中石化洛阳分公司 河南洛阳 471000
摘要：介绍了中石化洛阳分公司3#机组循环流化床烟气脱硫系统及工艺流程，结合干法脱硫系统运行数据，对造成吸收塔循环物料结块的主要原因进行了分析。发现高压喷枪喷头磨损、烟气温度偏低等是造成吸收塔循环物料结块的主要原因，并提出了预防CFB吸收塔循环物料结块的技术措施。
关键词：循环流化床；干法脱硫；吸收塔；循环物料；结块
引言
目前我国许多工厂在生产工艺流程中都加入了烟气脱硫技术，从而使环境污染得到了不同程度的改善。其中比较典型的为火电厂干法脱硫除尘一体化工艺[1]（简称LJD-FGD）。该烟气脱硫系统包括预电除尘器、吸收剂制备及供应、循环流化床（简称CFB）吸收塔、物料再循环、工艺水系统、脱硫后除尘器、脱硫灰的气力输送以及仪表控制系统等[2-3]，其系统简图如图1所示。
图1 LJD-FGD系统简图
LJD-FGD系统的基本工艺流程为：烟气从锅炉空气预热器出来后经过除尘器处理，与消石灰混合后进入吸收塔内脱除SO2，净化后的含尘烟气从吸收塔排出，进入脱硫后布袋除尘器进行气固分离，再经引风机排入烟囱；由脱硫后布袋除尘器收集未完全反应的消石灰再进入吸收塔重复利用，提高脱硫效率，脱硫后的灰渣通过气力输送系统输送至灰库外运[4-7]。
LJD-FGD脱硫系统脱除烟气中SO2的主要设备是CFB吸收塔，吸收塔的运行情况不仅影响装置脱硫效率和锅炉的稳定运行，还关系到烟气SO2排放是否符合环保要求。LJD-FGD系统运行中，吸收塔会出现循环物料结块情况，影响装置的安全稳定运行。中石化洛阳分公司3#循环流化床锅炉LJD-FGD在检修后启动初期，就出现了循环物料结块，通过采取有效措施避免了系统停运。
本文对CFB吸收塔循环物料结块产生的原因进行了分析总结，并制定了相应的技术措施。
1 CFB吸收塔循环物料结块的原因分析
中石化洛阳分公司3#循环流化床锅炉烟气LJD-FGD系统，在正常运行工况时，系统各参数运行保持稳定，波动较小。吸收塔床层差压波动可控制在0.1Kpa内，吸收塔内物料流动性较好，烟气分布均匀。物料再循环调阀开度在75%左右，灰斗压力约14Kpa。在锅炉检修完成后，烟气脱硫系统随锅炉启动投入运行[8]。
吸收塔床层建立初期在两侧物料再循环调阀开度100%情况下，吸收塔床层仅仅维持在0.8Kpa左右运行，两侧灰斗压力均达到16Kpa以上，高出正常运行值14Kpa较多。现场对灰斗返料器处手孔拆除进行检查发现，灰斗内部存在结块情况导致返料不畅，确定为CFB吸收塔循环物料出现结块。
根据系统构成及循环流化床的工作原理，造成吸收塔结块的主要原因如下：
1.1 反应机理是发生结块潜在因素
锅炉烟气从底部进入脱硫塔，利用文丘里管的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，高压水枪向吸收塔内喷入雾化水。作用：①借助在文丘里出口扩管段的雾化喷水使烟气降温提高脱硫效率。②在Ca（OH）2表面形成液膜，可与烟气中SO2完成离子型的脱除反应。主要化学反应有：
Ca（OH）2+SO2=CaSO3?1/2H2O+1/2H2
Ca（OH）2+SO3=CaSO4?1/2H2O+1/2H2O
CaSO3?1/2H2O+1/2O2=CaSO4?1/2H2O
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
离子型反应的根本是水膜的存在，也就是水膜持续存在的时间越长脱硫效率越高。操作温度越接近露点温度，水膜持续时间越长。此反应机理存在局部喷水不均匀，有促使循环物料结块的潜在因素。
