵采用同时运行的工作方式。

计算可知，脱硫一级塔浆液实际循环停留时间为3.63min．塔浆液循环停留时间短，导致浆液中石灰石与SO2反应生成的CaSO3没有足够的时间氧化成CaSO4，石膏结晶时间短，晶体偏小，石膏脱水困难。一级塔是石膏的主要生成区，石膏不能及时外排，吸收塔浆液长期维持高密度运行，为石膏垢的生成创造了条件。

2.浆液pH值波动剧烈

脱硫装置的一级塔高度为25.4m，二级塔高度为40.5m，存在一定的高度差。两塔的石灰石浆液供浆管路共用一根母管，通过控制两塔供浆电动门的开/关对两塔补充新鲜石灰石浆液．因一级塔跟二级塔存在高差，当两塔供浆电动门同时打开时，不能实现同时给一、二级吸收塔补充石灰石浆液，因此，机组正常运行时，二级塔供浆电动门常开，通过手动开/关一级塔供浆电动门，为一、二级吸收塔轮流补浆。

一级塔设计脱硫效率较高，可达到80%左右，由于吸收塔供浆方式不能实现自动，通过手动方式供浆，吸收塔浆液pH值不易维持稳定，pH值经常在4.0～5.2，二级塔处理浆液硫分较少，浆液pH值相对稳定，pH可控制在5.2～5.6．当机组负荷及脱硫装置入口硫分变化时，一级塔吸收塔浆液pH值在3.5～5.5波动。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，会有大量石膏在很短时间内大量产生并析出，产生硬垢。高pH值时，石灰石的溶解度较小，容易生成软垢．一级塔浆液pH值的剧烈波动，同样为石膏垢的生成创造了条件。

3.吸收塔部分防腐材料脱落

为了防止浆液、烟气对吸收塔壁及喷淋层支撑梁的腐蚀，在吸收塔表面均刷有防腐材料，防腐材质为玻璃鳞片胶泥。由于吸收塔塔壁周边喷淋层部分喷嘴安装角度不合适，对塔壁冲刷比较严重，导致塔壁防腐层脱落严重。另一方面，包裹在喷淋层支撑梁防腐材料外部的PP板未用抱箍加固，经常因浆液的冲刷而脱落，失去对支撑梁防腐材料的保护作用，导致喷淋层支撑梁防腐层脱落，进入浆液中。

4.浆液循环泵入口滤网变形

#1、#2机组分别于2018年4月、9月投产发电，吸收塔内的石膏垢及杂物仅在大修时清理。机组的长时间运行，导致石膏垢片及杂物在吸收塔内大量沉积，对浆液循环泵入口滤网造成堵塞，使循环泵入口滤网通流截面减小，一级吸收塔两台浆液循环泵同时运行，经常出现抢浆现象，导致浆液循环泵运行中频繁出现振动值超限。为避免因振动值超限而损坏设备，运行过程中需要对浆液循环泵入口滤网频繁进行反冲洗，以便清洁滤网，增大通流截面。频繁对浆液循环泵入口滤网进行反冲洗，使浆液循环泵入口滤网变形，与吸收塔塔壁之间出现不同程度的缝隙，吸收塔浆液中的石膏垢片及防腐鳞片通过该缝隙，经由浆液循环泵至喷淋层喷嘴处堵塞喷嘴，进而堵塞喷淋层支管。

综上所述，一级吸收塔长期维持高密度运行，浆液pH值波动剧烈，为浆液中石膏垢的生成提供了条件;防腐层的脱落，造成浆液中存在大量防腐鳞片。浆液中的石膏垢片及防腐鳞片通过变形的浆液循环泵入口滤网与塔壁之间的缝隙，进入喷淋层，造成喷淋层喷嘴及支管堵塞。

三、防止脱硫塔喷淋层喷嘴堵塞的措施

1.优化吸收塔浆液排出方式，延长石膏晶体结晶时间。

在每台机组的一级脱硫塔两台石膏排出泵出口母管增加一路管线至二级脱硫塔，石膏脱水系统停运时，将一级脱硫塔部分浆液通过石膏排出泵排放至二级脱硫塔，然后通过二级塔的浆液平衡泵输送至一级塔，延长一级塔浆液的循环停留时间，从而延长石膏晶体的结晶时间，以利于晶体长大，提高石膏脱水系统的出力，降低一级吸收塔浆液密度，减小石膏垢的生成量。

2.控制吸收塔pH值，减小波动范围。

机组检修期间，分别在每台机组的一级脱硫塔及二级脱硫塔供浆管路上增加调节阀及流量计，通过调整供浆调节阀的开度，进而控制一级、二级吸收塔的供浆量，实现两塔同时供浆，以便维持各塔的pH值在适当的范围内．运行中，一级脱硫塔的pH控制在4.6～5.0，二级脱硫塔的pH控制在5.2～5.6，一级脱硫塔pH的波动范围明显缩小，有利于减小石膏垢的生成量。

3.避免吸收塔防腐材料脱落。

根据喷淋层喷嘴周边塔壁防腐材料的脱落情况，调整对吸收塔塔壁冲刷严重的喷嘴的安装角度，以减轻对塔壁防腐层的冲刷。同时，在喷淋层支撑梁包裹的PP板顶部覆盖3mm厚的2205不锈钢板，并用同材质的不锈钢板做成的方环(方环每边的宽度均为10cm)抱箍，对喷淋层支撑梁的PP板及顶部的不锈钢板进行固定，有效防止喷淋层支撑梁防腐材料的脱落。

4.减少浆液循环泵入口滤网的反冲频次。

机组临修期间对一级吸收塔塔壁及循环泵入口滤网石膏垢片等杂物进行清理，以缓解一级脱硫塔的运行压力，减少浆液循环泵入口滤网的反冲频次。

另一方面，运行人员根据设备运行工况，当浆液循环泵发生运行电流、压力等参数下降，振动值超限时，可通过添加少量脱硫专用消泡剂(添加量为2000mL/次)缓解，以延长浆液循环泵入口滤网的反冲洗周期，减少反冲洗频次，避免滤网因过度反冲洗而变形。

4结语

针对古交西山发电公司一级脱硫塔喷淋层喷嘴严重堵塞的问题，根据现场实际运行情况，分析了造成喷淋层喷嘴严重堵塞的原因并提出了相应的解决措施，有效缓解了脱硫塔喷淋层喷嘴出现大面积严重堵塞的情况，保证了机组的安全稳定运行。该措施适用于采用一炉两塔，尤其是一级塔设计容积偏小，双塔双循环脱硫工艺的同类电厂。

作者简介:耿卫众(1980—)，男，山西昔阳人，2000年毕业于山西大学，工程师，主要从事火电厂辅控专业脱硫、脱硝运行管理工作