石灰石膏湿法脱硫技术因其脱硫效率高、运行可靠、副产物石膏可资源化利用等优点，在燃煤电厂等工业烟气治理领域得到广泛应用。在实际运行中，脱硫系统吸收塔内的“防风氧化管”或其他形式的氧化空气分布系统（如氧化喷枪）容易出现堵塞问题，严重影响脱硫效率和系统运行的稳定性。本文将从石灰和石膏的工艺角度，深入分析堵塞成因，并提出相应的防治策略。
一、 堵塞的主要原因分析
防风氧化管堵塞并非单一因素导致，而是石灰浆液特性、石膏结晶过程、氧化空气参数及设备结构等多方面共同作用的结果。核心关联物正是工艺中的“石灰”和“石膏”。
- 与“石灰”相关的因素：浆液品质与化学反应
- 石灰石（石灰）品质不佳：若采用的石灰石原料中惰性杂质（如SiO2、Al2O3、Fe2O3等）含量过高，或颗粒粒径分布不合理（过粗或过细），会导致其在浆液中溶解不充分。未溶解的细颗粒或反应生成的胶状铝、硅化合物，极易在氧化管喷嘴或管壁表面沉积结垢。
- 浆液pH值控制不当：pH值是脱硫反应的核心控制参数。pH值过高（通常因石灰石给料过量），浆液中CaCO3过饱和，容易在氧化管表面直接结晶析出，形成坚硬的碳酸钙垢层。pH值剧烈波动也会加剧成垢趋势。
- 浆液浓度与含固量：吸收塔浆液池的固体含量（主要是石膏晶体和未反应的石灰石）若长期偏高，悬浮固体在氧化空气鼓泡搅动较弱的区域（如氧化管内部或喷嘴附近）更容易沉降附着。
- 与“石膏”相关的因素：结晶与沉积
- 石膏过饱和与异常结晶：氧化空气的作用是将亚硫酸钙（CaSO3·1/2H2O）强制氧化为硫酸钙（CaSO4·2H2O，即石膏）。如果氧化不充分，或浆液在氧化区的停留时间、搅拌强度不理想，可能形成石膏的局部过饱和。过饱和的石膏会以细小晶体的形式在固体表面（如氧化管）上异相成核生长，形成致密垢层。
- “石膏垢”的形态：在氧化管及喷嘴处形成的垢物，往往是CaSO4·2H2O（石膏）、CaSO3·1/2H2O（亚硫酸钙）以及CaCO3（石灰石）的混合垢，质地坚硬，清理困难。
- 氯离子（Cl-）的影响：烟气中的HCl被浆液吸收后，导致浆液氯离子浓度升高。高氯离子环境会改变石膏的结晶习性，使其易于形成片状、层状或针状的小晶体，这类晶体更容易粘连、沉积，加剧堵塞风险。氯离子对金属管壁的腐蚀产物也会成为结垢的晶核。
- 系统设计与运行因素
- 氧化空气量不足或压力不稳：氧化空气量不足会导致局部氧化不彻底，产生粘性的亚硫酸钙软垢。压力过低则无法有效吹扫管口，防止浆液倒灌或固体沉积。
- 氧化管/喷嘴设计缺陷：布置间距、浸没深度、开口方向或孔径设计不合理，可能导致空气分布不均，在局部形成流动“死区”，为固体沉积创造条件。
- 搅拌器效果不佳：吸收塔浆液池搅拌器（侧进式或顶进式）推力不足或布置不当，无法在氧化区域形成足够的湍流来悬浮固体颗粒并带走新生成的石膏晶体。
二、 主要防治措施
针对以上原因，防治工作需从原料控制、运行优化和设备维护多方面入手。
- 严控原料与浆液品质
- 选用高活性、低杂质的优质石灰石粉，控制合理的粒度（通常325目筛余小于5%）。
- 加强工艺水水质管理，减少外来杂质引入。
- 通过可靠监测和自动控制，将吸收塔浆液pH值稳定在最佳范围（通常5.0-5.8），避免大幅波动。
- 有效运行石膏脱水系统，控制浆液固体浓度在合理范围内（通常12-20wt%），并定期排放废水以控制氯离子浓度。
- 优化氧化系统运行
- 保障氧化风机出力，确保氧化空气量和压力稳定、充足，实现亚硫酸钙的完全氧化。
- 在运行中，可考虑定期（如每周）短时提高氧化空气压力，对氧化管进行“吹扫”，防止初始附着物的积累。
- 设备改进与维护
- 改进氧化空气分布器设计：采用开放式的氧化喷枪或带大孔径喷嘴的分布管，替代易堵的小孔径密集开孔管。优化布置位置和角度，使其处于搅拌器形成的强流场中。
- 加强机械搅拌：确保搅拌器正常运行，形成均匀的浆液流态，避免局部沉积。
- 实施定期冲洗：在氧化空气管道上增设工艺水或滤液水冲洗接口，在停运时进行彻底冲洗。
- 计划性检查与清理：利用机组检修机会，对氧化管进行人工检查、捅刷或高压水清洗，清除已形成的垢块。
- 化学添加剂的应用
- 在浆液中添加阻垢分散剂（如聚丙烯酸、聚马来酸酐等），可以改变晶体表面的电性，抑制晶体在设备表面的生长和附着。
- 添加有机酸（如己二酸、甲酸）可作为缓冲剂，改善石灰石溶解，稳定pH值，间接减少结垢风险。
结论
石灰石膏脱硫系统中防风氧化管的堵塞，本质上是“石灰”溶解反应、“石膏”结晶沉淀与流体动力学条件失衡的综合表现。解决此问题必须坚持“预防为主，防治结合”的原则。通过源头把控石灰石原料、精细化运行控制、优化设备设计并辅以必要的化学手段，能够显著降低堵塞发生率，保障脱硫系统长期、高效、稳定运行，从而确保二氧化硫的达标排放和石膏副产物的品质。
