【摘　要】　针对某电厂排灰、除尘系统结垢危及安全生产等问题，通过对系统运行流程进行分析，对垢样和回水等进行取样化验，认为结垢的主要原因是安装静电除尘器后灰水pH值增大，引起排灰除尘系统大面积结垢。提出加阻垢剂、加酸等处理方法。

【关键词】　排灰；结垢；除尘器

某电厂现有2台670t/h锅炉和2台200MW超高压供热机组，自1991年投产以来，原有的麻石水膜除尘器效率较低，不能满足国家对燃煤电厂的环保要求。因此，于1998年和1999年将8台5400mm麻石水磨除尘器改为4台(除尘效率为99.58%)DCL.4-210型静电除尘器，电厂每年的烟尘排放量由24510t减少到3921t，大大减轻了污染。但是，检修人员发现除尘、排灰系统结垢问题严重。经对除尘、排灰系统结垢原因进行分析，提出了相应的解决办法。

1　排灰除尘冲洗水系统运行时存在的问题

该电厂水力除灰系统为灰渣混除方式，其运行过程是：炉膛排放的炉渣通过地沟被冲洗水冲到灰渣池；静电除尘器分离下来的飞灰也被冲洗水冲到灰渣池，在灰渣池炉渣混合，靠灰渣泵作用输送到灰场。灰水在灰场经过沉淀后，上部的清水通过回水泵送到清水池回收，清水池中的回水一部分经除尘泵送到除尘间，搅拌干灰；另一部分经冲洗泵分别送到电除尘冲灰、捞渣机冲渣。

排灰、除尘冲洗水系统共有3台回水泵、3台冲洗泵、3台灰渣泵、2台除尘泵。除尘器改造前，泵基本上每2～3个月修1次，这是正常维修工作量。从2002年3月以来，泵维修后运行不到7天，泵的电流就下降，出力不足。停运检查时发现几乎都是泵内结垢问题，垢的厚度一般为5mm左右；除3台灰渣泵略好一些外，其它8台泵基本修完这台立刻维修另一台。泵内结垢，一是造成泵的流通截面积减小，出入口堵塞，除尘、排渣能力下降；二是由于底阀结垢，导致备用泵注不上水，备用设备失去作用，影响安全生产；三是整个系统上的管道、阀门以及地沟喷嘴都发生了严重的结垢现象，使得流通阻力增大，冲洗水、除尘水量减少，除尘、除渣困难。该电厂曾经发生灰沟堵塞以及静电除器灰斗堵灰现象，运行人员被迫使用消防水冲灰，给安全生产造成很大威胁。

2　排灰除尘系统结垢原因分析

2.1　取样化验

在冲洗泵检修时，从泵体上取下垢样进行化验，垢的主要成分为CaCO₃。通过对系统运行流程进行分析，认为该系统流通介质的成分或酸碱度发生了变化，造成沿途管道、阀门、泵的严重结垢。因此对清水池回水和静电除尘器后的灰水取样进行酸碱度化验，发现清水池水样pH值高达12.1，灰水pH值为11.0，都是强碱性。又用盐酸对两个水样进行滴定实验，计算出清水池水中氢氧根含量为0.04mol/L，碳酸根含量为0.85mol/L，灰水中钙离子的含量高达5.01mmol/L。

2.2　原因分析

在水中，CO₂、、和(统称碳酸化合物)具有以下关系：

 

碳酸化合物的形态随pH值的变化，平衡发生移动。当水的pH值小于4.3时，水中只有CO₂；pH=8.2～8.4时，水中有CO₂和HCO^-；随着pH值升高，CO₂含量减少，含量增加；当pH值大于8.4时，水中无游离CO₂，只有和；随着pH值升高，含量增大，含量减少。回水pH值大于10，因此造成水中含有较多的和少量的，并在过剩碱度的环境中遇到含有大量钙离子的灰水，生成难溶的碳酸钙：

Ca²⁺+=CaCO₃↓

Ca²⁺+=Ca(HCO₃)₂

Ca(HCO₃)₂发生受热分解，生成CaCO₃

Ca(HCO₃)₂= CaCO₃↓+CO₂+H₂O

pH值越高，CaCO₃的溶解度越低，大量CaCO₃析出，沉积在水泵内，形成泵内结垢，沉积在系统内，形成管道、阀门、喷嘴的大面积的结垢现象。其中灰渣泵因含有大量灰渣，冲击力量大，垢沉积不下，所以相对的检修维护量较少。

