某電廠三通道除霧器堵塞過(guò)程探析與防控措施

官大純，紀(jì)小春

(1.湖南華電石門發(fā)電有限公司，湖南 常德 415300;2.四川華電宜賓發(fā)電總廠，四川 宜賓 644000)

0 引言

三通道除霧器是指煙氣流動(dòng)方向沿垂直方向折轉(zhuǎn)了三次的除霧器。三通道除霧器與一通道、兩通道除霧器相比，具有除霧效率高的優(yōu)點(diǎn)，但也具有難沖洗、易堵塞的缺點(diǎn)。

除霧器局部堵塞后，會(huì)增加增壓風(fēng)機(jī)的電耗，同時(shí)也會(huì)加速除霧器及其他部位的堵塞，降低除霧效率。穿過(guò)除霧器的漿液液滴會(huì)沉積在除霧器、煙道和GGH表面，嚴(yán)重者，會(huì)引起GGH大面積堵塞［1］、壓垮除霧器［2］、減少煙道的通流面積，影響脫硫系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

除霧器堵塞是石灰石—石膏煙氣濕法脫硫系統(tǒng)的通病。除霧器究竟是怎么堵塞的、為何會(huì)大面積堵塞、堵塞的原因是什么、如何防治?本文就這些問(wèn)題，在對(duì)某電廠堵塞的除霧器進(jìn)行仔細(xì)研究的基礎(chǔ)上，提出了一些淺見，以期拋磚引玉。

1 三通道除霧器堵塞過(guò)程探析

1.1 堵塞形式

根據(jù)對(duì)某電廠三通道除霧器堵塞情況的觀察發(fā)現(xiàn)，三通道除霧器最易堵塞的是第二個(gè)通道，第二通道堵塞后，由于漿液液滴的下墜上附作用，堵塞物分別向第一通道和第三通道內(nèi)部聚積，慢慢堵塞所有通道。不過(guò)，因除霧器上部墜落的漿液液滴含水量較大有濕潤(rùn)作用，而下部堵塞物被回旋煙氣帶走后，又會(huì)有新的堵塞附著其上，因而，除霧器迎風(fēng)面和背風(fēng)面的堵塞物均不太致密也不堅(jiān)硬，易清除。而其他部分則密度較大，易成型。觀察卸掉除霧器相鄰板片后的堵塞物，發(fā)現(xiàn)最完整的是第二通道和轉(zhuǎn)向部位，其余通道相對(duì)殘缺。這些堵塞物兩端緊鄰板片處堅(jiān)硬而致密，中部則有很多由于氣體逃逸和積水蒸發(fā)后形成的孔穴，較為疏松，將之清除后，露出較為堅(jiān)固的垢層，這些垢層連成一片，使流道變窄，甚至封閉。通過(guò)對(duì)實(shí)物的觀察和分析，我們認(rèn)為，引起除霧器堵塞的形式有兩種:一種是橋架方式;另一種是擁堵方式。

1.2 堵塞過(guò)程解析

除霧器投運(yùn)初期，煙氣中的霧滴會(huì)較為均勻地附著在除霧器的迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)，形成液膜。在工況異常的情況下，這些水膜中含的漿液變多，當(dāng)向下流動(dòng)所依靠的重力等于煙氣向上的托力時(shí)，這些漿液液膜相對(duì)靜止。在熱煙氣的蒸發(fā)作用下，液膜開始超飽和而結(jié)晶，晶體沿與板片相垂直的方向縱向發(fā)展，慢慢形成一定厚度的垢層，如圖1(a)所示。

圖1 除霧器堵塞過(guò)程示意

當(dāng)工況再次發(fā)生變化時(shí)(如煙氣流速、吸收塔漿液濃度、石灰石漿液含量等)，除霧器捕集的液滴大幅增加，如圖1(b)所示，D面的液滴會(huì)流到C面，E面的液滴一部分也會(huì)直接掉落到C面，造成C面液滴擁擠。而F面的液滴將向下移動(dòng)，當(dāng)下滑到垂直通道部分時(shí)，會(huì)加速下滑，b點(diǎn)處的液滴瞬時(shí)增多，最終在b點(diǎn)處造成擁堵。這種方式最終會(huì)形成擁堵的情形。

當(dāng)捕集的液滴黏稠度較大時(shí)，液滴流動(dòng)遲緩，大部分會(huì)滯留在第二通道，如圖1(c)所示。在煙氣流速較高的情況下，第二通道的迎風(fēng)面的液滴被二次攜帶，附著物較少，而背風(fēng)面液滴中的水分也會(huì)被帶走，表面會(huì)慢慢形成一層硬垢。高速煙氣經(jīng)過(guò)狹窄通道后進(jìn)入第三通道，此處間距變寬，流速下降，液滴將第二次被捕集。被捕集的液滴繼續(xù)下滑至第二通道，聚積的漿液表面繼續(xù)被蒸干，形成第二層硬垢，使第二通道變得更為狹窄，只需很少漿液就會(huì)將之完全堵死，如圖1(d)所示。這種方式就像古代的人修拱橋一樣，故命名為橋架。最終會(huì)形成橋架的情形。

