垃圾焚燒發(fā)電廠噴霧塔積灰原因分析與改造

趙巧榮

（重慶豐盛三峰環(huán)保發(fā)電有限公司 重慶 401338）

1 概況

重慶豐盛三峰環(huán)保發(fā)電有限公司共4臺600t/d垃圾焚燒爐，脫酸采用SDA旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸工藝，設(shè)計為一爐一塔，處理煙氣量為95000Nm3/h，噴霧塔入口煙氣溫度為210℃，工況煙氣量約為168000m3/h。

噴霧塔采用順流旋轉(zhuǎn)噴霧塔，噴霧塔頂部正中心配置一臺旋轉(zhuǎn)霧化機(jī)，煙氣自噴霧塔頂部側(cè)面進(jìn)入，順流向下的煙氣與高速旋轉(zhuǎn)噴射出的石灰液滴發(fā)生碰撞，繼而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固體產(chǎn)物；另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑，使之不斷干燥，在塔內(nèi)脫酸反應(yīng)后形成的產(chǎn)物為干粉，其部分在塔內(nèi)分離，由錐體出口排出，另一部分隨脫酸后煙氣進(jìn)入除塵器收集。

2 發(fā)現(xiàn)問題

自2012年投運(yùn)以來，噴霧塔積灰情況十分突出，已嚴(yán)重影響到環(huán)保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，存在巨大環(huán)保隱患，也增加了現(xiàn)場維護(hù)檢修工作量。

為適應(yīng)當(dāng)前日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，噴霧塔霧化機(jī)噴漿濃度逐步提高，噴射流量3m3/h左右，噴霧塔入口煙道及筒體積灰情況加劇。高濃度大流量噴射石灰漿液，運(yùn)行一段時間后，入口煙道積灰擴(kuò)大，繼而造成噴霧塔布風(fēng)板部分堵塞，煙氣阻力增加，煙氣排放濃度存在超標(biāo)風(fēng)險，只能降低負(fù)荷以滿足環(huán)保排放要求。同時，停爐檢修頻率增加，給生產(chǎn)造成較大損失，改造迫在眉睫。

3 問題分析

原因一：增大噴漿濃度和噴漿量是造成噴霧塔堵塞的原因之一。噴漿濃度和噴漿量增大后，液滴粒徑偏大，霧化效果變差，由于氣流分布不均，造成石灰漿液不能與酸性氣體充分接觸反應(yīng)，脫酸效率下降；部分漿液由于霧化效果差，來不及蒸發(fā)干燥，滴落至噴霧塔下端，造成錐斗板結(jié)，結(jié)塊結(jié)垢持續(xù)增加，繼而堵塞下灰口，影響正常下灰。

原因二：流場不均，是造成布風(fēng)板前段煙道底部積灰的主要原因。立管處急彎90°彎頭直徑為2200mm，按照煙氣量95000Nm3/h、煙氣溫度210℃計算，彎頭處流速12.3m/s；彎頭后直段長度2700mm，再經(jīng)過方圓接變?yōu)?400mm×1400mm，噴霧塔入口處流速為14m/s，流速接近該溫度下煙道流速上限；流體經(jīng)過90°彎頭后流線突變，流線發(fā)生彎曲，由于慣性的作用，流體大量涌向外側(cè)，從而導(dǎo)致煙道上部和中下部流體的速度相差較大，下部氣流流速較小，容易出現(xiàn)灰分顆粒的沉降，而上部氣流流速較大，與煙道壁發(fā)生劇烈摩擦，大幅降低煙道使用壽命，又造成大量的管道沿程能力損失。由于彎頭段內(nèi)外側(cè)壓力相差顯著，導(dǎo)致大量二次流產(chǎn)生，造成大量的煙道能力局部損失。

