FGD系统中有三种结垢形式。 一是灰垢,这在吸收塔入口干/湿交界处十分明显。高温烟气中的灰分在遇到喷淋液的阻力后,与喷淋的石膏浆液一起堆积在入口,越积越多,在连州电厂FGD系统吸收塔的入口处冷、热交界的1m左右区域,结垢、积灰现象十分严重,烟道底部垢层在20~30mm厚,人可踩在上面。入口处两侧壁面、中间支柱上都积有垢山,其主要成分是灰分和caso4. 二是石膏垢,当吸收塔的石膏浆液中的CaSO<sub>4</sub>过饱和度大于或等于1.4时,溶液中的CaSO4就会在吸收塔内各组件表面析出结晶形成石膏垢。过饱和度越大,结垢形成的速度就越快,仅当<1.4时才能获得无垢运行。要使<1.4,需适当地设计吸收塔内石膏浆液浓度、液气比和提高氧化率。日本三菱的试验认为液气比越小,越高,使<1.4的最低液气比为11。石膏浆液浓度与的关系亦是如此,浓度越低,越大。 吸收塔壁面及循环泵入口、石膏泵入口滤网的两侧就是此类石膏垢,吸收塔壁面在浆液层下(约10m)均匀地结了一层松散的垢层,约1.5mm厚,可以很容易的剥落下来。另外,在上层除雾器的叶片上以及再热器管壁上,由于冲洗不能完全彻底,都有明显的浆液黏积现象,在水力旋流器溢流的盖子上以及底部分流器管子上,均有结垢发生。 三是当浆液中亚硫酸钙浓度偏高时就会与硫酸钙同时结晶析出,形成这两种物质的混合结晶[Ca(SO3)x·(SO4)x·1/2H2O],即CSS垢(Calcium Sulfate and Sulfite),CSS在吸收塔内各组件表面逐渐长大形成片状的垢层,其生长速度低于石膏垢,当充分氧化时,这种垢就较少发生。 在吸收塔底,尽管均布有四台搅拌器,但仍存在“死区”,沉积的石膏便堆积在此处,高达0.5m,有的硬如石块。在泵的入口,沉积的石膏浆液达到了滤网的高度。 珞璜电厂一期FGD的吸收塔是填料塔,结垢主要发生在格栅床内、吸收塔内的构件表面,特别是不易被浆液湿化的死角,如吸收塔罐体内壁,吸收塔干、湿交界处以及非动力输送的石膏浆回流管道(这些同连州电厂FGD系统相同)。填料塔塔内有两层,每层高4m的格栅床,相距1.5m。2号吸收塔下部的罐体在运行不到2000m已出现0.3mm厚的壁垢。1号FGD运行5000h吸收塔罐壁最厚的垢已达10mm。其下层格栅床结垢较少,塔中间的格栅基本无垢。而上层格栅床靠塔壁四周1~2m范围内的格栅结垢较多。同一格栅床中越下层的垢越严重,格栅几乎全部被垢堵塞,大部分垢呈灰黑色略带浅棕色,坚硬,断面呈针状结晶。 1号、2号FGD投运3年后更换了约50%的格栅,并对其余格栅进行了除垢清洗。逐渐生长的垢将496mm*496mm*104mm的单块格栅块相互“黏结”成一个整体,拆开十分困难,需用钢钎破坏性地拆除。 吸收塔罐体内壁的垢呈片状、坚硬、表面粗糙,断面亦呈针状结晶。罐内壁脱落的垢块在石膏浆液中会逐渐长大,曾发现重约25Kg的垢块。三菱有关专家认为,填料塔结垢较为严重的主要原因是氧化不充分,具体原因分析如下。 1 、烟尘含量较高,在干、湿交界处,冲洗管与塔壁上缩积成较大的灰垢,坠落的灰垢卡在格栅孔中成为垢生长的“中心”。 2 、格栅床与塔壁之间有150mm左右的间隙(防止格栅擦伤塔内壁防腐层),造成烟气“短路”,使局部液气比偏小。 