無(wú)論是擁堵還是橋架方式，一旦通道被封堵，則在被堵塞的除霧器上部將形成局部低壓區(qū)，煙氣將在此處回旋，加速大液滴的形成和沉降，最終把該區(qū)域除霧器的第三通道填滿。而在其下部將形成局部高壓區(qū)，煙氣在此處折轉(zhuǎn)方向，也會(huì)形成回旋氣流，漿液液滴撞擊并粘附在第一通道內(nèi)，最終也會(huì)將之大部填滿。

2 引起三通道除霧器堵塞的原因

2.1 煙氣含塵量大

該電廠設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)入口煙氣飛灰濃度≤200mg/m3，但從緊貼除霧器板片的垢層及部分通道堵塞物顏色看，明顯呈黑色，說(shuō)明煙氣含灰量大大超過(guò)設(shè)計(jì)值。大量煙塵被漿液液滴包裹后，被煙氣席卷至除霧器，直至被除霧器截留，在這個(gè)過(guò)程中，煙塵還未完全濕透，仍具有吸水性，使被捕集的液滴中硫酸鹽過(guò)飽和度大大增加而結(jié)晶形成硬垢。這種情況在煙氣帶水較重時(shí)不易發(fā)生，但在除霧器投運(yùn)之初，由于煙氣帶水正常，且干燥的除霧器板片本身就有吸水性，因而結(jié)垢概率很大，此時(shí)結(jié)的垢均勻而致密，如圖1(a)所示。

引起煙氣含塵量大的原因有兩個(gè):一是在機(jī)組啟動(dòng)初期，電除塵器還未投運(yùn)正常就投入脫硫系統(tǒng)運(yùn)行;二是在機(jī)組正常運(yùn)行后，電除塵器自身故障，除塵效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)調(diào)查了解，這兩種情況該電廠均存在。

2.2 吸收塔中吸收劑過(guò)剩量太多

該電廠規(guī)定，吸收塔漿液pH值應(yīng)控制在5.2～5.7之間，但該廠運(yùn)行人員在吸收塔每次投運(yùn)前，都有盲目大量預(yù)先向吸收塔進(jìn)石灰石漿液的習(xí)慣，幾乎每次投運(yùn)脫硫系統(tǒng)時(shí)漿液pH都會(huì)持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)超上限(有時(shí)達(dá)6.1以上)。而且在脫硫系統(tǒng)正常投運(yùn)階段，因在線pH表經(jīng)常故障，失去連續(xù)監(jiān)測(cè)手段，只能根據(jù)離線pH值進(jìn)行石灰石供漿泵的啟停操作，漿液pH值波動(dòng)幅度較大，超過(guò)5.9的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

吸收塔漿液中未反應(yīng)完全的吸收劑(CaCO3)因粒徑小，極易被煙氣攜帶，漿液所含的吸收劑越多，被帶走的就越多。當(dāng)除霧器捕集到這些液滴后，煙氣中未除盡的SO2、O2還會(huì)繼續(xù)與之發(fā)生反應(yīng)，生成的亞硫酸鈣/硫酸鈣大幅增加，因過(guò)飽和而結(jié)晶，在除霧器板片上形成硬垢或堵塞物的可能性大增。

2.3 吸收塔漿液密度過(guò)高

該電廠規(guī)定，吸收塔漿液密度應(yīng)控制在1080～1120kg/m3之間，但在實(shí)際操作時(shí)，不時(shí)有漿液密度超上限的現(xiàn)象，最高值曾達(dá)1160kg/m3。而根據(jù)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件的要求，吸收塔漿液密度應(yīng)控制在1073～1107kg/m3之間。

當(dāng)吸收塔中的漿液過(guò)飽和度超過(guò)1.4時(shí)，會(huì)形成新晶核［3］，這樣的漿液液滴被除霧器捕集后，會(huì)在除霧器板片表面結(jié)晶、長(zhǎng)大，要么形成架橋，要么造成擁堵，直至把除霧器流通堵死。

2.4 氧化效果不理想

氧化效果不理想，會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)而輕的CaSO3，含有大量CaSO3的液滴被除霧器捕集后，要么在除霧器通道繼續(xù)被氧化成石膏形成結(jié)晶，要么直接形成具有粘稠性的CCS(硫酸鹽與亞硫酸鹽的混合物)堵塞填充物。該電廠的氧化風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)出力為5190m3/h，但因某套脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)設(shè)備故障，其出力僅4300m3/h左右。