那么，在没装静电除尘器以前排灰除尘系统为什么没有结垢呢？我们分析原因如下：

在没装静电除尘器之前，灰水pH值为7.5，为中性。是因为煤粉燃烧产生大量的烟气，经水膜除尘器把灰除掉，烟气中含有的SO₂、SO₃和CO₂，遇水生成亚硫酸、硫酸和碳酸，酸碱中和的结果。

从上述分析可以看出，在该pH值下的环境中，回水中主要含有CO₂和少量的，所以只能生成少量的Ca(HCO₃)₂，还是可溶的物质。而烟气经电除尘后，干灰被排走，SO₂、CO₂排到大气中，烟尘排放量削减80%，但是SO₂排放量增加8%，造成灰水的强碱性，一方面使增加，产生大量CaCO₃；另一方面使CaCO₃溶解度降低。因此，pH值增大是结垢的根本原因。

3　排灰除尘系统结垢问题的处理

我们主要从以下两个方面来考虑解决除尘、排灰系统结垢问题：一是它的处理对水质的要求并不严格，只要求能适当降低水中的pH值，保证不结垢即可。二是冲洗水的用量很大，不要在经济上造成很大的损失。为此，解决问题的方法以不结CaCO₃垢为原则，并不要求严格地除去水中杂质。

3.1　加阻垢剂

在水中加入少量的药剂，就能起到稳定碳酸盐的作用，这种药剂叫做阻垢剂。常用的阻垢剂有以下两种：

a．聚合磷酸盐。目前使用较多的是三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。它们溶于水后，形成具有-O-P-O-P-的长链阴离子，吸附在固相CaCO₃的表面，使晶体严重变形，并与CO₃进行置换，置换后CaCO₃晶体表面电位降低，阻止了CaCO₃晶粒进一步长大而析出。

b．有机磷酸盐。一类是含氮的，如ATMP和EDTMP；另一类是不含氮的，如HEDP。这两种阻垢剂价格较贵，用在除尘、排灰系统成本较高。

3.2　炉烟处理

炉烟处理就是让含有SO₂和CO₂的烟气经过回水，来防止碳酸盐水垢的形成。烟气中的SO₂溶于水，生成亚硫酸。

SO₂+H₂O=H₂SO₃

亚硫酸在水中溶解氧作用下变成硫酸，酸碱中和，降低水中的pH值，减少碳酸根的含量，并且增加CaCO₃的溶解度。烟气中的CO₂与水中碳酸盐作用，保持易溶的碳酸氢钙形式，防止碳酸盐水垢的形成。

CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂

该方法既阻止了垢的生成，又减轻了SO₂对大气的污染，是具有发展前途的处理方法，由于技术上的问题，目前尚不能直接应用。

3.3　加酸处理

由该式可知，加酸可降低水中离子的浓度，这样可以降低pH值，破坏形成结垢的条件。该电厂尝试地在灰场加30%的盐酸，测量厂侧回水pH值为6.3，检修班组反映除垢效果明显，打开的泵与阀门内垢层明显见薄。

笔者认为，加酸处理，宜加硫酸，不宜加盐酸。因为水中的Cl^-是破坏金属表面氧化膜，加快腐蚀速度的阴离子，Cl^-易被金属表面氧化膜所吸附，膜中氧离子被Cl^-替代，形成可溶性氯化物，导致氧化膜被破坏，金属表面腐蚀。硫酸不挥发，并且危害较小，生成CaSO₄沉淀物的溶解度又较大。

加酸要控制投入量。投入量大，一方面会造成浪费；另一方面使pH值过低，结垢问题就转为系统腐蚀问题了。pH值略高一些，可以在保证不结垢的前提下，提高金属的防腐性能，一举两得。因此，建议加酸后使厂侧回水pH值为8.0左右为宜。

4　结论

从以上的分析可以看出，安装静电除尘器后，解决除尘、除灰系统结垢问题的方法，是以廉价、实用、简单为原则，最为方便的方法为加酸处理。如果考虑既解决结垢问题，又降低SO₂的排放量，则采用炉烟处理方法较为妥善。目前，该电厂已采用加酸处理方法，基本解决了排灰除尘系统结垢问题。