3 、循环喷淋管被异物(施工遗留物、脱落的垢片等)堵塞,造成个别部位喷液减少甚至无浆。吸收塔循环泵出口压力波动,使各喷头喷出的浆液量不稳定、不均衡。 4 、由于未设计事故储浆罐,长时间停机后再启动时,重配的石膏浆浓度偏低,达不到不低于15%(质量)的设计要求。 5 、格栅填料、塔内繁多的支撑构件使塔内表面积大、死角多,增加了结垢的可能性。因此二期采用了液柱塔,这大大减轻了结垢的发生。 6 、保持格栅表面光滑清洁是减缓结垢的措施之一,因此有些工艺设计中在格栅上方布置有事故喷水装置,正常停机时则用来冲洗格栅。珞璜电厂FGD则无此设计。 7、珞璜电厂FGD吸收塔罐体直径达20m,垂直布置的搅拌器叶片直径为4.5m,但偏心布置。除紧靠循环浆出口管一侧外,其他各方罐体内侧边缘均有石膏沉淀缩积“死区”,严重的“死区”在搅拌器偏离的一侧,该处沉积的石膏高达1m余。由于氧化空气喷嘴距罐底仅300mm,“死区”的氧化空气喷嘴被堵,估计被堵的喷嘴占全部喷嘴数的10%~15%左右,造成氧化不充分。 8 、三菱传统设计的氧化配气管是固定布置在罐体的下部,在直径20m的罐体中布置了856个直径16.7、口朝下的喷嘴管,喷嘴密度达2.74个/m2,采用的是一槽系统。从罐体抽出的循环浆量设计为28000m3/h,大量空气随浆液进入循环泵内,不仅造成气蚀,而且降低了泵的出力,使液气比下降。为缓解此情况,只好取消紧靠循环浆出口管的一排氧化空气管,带来的副作用是又减少了12%的喷管。 9 、7台吸收塔循环泵的入口是通过母联管与罐体相连,母联管设计成变径管,其目的是使各泵的出力平衡,但实际上不仅每台泵的出力极不稳定,而且各泵的出力也相差较大。反映在泵电动机电流波动大,各泵电流相差较大。出现泵入口压力不稳定,各泵相互抢负荷,泵出口流量不稳定并低于设计值的情况。达到额定流量时单台泵的电流应达到51A,实际电流为38~50A,各泵电流波动达2~14A。根据泵的性能曲线,按电流降低来估算,循环泵流量降低是相当大的,实测下降13.1%,液气比的下降是不容忽视的。 10、由于泵的吸入侧护板的磨损,使护板与叶轮的间隙增大,泵的总效率下降。FGD系统内的结垢和沉积将引起管道的阻塞、磨损、腐蚀以及系统阻力的增加,应尽量减少。解决的方法应从FGD系统的设计和运行两方面考虑。 在设计时应选择合理的工艺,如在吸收塔入口烟道增加冲洗水喷嘴,定期冲洗结尘,选择合适的材料等,减少结垢的发生。在运行时可以从以下几方面来预防结垢的发生: 1、 提高锅炉电除尘器的效率和可靠性,使FGD入口烟尘在设计范围内。 2、 运行控制吸收塔浆液中石膏过饱和度最大不超过140%。 3、选择合理的pH值运行,尤其避免pH值的急剧变化。 4、 保证吸收塔浆液的充分氧化。 5、 可以向吸收剂中加入添加剂如镁离子、乙二酸等。乙二酸可以起到缓冲pH值的作用,抑制SO2的溶解,加速液相传质,提高石灰石的利用率。镁离子的加入生成了溶解度大的MgCO3,增加了亚硫酸根离子的活度,降低了钙离子的浓度,使系统在未饱和状态下运行,以防结垢。 6、 对接触浆液的管道在停运时及时冲洗干净。 7、 定期检查,及时发现潜在的问题。