吸收塔漿液濃度對脫硫系統安全、經濟運行的影響

1 吸收塔漿液濃度高容易引起石膏結垢
??? 吸收塔漿液濃度一般按設計控制在 20－25％左右，但是現場由于種種原因控制不到位，如：石膏排出泵故障、石膏旋流站故障、真空皮帶脫水系統故障、水平衡控制不好、石膏品質較差難以脫水等種種原因造成石膏排出困難，因而吸收塔漿液濃度升高，有的吸收塔漿液濃度甚至高達 50％以上。還有的電廠吸收塔漿液密度計頻繁損壞或堵塞，造成運行過程中無法準確觀測漿液密度，從而無法準確的進行石膏排出，也會造成吸收塔漿液濃度升高。
??? 吸收塔漿液濃度升高后會給脫硫系統帶來一系列的影響，下面簡單的進行分析。溶解是指溶液中的固體離解成離子的過程，沉淀是指溶液中的離子結合成固體的過程。 一種物質在漿液中是溶解還是沉淀取決于溶液中該種物質的離子組分及離子組分濃度。 例如對于石膏來說，其沉淀速率的快慢受如下因素影響：
Rg = kaCV (RSG - 1)
其中： Rg :石膏沉淀速率
?????? K:速率常數
?????? a: 每單位重量石膏的活性表面積
?????? C: 石膏固體的濃度
?????? V: 反應槽體積
?????? RSG: 石膏相對飽和度
??? 從石膏沉淀速率來看，石膏濃度直接與沉淀速率成正比，但石膏能不能沉淀，還取決于石膏的相對飽和度 RSG。當吸收塔的石膏漿液中的 CaSO4·2H2O 過飽和度大于 1 時，石膏就開始沉淀，但此時沉淀優先在自己的晶種上沉淀。但當過飽和度大于或等于 1.4 時，溶液中的 CaSO4 就會在吸收塔內各組件表面析出結晶形成石膏垢。石膏過飽和度 為［Ca2+］、［SO42-］和［H2O］2的乘積與 Ksp（石膏濃度積常數）的比值。石膏過飽和度越大，結垢形成的速度就越快，僅當過飽和度<1.4 時才不容易在吸收塔內各組件表面析出結晶形成石膏垢。要使石膏過飽和度<1.4，需適當地設計吸收塔內石膏漿液濃度、液氣比和提高氧化率。日本三菱的試驗認為液氣比越小，石膏過飽和
度越高，使石膏過飽和度<1.4 的最低液氣比為 11。
2 吸收塔漿液濃度高會引起很多系統問題
? 2.1 對設備、管道及電耗的影響
??? 當漿液濃度升高時，造成密度大、循環泵電流增加、電機線圈溫度升高，從而造成循環泵、石膏排出泵等工作負荷增大，電耗增加。漿液濃度升高后對循環泵、石膏排出泵、吸收塔攪拌器、漿液循環管道、石膏排出管道等沖刷、磨損增加。
? 2.2 對石膏脫水、廢水系統的影響
??? 2.2.1吸收塔漿液濃度高，造成石膏旋流站底流必然增高，相應
的會增加真空皮帶脫水機的負荷。如果濃度過高，會造成石膏脫水效果不好，脫出的石膏含水率高。
? 2.3 對噴淋管組的影響
??? 當吸收塔漿液濃度高到一定程度時， 煙氣中攜帶的石膏會沉積在最上層噴淋管上，造成最上層的噴淋管承重增加。中下層的噴淋管由于有上面的噴淋沖刷，一般不會沉積石膏。還有吸收塔漿液濃度升高后也容易在噴淋管組內部形成沉積， 噴淋管組內部沉積后，造成噴淋管組噴淋通流量不夠，或者噴淋管噴淋的覆蓋面積不夠，影響吸收塔的脫硫效率。因此在循環泵停運時，必須用清水將循環泵和噴淋管組進行沖洗。如果噴淋管組的管道或噴嘴堵塞后，還會造成循環泵的阻力增加，循環泵對噴淋管組的壓力增大。總之綜合上述幾個原因：漿液濃度高后漿液的重量會增大，濃度高容易造成石膏在最上層噴淋管沉積，濃度高同時還會造成噴淋管內石膏沉積，循環泵對噴淋管的壓力大等。由于上述幾種原因的綜合作用導致噴淋管組承載力加大，當承載力大到一定程度后，會導致噴淋管組坍塌。
噴淋管上堆積石膏過多造成石膏噴淋管組坍塌
2.4 對循環泵入口濾網及循環泵的影響
??? 石膏濃度超過了石膏的過飽和度，造成石膏在塔壁、塔底、循環泵入口濾網等部位大量沉積，慢慢的，尤其是循環泵入口濾網，石膏大量沉積，堵住了循環泵的入口濾網，見下面照片。循環泵入口濾網堵住后，循環漿液量下降，從而循環流量減少，造成循環泵容易氣蝕，循環泵氣蝕后容易造成循環泵葉輪損壞，再加上漿液的腐蝕，使循環泵葉輪損壞很快。循環泵入口濾網堵塞加上葉輪損壞，造成漿液循環量下降，循環量下降后，液氣比降低，脫硫效率降低，液氣比降低后，按照日本三菱的試驗結論，液氣比越低，石膏過飽和度越高，越容易造成石膏在各處沉降，從而造成惡性循環，問題越來越嚴重。
圖一、循環泵入口濾網堵塞
圖二、循環泵葉輪氣蝕、腐蝕
循環泵氣蝕還容易引起循環泵震動，循環泵震動又會帶動循環管道震動、帶動循環泵入口濾網震動，循環泵堵塞后，還會造成循環泵入口濾網差壓大，循環泵濾網在承受壓力較大的情況下加上震動，當承受力達到一定極限時會出現損壞。循環泵入口濾網壞后，破碎的碎片會通過循環泵進入循環管道，破壞循環管道襯膠，再加上循環管道震動，襯膠更容易脫落。循環泵入口濾網碎片加上襯膠碎片又容易堵塞噴淋管組噴嘴，引起更大的系統問題。
循環泵入口濾網損壞
? 2.5 漿液濃度高對除霧器、入口煙道和 GGH 的影響吸收塔漿液濃度高，容易造成石膏沉積，石膏不但容易在吸收塔內沉積，同時也容易隨著煙氣在除霧器、入口煙道和 GGH處沉積，從而造成整個煙氣系統阻力增大，電耗增加，頻繁的進行除霧器、入口煙道及 GGH 沖洗，一方面增加電耗，同時也增加水耗，這與目前國家提出的節能減排嚴重背道而馳。另外頻繁的進行沖洗，導致的后果是水平衡不好控制，各個漿液罐不是溢流就是液位太低，給運行調整帶來很大困難。
除霧器上的石膏沉積
GGH 上的石膏沉積
3 吸收塔漿液濃度高與其他因素混在一起，問題更為嚴重。
? 3.1 漿液濃度高與氧化效果不好
??? 吸收塔漿液氧化不充分，造成漿液中亞硫酸鈣含量高，亞硫酸鈣比較粘，比較粘的亞硫酸鈣如果再加上石膏濃度高，其結果石膏更容易在四處沉積，上面章節 2 介紹的情況都會發生，而且情況會更為嚴重。當然如果亞硫酸鈣濃度高到一定程度，還會引起吸收塔漿液亞硫酸鈣中毒。