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湿法脱硫除雾器的研究与应用添加时间:2018-03-30
湿法脱硫除雾器的研究与应用

摘 要:本文在介绍湿法脱硫除雾器工作原理、主要性能和设计参数的同时,深入分析了应用过程中除雾器堵塞带来的危害及产生原因,并提出相应的预防措施。

关键词:湿法脱硫;除雾器;堵塞

1 设备简介

湿法脱硫系统的除雾器一般由除雾器本体和冲洗系统两部分组成。按叶片的几何形状,可将除雾器分为折流板和波纹板两种形状。根据除雾器的布置形式,除雾器常分为管式、平板式和屋脊式三种。根据需要通常配置二至三级除雾器,一级除雾器,主要用于去除大颗粒和大水滴,二、三级除雾器,主要用来去除小颗粒和细小水滴,除雾器一般布置在脱硫塔顶端,也有少数设计将除雾器布置在脱硫出口净烟道内。

2 除雾器的工作原理

脱硫除雾器主要是依靠重力和惯性撞击作用捕集细小雾滴,含有雾滴的烟气一定速度通过除雾器的弯曲通道时,烟气被快速、连续改变运动方向,在惯性和离心力作用下,烟气中的雾滴撞击到除雾器叶片上,当所凝聚的液滴大到其自身重力大于烟气上升的拉力与液体表面张力的合力时,液滴就从叶片表面上被分离出来,下落至浆液池内,实现了气液分离。而残留在除雾器叶片上的固体物质经过冲洗也被回收到浆液池里。

3 除雾器的主要性能、设计参数

3.1 除雾效率

指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴总质量的此值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。

3.2 系统压力降

指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失,系统压力降越大,能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。但除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高,能耗也会随着系统压力降的增大而增大。所以通过监测压力降的变化有助把握系统的运行状态,及时发现问题,并进行处理。

3.3 烟气流速

通过除雾器断面的烟气流速过高或者过低都不利于除雾器的正常运行,烟气流速过高易造成烟气二次带水,除雾效率降低,能耗高,还造成压损增大。过低不利于气液分离,同样不利于除雾。此处设计的流速低,脱硫塔断面尺寸就会加大,投资高。通常将通过除雾器断面的最高且又不致于二次带水时的烟气流速定义为临界气流速度,该速度与除雾器结构、系统带水负荷、气流方向、除雾器布置方式等因素有关。设计流速应该接近于临界流速。根据不同除雾器叶片结构和布置形式,设计流速一般选定3.5~5.5m/s。

3.4 除雾器叶片间距

除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率,维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大,除雾效率低,烟气带水严重,易造成风机故障,导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小,除加大能耗外,冲洗的效果也会有所下降,叶片上易结垢、堵塞,最终也会造成系统停运。叶片间距根据系统烟气特征(流速、SO2含量、带水负荷、粉尘浓度等),叶片结构等因素进行选取。叶片间距一般设计在20~95mm.目前脱硫系统中最常用的除雾器叶片大多在30~50mm。

3.5 除雾器冲洗水压

除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定(喷嘴与除雾器之间距离一般小于等于1m),冲洗水压低时,冲洗效果差,冲洗水压过高时则易增加烟气带水,同时降低叶片使用寿命。一般情况下,第二级除雾器之间,每级除雾器正面(正对气流方向)与背面的冲洗压力都不相同,第1级除雾器的冲洗水压高于第二级除雾器,除雾器正面的水压应该控制在2.5*105Pa以内,除雾器背面的冲洗水压应该控制大于1.0*105Pa,具体的数据需要根据工程的实际情况确定。

3.6 除雾器冲洗水量

选择除雾器冲洗水量除了需满足除雾器自身的要求外,还需要考虑系统水平衡的要求,有些条件下需要采用大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲水量需由工况条件确定,一般情况下除雾器断面上瞬时冲洗耗水量约为1~4m3/m2·h。

3.7 冲洗覆盖率

指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。根据不同工况条件,冲洗覆盖率一般可以选在100%~300%之间。

3.8 除雾器冲洗周期

指除雾器每次冲洗的时间间隔。由于除雾器冲洗期间会导致烟气带水量加大(一般为不冲洗时的3~5倍)。所以冲洗不宜过于频繁,但也不能间隔太长,否则易产生结垢现象,除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定,一般不超过2h为宜。

