石灰石膏濕法脫硫技術因其脫硫效率高、運行可靠、副產物石膏可資源化利用等優點，在燃煤電廠等工業煙氣治理領域得到廣泛應用。在實際運行中，脫硫系統吸收塔內的“防風氧化管”或其他形式的氧化空氣分布系統（如氧化噴槍）容易出現堵塞問題，嚴重影響脫硫效率和系統運行的穩定性。本文將從石灰和石膏的工藝角度，深入分析堵塞成因，并提出相應的防治策略。
一、 堵塞的主要原因分析
防風氧化管堵塞并非單一因素導致，而是石灰漿液特性、石膏結晶過程、氧化空氣參數及設備結構等多方面共同作用的結果。核心關聯物正是工藝中的“石灰”和“石膏”。
- 與“石灰”相關的因素：漿液品質與化學反應
- 石灰石（石灰）品質不佳：若采用的石灰石原料中惰性雜質（如SiO2、Al2O3、Fe2O3等）含量過高，或顆粒粒徑分布不合理（過粗或過細），會導致其在漿液中溶解不充分。未溶解的細顆粒或反應生成的膠狀鋁、硅化合物，極易在氧化管噴嘴或管壁表面沉積結垢。
- 漿液pH值控制不當：pH值是脫硫反應的核心控制參數。pH值過高（通常因石灰石給料過量），漿液中CaCO3過飽和，容易在氧化管表面直接結晶析出，形成堅硬的碳酸鈣垢層。pH值劇烈波動也會加劇成垢趨勢。
- 漿液濃度與含固量：吸收塔漿液池的固體含量（主要是石膏晶體和未反應的石灰石）若長期偏高，懸浮固體在氧化空氣鼓泡攪動較弱的區域（如氧化管內部或噴嘴附近）更容易沉降附著。
- 與“石膏”相關的因素：結晶與沉積
- 石膏過飽和與異常結晶：氧化空氣的作用是將亞硫酸鈣（CaSO3·1/2H2O）強制氧化為硫酸鈣（CaSO4·2H2O，即石膏）。如果氧化不充分，或漿液在氧化區的停留時間、攪拌強度不理想，可能形成石膏的局部過飽和。過飽和的石膏會以細小晶體的形式在固體表面（如氧化管）上異相成核生長，形成致密垢層。
- “石膏垢”的形態：在氧化管及噴嘴處形成的垢物，往往是CaSO4·2H2O（石膏）、CaSO3·1/2H2O（亞硫酸鈣）以及CaCO3（石灰石）的混合垢，質地堅硬，清理困難。
- 氯離子（Cl-）的影響：煙氣中的HCl被漿液吸收后，導致漿液氯離子濃度升高。高氯離子環境會改變石膏的結晶習性，使其易于形成片狀、層狀或針狀的小晶體，這類晶體更容易粘連、沉積，加劇堵塞風險。氯離子對金屬管壁的腐蝕產物也會成為結垢的晶核。
- 系統設計與運行因素
- 氧化空氣量不足或壓力不穩：氧化空氣量不足會導致局部氧化不徹底，產生粘性的亞硫酸鈣軟垢。壓力過低則無法有效吹掃管口，防止漿液倒灌或固體沉積。
- 氧化管/噴嘴設計缺陷：布置間距、浸沒深度、開口方向或孔徑設計不合理，可能導致空氣分布不均，在局部形成流動“死區”，為固體沉積創造條件。
- 攪拌器效果不佳：吸收塔漿液池攪拌器（側進式或頂進式）推力不足或布置不當，無法在氧化區域形成足夠的湍流來懸浮固體顆粒并帶走新生成的石膏晶體。
二、 主要防治措施
針對以上原因，防治工作需從原料控制、運行優化和設備維護多方面入手。
- 嚴控原料與漿液品質
- 選用高活性、低雜質的優質石灰石粉，控制合理的粒度（通常325目篩余小于5%）。
- 加強工藝水水質管理，減少外來雜質引入。
- 通過可靠監測和自動控制，將吸收塔漿液pH值穩定在最佳范圍（通常5.0-5.8），避免大幅波動。
- 有效運行石膏脫水系統，控制漿液固體濃度在合理范圍內（通常12-20wt%），并定期排放廢水以控制氯離子濃度。
- 優化氧化系統運行
- 保障氧化風機出力，確保氧化空氣量和壓力穩定、充足，實現亞硫酸鈣的完全氧化。
- 在運行中，可考慮定期（如每周）短時提高氧化空氣壓力，對氧化管進行“吹掃”，防止初始附著物的積累。
- 設備改進與維護
- 改進氧化空氣分布器設計：采用開放式的氧化噴槍或帶大孔徑噴嘴的分布管，替代易堵的小孔徑密集開孔管。優化布置位置和角度，使其處于攪拌器形成的強流場中。
- 加強機械攪拌：確保攪拌器正常運行，形成均勻的漿液流態，避免局部沉積。
- 實施定期沖洗：在氧化空氣管道上增設工藝水或濾液水沖洗接口，在停運時進行徹底沖洗。
- 計劃性檢查與清理：利用機組檢修機會，對氧化管進行人工檢查、捅刷或高壓水清洗，清除已形成的垢塊。
- 化學添加劑的應用
- 在漿液中添加阻垢分散劑（如聚丙烯酸、聚馬來酸酐等），可以改變晶體表面的電性，抑制晶體在設備表面的生長和附著。
- 添加有機酸（如己二酸、甲酸）可作為緩沖劑，改善石灰石溶解，穩定pH值，間接減少結垢風險。
結論
石灰石膏脫硫系統中防風氧化管的堵塞，本質上是“石灰”溶解反應、“石膏”結晶沉淀與流體動力學條件失衡的綜合表現。解決此問題必須堅持“預防為主，防治結合”的原則。通過源頭把控石灰石原料、精細化運行控制、優化設備設計并輔以必要的化學手段，能夠顯著降低堵塞發生率，保障脫硫系統長期、高效、穩定運行，從而確保二氧化硫的達標排放和石膏副產物的品質。