2.5 沖洗周期不合理

該電廠運(yùn)規(guī)規(guī)定，除霧器沖洗周期為每4h沖洗一次。但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式［2］計(jì)算，該廠額定工況下沖洗周期為0.47h沖洗一次較為合理，非額定工況沖洗周期可適當(dāng)延長(zhǎng)，但不至于達(dá)到4h。

經(jīng)驗(yàn)公式如下:

式中:V為煙氣量;k(n)為根據(jù)吸收塔液位L而選取的參數(shù):k(1)=1，L ＞ 9.50m;k(2)=1.5，9.45 ＜L ≤9.50m;k(3)=3，9.40 ＜ L ≤9.45m;k(4)=6，9.30 ＜ L ≤9.40m;k(5)=12，L ≤9.30m。

除霧器沖洗周期過(guò)長(zhǎng)，造成截留物大量滯留，難以沖凈，易引起堵塞。

2.6 投運(yùn)前和停運(yùn)后末及時(shí)沖洗除霧器

除霧器投運(yùn)前，板片很干燥，會(huì)吸收水分，使?jié){液變得超飽和，易結(jié)垢。而除霧器停運(yùn)時(shí)，其板片上有大量捕集物，會(huì)失水變干成垢，難以清除。因此，除霧器啟、停時(shí)必須進(jìn)行沖洗。該廠在實(shí)際操作中，運(yùn)行人員有沖洗停運(yùn)除霧器的習(xí)慣，但對(duì)投運(yùn)前沖洗除霧器的重要性認(rèn)識(shí)不足，或沖洗時(shí)間提前得太多，而失去了沖洗的意義。

3 防控措施

3.1 及時(shí)消除設(shè)備缺陷

電除塵器投運(yùn)正常與否，對(duì)除霧器的結(jié)垢和堵塞影響很大，應(yīng)利用一切機(jī)組停運(yùn)機(jī)組消除電除塵器存在的問(wèn)題，確保除塵效率。改進(jìn)檢修工藝，提高檢修質(zhì)量，修復(fù)氧化風(fēng)機(jī)存在的缺陷，使其達(dá)到額定出力，防止吸收塔漿液氧化不充分帶來(lái)的結(jié)垢、堵塞問(wèn)題。

3.2 修改運(yùn)行規(guī)程

按設(shè)計(jì)文件要求，將吸收塔漿液密度控制標(biāo)準(zhǔn)由1080～1120kg/m3改為1073～1107kg/m3。同時(shí)，對(duì)除霧器沖洗周期重新規(guī)定:在除霧器壓降測(cè)點(diǎn)正?？捎玫那闆r下，根據(jù)壓降變化情況啟動(dòng)除霧器沖洗裝置;在除霧器壓降測(cè)點(diǎn)故障的情況量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式測(cè)算沖洗間隔周期;在上述兩種監(jiān)測(cè)手段均失靈的情況，規(guī)定沖洗時(shí)間間隔不得超過(guò)2小時(shí)。

3.3 提高運(yùn)行操作質(zhì)量

脫硫系統(tǒng)投運(yùn)前，在向吸收塔進(jìn)石灰石漿液時(shí)，必須將pH值控制在下限水平，禁止大量預(yù)先進(jìn)漿。

在除霧器啟、停之時(shí)，必須對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。確保增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，除霧器呈濕潤(rùn)狀態(tài);脫硫系統(tǒng)停運(yùn)之時(shí)，除霧器已被徹底沖洗干凈。防止除霧器板片結(jié)垢。在GGH每次吹灰時(shí)，必須同步啟動(dòng)除霧器沖洗裝置，以及時(shí)將除霧器捕集的煙塵沖回吸收塔。在脫硫系統(tǒng)正常投運(yùn)后，嚴(yán)格控制吸收塔漿液的密度和pH值，定期投運(yùn)除霧器沖洗裝置。如果吸收塔水平衡難以維持，可先降液位再?zèng)_洗，也就是說(shuō)，在水平衡與保持除霧器板片干凈之間發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)舍前者保后者。

3.4 加強(qiáng)對(duì)熱控儀表的維護(hù)工作

吸收塔壓降儀表、密度計(jì)、pH計(jì)是否正常投運(yùn)，對(duì)運(yùn)行操作質(zhì)量的高低和設(shè)備的健康水平密切相關(guān)。應(yīng)有專人負(fù)責(zé)脫硫系統(tǒng)在線儀表的維護(hù)檢驗(yàn)工作，定期參加培訓(xùn)，不斷提高檢修質(zhì)量。切不可重主機(jī)儀表，輕輔機(jī)儀表。

4 結(jié)語(yǔ)

在石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，引起除霧器堵塞的因素很多，但歸納起來(lái)不外乎設(shè)備因素和人為因素兩方面，只要卡住了其中任何一環(huán)，就能減輕甚至消除除霧器的結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。

［1］尹民權(quán)，常 濱.鍋爐脫硫系統(tǒng) GGH結(jié)垢堵塞原因分析［C］.2009年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì).天津中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì):2009.

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