1.2 停工操作个别环节执行规程不彻底
在吸收塔床层退出之前应首先停运工艺水系统。由运行历史曲线可以看出在床层差压低于0.5Kpa情况下联锁停止了工艺水系统运行。期间床层差压降低为0.27Kpa，吸收塔出口温度降低至71℃。
1.3文丘里管磨损或堵塞
若吸收塔内文丘里管磨损或堵塞，将喷嘴扩散面裹住，会造成喷水雾化效果差，最终导致局部灰抱团，形成灰块，如果较大灰块脱落，将造成文丘里和CFB吸收塔入口烟道部位积灰，影响床层的稳定，使烟气无法加速，加速循环物料结块速度。但根据现场的检查发现，文丘里管并没有发生磨损或堵塞，故排除文丘里管磨损或堵塞造成塌床的原因。
1.4喷枪运行至后期，雾化效果较差，局部存在喷水量较多情况
3#脱硫装置高压喷枪枪头按设计要求，每年需进行检查更换。但脱硫装置自开工运行约11各月未及时更换喷头，将喷枪从吸收塔内拆除，外部进行雾化试验。发现喷枪局部存在雾化效果不好，局部喷水过多，造成循环物料结块。
1.5水平烟道清理不彻底
吸收塔水平烟道堆积物料较多，烟气流通面积减少，烟气流速加快。脱硫剂在吸收塔中停留时间较少，脱硫效率下降。为保证烟气出口达标排放，消石灰添加量增加，增加循环物料局部喷水不均匀的概率。
1.6消石灰制备系统影响
消石灰制备系统因个别喷头堵塞，造成消石灰合格率偏低。脱硫剂中氧化钙含量较大，在吸收塔脱硫反应中氧化钙先吸收水转化为消石灰，再与二氧化硫进行反应。缩短了消石灰在吸收塔中停留时间，脱硫效率降低。同时往吸收塔内喷入工艺水量增加，增大了循环物料结块的可能性。
2 CFB吸收塔循环物料结块的预防措施
针对造成CFB吸收塔循环物料结块的原因，可采取以下措施预防事故发生：
（1）加强培训，将操作规程融入到实际操作中。
（2）喷枪喷头定期进行抽出检查雾化情况，如雾化不好及时进行更换；
（3）停工期间水平烟道彻底清理，底部增加流化风管线。干法脱硫系统退出后，通过水平烟道人孔门检查、清理物料，尤其是对烟道璧面粘结的约5-10cm厚的物料应进行彻底清理。并严格执行定期排灰制度，将沉积在吸收塔底部不能够正常流化的较大颗粒排掉，防止塔底积灰过多，影响烟气均流分布。在烟气水平烟道加装底部流化风装置，防止循环物料在烟气水平段的堆积，导致的烟气流通截面变小、阻力增大等恶性循环的发生。
（4）开工运行初期吸收塔出口温度适当提高。
（5）消石灰制备系统出现问题及时进行排查，提高消石灰合格率。避免大量工艺水进入吸收塔。
3 结论
通过对CFB吸收塔循环物料结块的原因分析，发现喷头喷枪磨损和烟气温度偏低是造成吸收塔吸收塔结块的重要原因。因此，通过加强对运行参数的监控、现场检查，及时发现装置存在的问题，并针对性地实施各种预防措施，优化系统的运行方式，解决脱硫系统吸收塔循环物料结块的问题，避免问题扩大化。
参考文献：
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作者简介：
黄培杨（1983年2月），男，籍贯，河北省石家庄市，职称，助理工程师，从事锅炉烟气脱硫脱硝装置运行方面工作。
论文作者:黄培杨
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：吸收塔论文; 烟气论文; 物料论文; 消石灰论文; 流化床论文; 系统论文; 锅炉论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;