石灰石-石膏濕法脫硫技術是世界范圍內煙氣脫硫的主流技術，除霧器是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫塔中非常重要的核心裝置，用于分離凈煙氣攜帶的液滴。由于被分離的液滴中含有石膏等固態物，存在除霧器結垢的風險，需定期進行在線沖洗，保持除霧器葉片表面清潔。同時我國大部分火電廠已取消了脫硫旁路，因此除霧器故障不僅會造成脫硫系統的停運，還會導致整個機組停機。已有案例表明，不同條件下的除霧器結垢原因不同，有些是飛灰含量過高形成的灰垢，有些是結晶垢，本文將對某發電公司660MW機組的除霧器結垢原因進行分析，初步總結結垢的機理，對此提出預防措施。

1系統概述

某發電公司660MW超臨界燃煤空冷機組，鍋爐型號:DG2100/25.4-II2，配套建設有石灰石-石膏濕法脫硫裝置。每座吸收塔頂部安裝兩級水平布置的除霧器。

該機組投運以來，多次出現除霧器結垢和堵塞問題。除霧器發生結垢或堵塞時，系統阻力過高，引起增壓風機失速，鍋爐負壓維持困難，直接導致機組降負荷或停運。另一方面，除霧器的垢物難以清理，必須進行人工高壓水槍沖洗，每年由此導致的檢修維護費用較局。

一次典型事故經過如下：機組大修期間進行了除霧器清理，大修結束后投運不到4個月時間，增壓風機喘振明顯，除霧器差壓一個月內從50Pa緩慢上升到100Pa，然后快速上升至560Pa，判斷為除霧器結垢，隨即運行人員加大沖洗力度，疏通差壓計管路。情況并未好轉，機組降負荷運行20d后停機，檢修人員進入吸收塔檢查發現上、下兩級除霧器有20余個單元垮塌或掀翻，整個除霧器被石膏漿液鋪滿，堵塞嚴重，垢物量大且難以清理。

2垢物化驗分析

觀察發現，除霧器不同位置的垢物其硬度和形態差異較大，多為軟硬混合垢，部分區域的垢物分層明顯，兩層軟垢內部夾一層硬垢。對典型垢物進行化學分析和掃描電鏡微觀分析，同時選取副產物石膏進行對比分析。

根據化學分析結果可見，除霧器上的垢物與石膏的組成較為接近，主要成分均為CaS04˙2H20。結合除霧器的工作機理，可以認為除霧器的垢物與石膏的來源均為脫硫漿液所攜帶的固體顆粒物。但是掃描電鏡微觀顯示其晶體形態完全不同，除霧器垢物是顆粒與片狀晶體的混合物，而脫硫石膏呈現出顆粒狀（或短柱狀）晶體結構。

3結垢機理分析

通過對除霧器的垢物進行化學分析和掃描電鏡分析，可以確定該機組除霧器結垢是漿液固體顆粒的沉積與結晶反應形成的混合垢。除霧器葉片在工作中粘附了一定的漿液固體顆粒，固體顆粒中存在硫酸鈣、亞硫酸鈣、碳酸鈣以及少量煙塵，這些固體顆粒具有一定的粘性，如果未能被沖洗水及時沖洗掉，會與煙氣中殘留的S02繼續反應，生成的硫酸鈣、亞硫酸鈣在葉片表面和原先截留的固體顆粒上快速成長，形成了形態混雜的硬垢，在沖洗失效的情況下，導致除霧器嚴重結垢。

除霧器部分葉片結垢，會形成惡性循環，當煙氣經過時局部煙氣流速過大，煙氣中夾帶大量石膏漿液得不到有效分離，過大液滴在重力作用下回落到煙道中和除霧器表面，造成除霧器徹底堵塞，直至進一步垮塌。

4原因分析

4.1沖洗效果差

脫硫系統的除霧器都設計有沖洗裝置，沖洗效果對除霧器結垢堵塞影響重大。除霧器沖洗水管道、噴嘴、閥門是否正常、噴嘴的布置、沖洗周期、沖洗水壓均對沖洗效果有直接影響。首先通過查閱資料，排除了沖洗水噴嘴與除霧器葉片間距設計、沖洗覆蓋率對沖洗效果的負面作用。

