吸收塔除霧器優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)

王　燚，劉進(jìn)軍（.智方工程設(shè)計(jì)有限公司；　.國核工程有限公司，上?！?033）

吸收塔除霧器優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)

王燚1，劉進(jìn)軍2
（1.智方工程設(shè)計(jì)有限公司；2.國核工程有限公司，上海200233）

除霧器是濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)的重要設(shè)備，本文從葉片形式、空塔氣速、整體設(shè)計(jì)以及沖洗過程設(shè)定等方面進(jìn)行了討論。結(jié)合一些工程實(shí)例，提供了在設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)中的一些建議，可通過選擇合理的參數(shù)，權(quán)衡相關(guān)制約條件，從而確保除霧效率，避免設(shè)備結(jié)垢和堵塞，維持設(shè)備的良好運(yùn)行。

煙氣脫硫；石灰石/石膏法；除霧器

0　引言

除霧器是煙氣脫硫的重要設(shè)備，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，除霧效率低下，極易導(dǎo)致煙氣帶水，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)“石膏雨”，霧沫夾帶較重時(shí)還會進(jìn)一步影響系統(tǒng)的水量平衡。除霧器如果維護(hù)不當(dāng)，會引發(fā)設(shè)備堵塞結(jié)垢，造成設(shè)備損壞，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生坍塌。

由于建成項(xiàng)目的除霧器改造存在各種限制，經(jīng)濟(jì)上又有劣勢，使人們逐漸把注意力轉(zhuǎn)向如何通過選型與優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理的運(yùn)行維護(hù)，來確保設(shè)備的良好投運(yùn)。

1　設(shè)備簡介

除霧器是化工設(shè)備中常見的氣液分離裝置，根據(jù)煙氣脫硫系統(tǒng)中霧滴分布情況一般選用的是擋板型除霧器。這類除霧器的工作原理以慣性碰撞為主，氣體在曲折的傾斜通道中以一定的速度向前流動(dòng)，由于流向多次被改變，致使液滴在慣性力作用下，撞擊在擋板表面而被捕捉，并受重力作用，逐漸向下聚集到擋板底端并流出。

除霧器的葉片參數(shù)包括：流程數(shù)、流程長度、片間距、高度和傾角等。技術(shù)性能指標(biāo)包括：空塔氣速、除霧效率、操作壓降和防堵性能等。脫硫系統(tǒng)采用最為普遍的形式是平板式和屋脊式。安裝位置多位于吸收塔上部，也有位于出口水平煙道中。除霧器普遍采用波紋板組件組裝而成。為防止液滴在除霧器波紋板上結(jié)垢，需周期性進(jìn)行沖洗。

2　葉片的選擇

脫硫除霧器葉片最為常見的是兩種形式：正弦波型（在葉片拐彎處設(shè)集液溝），三個(gè)流程的折流板型。這兩種形式在脫硫項(xiàng)目中都有廣泛運(yùn)用，除霧效率都能達(dá)到預(yù)期效果。

正弦波型的葉片設(shè)置集液溝的初衷，主要是防止二次夾帶。集液溝能夠有效收集板面上的液滴，從而阻止液滴被氣流再次吹走。但集液溝在遇到含固氣流時(shí)會失效，因?yàn)樗芸炀蜁欢氯?。山西兆光二?×600MW煙氣脫硫工程，采用了兩級都是正弦波形帶集液溝的葉片形式，其除霧效果與同容量的項(xiàng)目不帶集液溝的葉片相比，在煙氣條件和塔內(nèi)運(yùn)行差異下，由廠家的測試得出，出口液滴含量分別為68.32mg/Nm3（標(biāo)況，干態(tài)）和55.86mg/Nm3（標(biāo)況，干態(tài)），可見集液溝優(yōu)勢并不明顯。因?yàn)闅饬鞯暮绦再|(zhì)，反而是葉片光滑、平整的葉片更易避免結(jié)垢。建議在工況較好的二級除霧器上采用帶集液溝的葉片。三流程的折流板葉片的優(yōu)勢在于流程數(shù)的增加，提高了它的分離效率。但同時(shí)它的操作壓降也較兩流程的葉片要大。因此在工程中，較多的是采用以兩流程葉片作為一級除霧器，而將三流程葉片作為二級除霧器。這種聯(lián)合使用，既考慮了除霧效率，也避免了較大的操作壓損。葉片采用PP塑料，最高耐溫小于85℃，葉片厚度一般3mm，片間距20～40mm，二級除霧器作為精除，片間距也會相對小一些。