煙氣主流與管壁碰撞折射，使煙道內(nèi)流場非常不均勻。煙氣流速在逐漸增加，而彎頭、整流段、方圓接內(nèi)部均無設(shè)置導(dǎo)流板，造成煙氣慣性加速沖向噴霧塔中心，造成噴霧塔入口段煙道底部為旋渦死角區(qū)。由于煙氣流速為14m/s，速度較快，而入口煙道為105°向下傾斜，流體在下部煙道側(cè)產(chǎn)生向心力，形成負(fù)壓區(qū)，這使得一部分煙氣出現(xiàn)回流，回流煙氣攜帶噴霧塔霧化機(jī)噴射的液滴，在旋渦區(qū)降速、沉積。如圖所示，旋渦區(qū)煙氣流速低，故出現(xiàn)粉塵堆積。

當(dāng)粉塵堆積不斷擴(kuò)散到布風(fēng)板，繼而堵塞布風(fēng)板小孔，嚴(yán)重影響煙氣通過，干擾塔內(nèi)流場分布，影響脫酸效率。

4 解決問題的措施

（1）鍋爐出口上升段煙道設(shè)有90度彎頭，彎頭后直段距離L=2700mm，煙道直徑為 b=2200mm，彎頭彎曲半徑 Rw=3360mm，R=2250mm，Rn=1140mm，R/b=2250/2200=1.02，Rn/b=0.52；屬非典型的急轉(zhuǎn)彎頭，流場分布不均，流場擾動較大，存在偏角，彎頭內(nèi)側(cè)末端存在約1/5空流區(qū)域，故需增加導(dǎo)流板處理。導(dǎo)流板的增加，將減小內(nèi)外側(cè)煙氣速度分布的差異，在一定范圍內(nèi)，合理增加導(dǎo)流板會改善流場分布，降低能量損失和壓降，煙氣速度差異縮小，甚至趨于均勻。如果進(jìn)一步增加導(dǎo)流板，隨著阻力的增大，壓差和能量損失不會繼續(xù)減小，反而會增大。本次改造選擇90°彎頭內(nèi)增加兩道導(dǎo)流板，并采取導(dǎo)流板尾部直板延伸；

（2）90度彎頭內(nèi)部增設(shè)兩道導(dǎo)流板，使得煙道彎頭外側(cè)流場更加通暢，導(dǎo)流板尾部增加直段300mm，導(dǎo)流板間距740mm。導(dǎo)流板尾部直板的增加抑制了導(dǎo)流板尾部對速度場的擾動，消除了向心力，即起到引流的作用，又減小煙氣離開彎頭處的徑向速度，從而有效的減小負(fù)壓區(qū)，噴霧塔入口速度分布趨于均勻；

（3）煙道方圓接后端噴霧塔入口段增設(shè)導(dǎo)流板，三道導(dǎo)流板均分布置于噴霧塔入口段，導(dǎo)流板傾斜設(shè)置傾角度15°，導(dǎo)流板和噴霧塔入口段煙道底部保持平行，導(dǎo)流板長度300mm，保證進(jìn)入噴霧塔的煙氣均勻，流場合理。此導(dǎo)流板的增加將原有旋渦回流區(qū)域破除，通過煙氣的自掃能力也可避免煙道底部積灰。

導(dǎo)流板安裝圖

未增加導(dǎo)流板前煙道流場速度分布圖

結(jié)語

增加導(dǎo)流板后煙道流場速度分布圖

通過對4臺噴霧塔入口段煙道改造，進(jìn)行增設(shè)導(dǎo)流板及其他輔助措施，有效使得噴霧塔入口流場趨于均勻，煙道及噴霧塔內(nèi)部達(dá)到基本不積灰的效果。由于導(dǎo)流板引流的作用，降低了煙氣動能損失，抵消了增加導(dǎo)流板對煙氣阻力的增加，全系統(tǒng)阻力值并無明顯變化。

通過流場優(yōu)化，避免因霧化效果降低后造成結(jié)垢和積灰，保證了可靠的脫酸效率，降低了脫酸劑消耗量，同時避免因積灰堵塞清理以及霧化機(jī)維護(hù)帶來的勞動強(qiáng)度增加。