在事故發生后，檢修人員對該機組沖洗水管道和噴嘴進行了逐個檢查，結果表明50多個噴嘴發生了堵塞或脫落。原因是噴嘴形式為軸向實心錐，兩級除霧器下表面沖洗水管上的噴嘴均為噴口向上，除霧器葉片上脫落的軟垢極易進入噴嘴的出口，由于不是連續沖洗，噴嘴出口堆積的軟垢經過一段時間的停留，會變得結實從而造成噴嘴堵塞。另外當沖洗水含固量較高或存在異物時，也會造成噴嘴堵塞。在后續運行中，發生噴嘴堵塞的區域形成沖洗死角，除霧器葉片無法得到沖洗，極易結垢。另外還有部分沖洗水噴嘴脫落或沖洗水管斷裂，也會大大降低沖洗效果。

沖洗周期是保證沖洗效果的主要手段，沖洗間隔太長，石膏漿液和煙氣中的飛灰不斷附著，除霧器表面結垢加重并經高溫煙氣沖刷而硬化，形成厚實致密的硬垢，沖洗將徹底失效。除霧器一般要求2h至少沖洗一次，但是歷史數據表明該機組多次出現除霧器沖洗間隔超過6h的情況。沖洗周期過長的主要原因是吸收塔液位過高，除霧器沖洗水全部進入吸收塔漿液池，優先考慮控制液位避免發生溢流，只好延長沖洗周期，減少沖洗次數。

4.2沖洗水量不足

沖洗水量不足是沖洗周期過長的直接原因，也是除霧器結垢問題的根本原因。運行中吸收塔液位經常過高，難以接納大量的除霧器沖洗水，原因是機組長期在70%以下負荷運行，煙氣蒸發水量少，加上脫硫廢水處理系統故障頻發投運率過低，導致系統水平衡被破壞，脫硫塔液位難以控制。另一方面，現場檢查還發現除霧器沖洗水閥存在內漏現象，內漏水全部進入吸收塔漿液池，導致在運行時沖洗水量進一步降低，沖洗效果無法保證。

4.3沖洗水水質分析

除霧器通過間接沖洗來保持葉片表面潔凈，避免發生局部結垢。該機組除霧器沖洗水來源為電廠循環排污水，水質分析顯示pH值為8.26，且Ca2+含量237mg/L，SO42-一含量1572mg/L，指標均超出《濕法煙氣脫硫裝置專用設備-除霧器》（JB/T10989-2010）標準中建議值(Ca2+<200mg/L，S042-<400mg/L，pH值7-8)和除霧器廠家的建議值。沖洗水的硫酸根和鈣離子含量較高，沖洗過程中難以起到迅速降低葉片表面附著漿液飽和度的作用，導致沖洗效果較差。另一方面葉片表面殘留的沖洗水與煙氣接觸時，會繼續進行脫硫反應，形成結晶垢。

4.4漿液參數影響分析

石膏漿液pH值較高、濃度過大、氧化效果差等都容易引發吸收塔內部結垢，包括除霧器，若控制不當，會快速發展成為大面積堵塞。

運行中，漿液pH值通過控制石灰石漿液的補充量來進行控制。pH值較高時，表明漿液中存在過量的CaC03，過量的CaC03在除霧器表面沉積后，與煙氣中殘留的S02繼續反應，形成結晶垢。通過表2可見，漿液和石膏中的碳酸鈣含量均明顯較高，是導致除霧器結垢的一個主要原因。其次，根據已有的研究結論，pH較高時，循環漿液中存在的硫主要以S023-一形式存在，隨pH值升高，CaS03的溶解度急劇下降，極易使CaS03的飽和度達到并超過其形成均相成核作用所需的臨界飽和度而在塔壁和部件表面上結晶。而控制pH較高的原因是脫硫塔入口S02濃度較高，設計值6522mg/Nm3，且波動大，為確保排放達標，一般控制pH較高。

另一方面，該機組漿液濃度也多次出現高于設計值的情況，原因是石膏脫水系統為多臺機組公用，石膏溢流箱容量不足，多臺機組同時脫水石膏溢流箱會溢流，排漿不及時導致漿液濃度較高。漿液濃度高會導致石膏飽和度較高，易于結垢。

4.5儀表因素影響分析

在脫硫系統運行過程中，沖洗水運行的調整依據主要是除霧器壓差，壓差增高，應加強沖洗。然而實際運行中，由于該表計安裝位置為正壓，接觸濕煙氣，漿液液滴極易進入取樣管，且難以清理，惡劣的工作環境使得該表計長期讀數不準，失去指導意義。歷史運行記錄顯示多次出現除霧器壓差瞬間波動、長時間無變化甚至除霧器前后壓差顯示為負數的情況，運行人員無法及時發現問題，導致除霧器結垢問題不斷發展，嚴重影響系統的正常運行。