4 除雾器事故分析

4.1 除雾器堵塞类型

4.1.1 湿-干垢

多数除雾器结垢都是这种类型,因烟气携带浆液的雾滴被除雾器捕捉后,在环境温度、粘性力和重力的作用下,固体物质与水分逐渐分离而结垢。这类垢较为松软,通过简单的机械清理以及水冲洗的方式即可清除。

4.1.2 结晶垢

在少数情况下,由于雾滴含有少量亚硫酸钙和未反应完全的石灰石,会继续进行各种化学反应,反应物会黏结在除雾器表面而结垢,然后与烟气中的SO3、飞灰等相互作用会生成类似水泥的硅酸盐,随着运行时间的累积而硬化,即使高压水也难以清除,在烟尘量大时堵塞更快。

4.2 除雾器堵塞危害

①对本体的影响:对于除雾器本身而言,如果冲洗不及时,容易造成除雾器的堵塞和结构坍塌,发生脱硫塔系统整体瘫痪;②对脱硫前风机的影响:除雾器堵塞导致整套脱硫系统阻力增加,风机电流增大,系统能耗增大;③对脱硫了后排放烟气影响:将导致烟气携带的石膏浆液液滴在烟囱附近落地,形成所谓的"石膏雨"现象",严重影响周围环境;另外,由于烟气含水量大,脱硫出口烟道以及烟道膨胀节腐蚀。

4.3 除雾器堵塞原因

4.3.1 设计方面

①除雾器冲洗水压力不足,影响到冲洗效果,一般要求大于0.2MPa;②脱硫系统水平衡不合理:很多设计将设备和轴承冷却、润滑、密封水全部进入系统,造成脱硫塔高液位影响系统水平衡时,运行人员只得停止冲洗,以防脱硫塔溢流;③监控方式不正确:未在除雾器冲洗阀门前设置冲洗水的流量和压力测点,不能及时监视和发现阀门内漏及冲洗水压力低,难以保证冲洗效果。

4.3.2安装质量方面

扣件松动,除雾器间隙不均匀等;喷嘴位置未进行调整,喷嘴分布不均匀,有的直接对着大梁和塔壁,根本起不到冲洗作用。

4.3.3 运行原因

长期低负荷运行或者部分烟气脱硫,烟气流速低,系统积灰,引起除雾器堵塞,系统阻力增加;冲洗水系统阀门内漏严重,没有及时发现和处理,致使系统水平衡出现问题,脱硫塔液位一直维持在高位,除雾器冲洗减少,甚至长时间不冲洗;由于除雾器冲洗阀门反复动作,电动头故障率比较高,防水措施不太好,阀门接线處经常进水,阀门内漏比较严重,使得阀门行程和严密性发生变化,冲洗水压力降低,影响冲洗效果;冲洗水含尘量大。

4.4除雾器堵塞的预防措施

4.4.1 除雾器检查

在每次机组大小检修或脱硫系统停运时都应该对除雾器进行检查,保证除雾器芯体无杂物堵塞,表面光洁,无变形、损坏,连接紧固件完好、牢固,喷嘴及管道畅通。发现堵塞时要对除雾器进行彻底清理,保证除雾器运行正常。

4.4.2 除雾器差压报警

运行人员每班监视压降变化,有效掌握系统的运行状态,及时发现问题,及时处理

4.4.3 合理选择冲洗周期

除雾器冲洗不易过于频繁,否则会导致烟气带水加重;同时冲洗间隔也不能太长,否则易发生结垢。

4.4.4 合理地选择冲洗水压

一般情况下,除雾器冲洗期间,冲洗水的压力应为0.15~0.2MPa,以保证冲洗效果。过低,冲洗效果差,结垢;过高,带水严重,减低波形板的使用寿命。

5 结语

除雾器是湿法脱硫系统的关键设备之一,其除雾效果好坏直接关系到后续设备是否会被腐蚀、堵塞、是否会形成"石膏雨"污染周围环境,甚至关系到整个系统的安全稳定运行。因此,除雾器在设计和选型时应充分考虑各影响因素,在安装和运行管理过程中应按照相关规定和要求进行,加强平时的巡视,定期检修以保证除雾器和整个脱硫系统的稳定、高效运行。






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