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在质地坚硬的结垢层脱落时,损坏防腐涂层,加速设备腐蚀、造成设备塔体渗漏,脱落的结垢层散落在吸收塔底部,造成风管堵塞,循环泵入口滤网堵塞,造成循环系统脱硫效率降低,增加检修维护工作量。小的结垢体会通过浆液循环泵输送至浆液喷淋层,在此过程中会加速浆液循环泵叶轮的磨损,造成喷嘴堵塞堵塞、脱落,喷淋层堵塞等见图2。
1.2 氧化段高含盐量运行增加结垢几率
工艺用水使用新鲜水或循环冷却水作为补充水,被不断蒸发浓缩,在加氨浓度变化较大时pH值局部剧烈变动,结垢异常明显,氧化段喷淋层、喷嘴结垢,降低喷淋流量和浓缩效果,流速降低部位会因为系统留存的灰量增加导致堵塞,硫酸铵结晶量减少,影响运行效果。
1.3 pH计电极结垢导致失效
pH计是氨法脱硫工艺中加氨量控制的主要仪表,主要测量单元为pH电极。对于pH电极,内充填有含饱和AgCl的3mol/Lkcl缓冲溶液,pH值为7。Ag/AgCl内参比电极的电位是恒定不变的,它与待测试液中的H+活度(pH)无关。当浸泡好的玻璃膜电极进入待测试液时,电极膜外层的水化层与试液接触,由于H+活度变化,将使电极表面外层的水化层离解平衡发生移动,此时,就可能有额外的H+由溶液进入水化层,或由水化层转入溶液,因而膜外层的固液界面上电荷分布不同,跨越膜的两侧界面的电势差发生改变,这个改变与试液中的[H+]有关。由于循环液结垢倾向严重,测量单元电极很快结垢或结晶,阻止电极表面外层的水化层离解平衡发生移动,使pH计指示失真,失去了加氨指导依据,只能改为其它仪表参数控制加氨量,导致氨法脱硫加氨量的控制精度低,pH值波动大,增加了浆液循环系统结垢倾向,降低了超低排放的可靠性。
2 原因分析
2.1 使用新鲜水作为工艺水的影响
新鲜水来源于地下水与引黄河水混水,水质见表1,设计直接作为氨法脱硫工艺用水之一,脱硫塔单台蒸发量不断进行,保有水量不变,循环量一定,运行温度在50~70℃,随着水在开式循环系统中的浓缩,各种离子浓度不断增高,硫酸钙等因达到其溶度积而成为过饱和溶液,装置不断蒸发浓缩,浓缩时其中的硫酸钙,随着温度升高,水的蒸发,浓度逐渐增大,当其浓度超过溶解度之后壁面附近溶液的过饱和会生成沉淀析出,并沉积在流通管壁表面上,在50~82℃之间为CaSO4·1/2H2O,从而形成致密坚硬的硫酸钙垢。根据某美国公司提出的硫酸钙指数
(单位为CaCO3,mg/L)>5×105时,有硫酸钙析出。根据某日本公司提出的硫酸钙指数(水温40℃)。
(单位为mg/L)>1×106时,有硫酸钙析出。溶液中的硫酸钙晶体由于浓度差的作用而向壁面扩散,最终完全覆盖于接触壁面上,此时结垢过程为传质控制;此外,溶液中的Ca2+和SO42-也会由于浓度差的作用而向壁面扩散,并附着于壁面上,在电荷引力的作用下相互连接在壁面上形成硫酸钙结晶,最终完全覆盖于接触壁面。
2.2 循环水冷却水对脱硫循环系统的影响
设计机泵机封冷却水、部分冲洗水使用电厂凝汽器用循环水,冷却水排地沟经地坑泵回收至脱硫塔。热电厂的循环冷却水水源为黄河水与地下水混水,采用浓缩倍率在4.0以上运行,2018年11月份上半月循环冷却水水质见表2,为阻止系统结垢腐蚀,采用加硫酸和低磷配方处理的循环水稳定、分散、缓蚀阻垢药剂技术处理,加硫酸控制pH值,加缓蚀剂防止金属腐蚀,控制氯离子小于1000mg/L防止金属材质不出现点蚀,加阻垢分散剂控制钙硬与碱度之和小于1500mg/L在换热器表面不出现结垢,在循环水系统稳定运行条件下不结垢。当循环水进入脱硫系统,水质稳定阻垢缓蚀剂很快失效且不能补加,过浓的循环水水质加快了脱硫系统结垢。
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