4.6高溫煙氣的危害

除霧器材質為聚丙烯，不耐高溫，長時間高溫煙氣流過時，會導致其變形，除霧器的局部變形會導致葉片間距和形狀改變，形成死角，難以徹底沖洗干凈，還可損壞沖洗水管和噴嘴，降低沖洗效果，極易引發結垢。

5預防措施

5.1提高沖洗效果

塔內部除霧器沖洗水噴嘴和管道故障率較高，對此建議檢修人員在每次停機后都應對該區域設備進行詳細檢查，及時更換和清理沖洗水管路上掉落和堵塞的噴嘴，修復沖洗水管道，確保沖洗水系統的“硬件”正常。在封人孔門前，應先做除霧器沖洗試驗，觀察沖洗效果，調整沖洗壓力。

運行中嚴格按照規程要求循環地進行沖洗，各區域2h最少沖洗一次，發現除霧器前后壓差有增大趨勢，適當縮短沖洗周期。長期低負荷運行，遇到液位高與沖洗周期的矛盾時，沖洗不及時帶來的問題更為嚴重，因此應側重于除霧器沖洗，建議采取先排掉部分漿液至事故漿液箱暫存來降低液位，確保除霧器的及時沖洗。

5.2確保沖洗水量

足夠的沖洗水量才能保證沖洗周期和沖洗效果。通過以下措施來確保除霧器沖洗水量：

首先應避免機組長期在低負荷下運行，恢復脫硫廢水處理系統出力，低負荷時通過存儲部分濾液水(高負荷時再回用)，適當提高廢水排放量，禁止環境衛生沖洗水進入脫硫系統，維持系統水平衡。

加強除霧器沖洗水閥的日常維護和管理，對于出現故障的閥門應在最短時間內給予修復，避免閥門內漏導致除霧器沖洗水量的減少。

同時降低設備的切換頻率，以此減少各類漿液泵及管道沖洗水量。

5.3控制水質指標

對沖洗水水源進行優化，控制來水的硬度和S02濃度。除霧器沖洗和工藝用水合用一座水箱，運行中注意檢查石膏漿液和石灰石供漿系統的各個沖洗水閥門內漏情況，確保工藝水泵出口壓力高于各漿液泵出口壓力，避免漿液成分通過內漏的閥門進入工藝水箱，惡化除霧器沖洗水水質。

5.4優化漿液運行參數

漿液的pH值應嚴格控制在5.2-5.8之間，且盡量穩定，避免大幅波動。在脫硫系統啟動前，向吸收塔進石灰石漿液時，必須將pH值控制在下限水平，并加入適當的石膏晶種，利于反應產物在已有的晶體表面生長。盡快完成脫水系統的增容改造，運行中控制合理的石膏飽和度，避免漿液在吸收塔漿池外的其他部位發生結晶反應。

5.5加強除霧器壓差監視

除霧器壓差計對于除霧器的運行至關重要，目前各個位置僅安裝一個點，不能全面反映除霧器運行狀況，建議增加一組測點，并定期進行疏通和校驗，保證測量孔暢通，提高測量值的準確度。同時建立引風機電流、脫硫塔入口煙氣壓力等參數的運行卡片，運行操作中通過觀察引風機電流、吸收塔入口壓力等參數的變化，間接判斷除霧器壓差的真實情況，在結垢問題出現早期采取應對措施，避免結垢的快速發展。

5.6避免高溫煙氣沖刷

高溫煙氣對除霧器有損壞作用，建議設置事故噴淋裝置，并設置事故噴淋用水備用水源。當出現入口煙氣溫度高報警時或循環泵全停時，連鎖開啟事故噴淋和除霧器沖洗水，保護除霧器不受高溫煙氣沖刷。在系統啟動時，必須在循環泵運行的前提下，煙氣才能進入吸收塔；系統停運時，必須是煙氣停止進入后，循環泵保持運行至吸收塔出口煙氣降至80℃以下，才能停運。

6結語

針對某660MW發電機組脫硫系統出現的除霧器結垢問題，進行了除霧器葉片間的垢物化驗，得知垢物的來源是循環漿液，是漿液固體顆粒的沉積與結晶反應形成的混合垢。沖洗效果差、沖洗水量不足、水質不合格、漿液參數不合理以及差壓表計不準確是導致除霧器出現結垢并快速發展的直接原因。建議通過加強檢修、確保沖洗水量、控制水質指標、優化漿液參數、加強儀表在線監視和避免高溫煙氣沖刷六個方面采取措施，預防除霧器的結垢，保證脫硫系統的正常運行。