3　穩(wěn)定煙氣流速

塔內(nèi)氣速是影響除霧器除霧效率的重要因素，二者的變化規(guī)律：在臨界流速以下，效率隨氣速的減小而下降；超過臨界值，氣速增大，效率會急劇下降。臨界點(diǎn)的原因，是產(chǎn)生了霧沫的二次夾帶，即分離下來的霧沫，再次被氣流吹走。

設(shè)備的臨界氣速能夠達(dá)到6m/s，吸收塔的空塔氣速可選擇3.5～5m/s，一般在4m/s左右，既考慮利于反應(yīng)的流速，同時(shí)又兼顧塔的經(jīng)濟(jì)性。通過除霧器的氣速產(chǎn)生變化的原因，可能是因?yàn)榻Y(jié)垢堵塞，降低了通過面積，也可能是煤質(zhì)變化，煙氣波動(dòng)。由于受電煤緊張的影響，煙氣實(shí)際情況要比設(shè)計(jì)煤種和校核煤種存在較大差異。在運(yùn)行中，氣速的波動(dòng)，應(yīng)作為除霧器狀態(tài)的跟蹤參數(shù)。

4　脫硫系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

除霧器的性能和系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)密切相關(guān)。在塔的構(gòu)造上，除霧器最低的沖洗層距離最上的噴淋層距離為3～4m，且必須大于2m，這段距離主要為了使液滴能夠充分沉降。近年來為壓縮塔成本，某項(xiàng)目將此高度減少至1.8m。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，一級除霧器即出現(xiàn)了堵塞。因此該高度還需在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制。吸收塔液氣比受脫硫效率和運(yùn)行能耗兩大因素的制衡，大型石灰石/石膏煙氣脫硫一般選取8L/ Nm3以上的液氣比。為追求高的脫硫效率，越來越多的項(xiàng)目選擇了液氣比上限運(yùn)行，導(dǎo)致除霧器負(fù)荷過大，除霧效率下降。實(shí)際上，液氣比一味追求上限，只能有限提高脫硫效率，選取適當(dāng)?shù)囊簹獗?，可改善除霧器的運(yùn)行工況，減少煙氣帶水。

5　確保沖洗有效

除霧器后夾帶水分的最小保證值，一般在75mg/Nm3左右。吸收塔運(yùn)行中，除霧器沖洗水受水量平衡和除霧器防堵兩方面的制衡。在工況波動(dòng)的時(shí)候，諸如SO2濃度上升，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行，吸收塔常會處在高液位運(yùn)行，除霧器沖洗受到制約。

如果停止除霧器沖洗，結(jié)垢和堵塞很快就會造成操作壓損的急劇上升，一般除霧器的壓損須控制在200pa以內(nèi)。如果此時(shí)強(qiáng)行對除霧器進(jìn)行手動(dòng)沖洗，勢必會引起吸收塔溢流，造成水量的浪費(fèi)?？刂七壿嬌?，一般選擇延長沖洗周期。以河南某電廠除霧器沖洗為例，正常工況下，一天有12個(gè)沖洗周期，每次間隔2小時(shí)，每次沖洗持續(xù)2小時(shí)。但在低負(fù)荷工況下，每天只能進(jìn)行3次沖洗，沖洗間隔達(dá)到了8小時(shí)，除霧器的運(yùn)行工況十分惡劣。這樣的處理，雖然在一定程度上緩解了兩個(gè)制衡矛盾的沖突，仍然不可避免地造成了除霧器的損害。因此在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注除霧器的壓差變化。通過適當(dāng)加大廢水排放，確保除霧器沖洗不能停止。

6　結(jié)論

除霧器作為吸收塔的重要設(shè)備，其設(shè)計(jì)選型和運(yùn)行維護(hù)都對設(shè)備具有關(guān)鍵影響，本文結(jié)合工程實(shí)例，在設(shè)計(jì)和維護(hù)上給出了一些建議，包括：（1）將帶集液溝的葉片和三流程葉片作為二級除霧器，一級除霧器盡量選擇平整光滑的葉片。（2）空塔氣速為4m/s左右，并在運(yùn)行中記錄氣速波動(dòng)，作為除霧器的一項(xiàng)跟蹤指標(biāo)。（3）應(yīng)適當(dāng)選擇塔結(jié)構(gòu)和液氣比的參數(shù)。（4）確保沖洗有效，尤其是在吸收塔高液位運(yùn)行時(shí)，通過增加系統(tǒng)排水，保證除霧器沖洗程序不能停止。

［1］郝吉明，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2001（04）.

［2］董誼仁等.塔設(shè)備除霧技術(shù)［J］.化工生產(chǎn)技術(shù)，2000（07）.

［3］宋長清.大機(jī)組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)用水分析［J］.水利電力機(jī)械，2006，28（02）：11-14.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.040

王燚（1978-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理。