摘要:分析了除霧器葉片的設(shè)計要求,比較了平板型和屋脊型除霧器的特點。從運行、維護的角度出發(fā),建議建立除霧器檢測和沖洗制度,以確保除霧器的安全、正常運行。

關(guān)鍵詞:濕法煙氣脫硫,除霧器,設(shè)計選型,運行維護

除霧器是濕法脫硫裝置中必不可少的設(shè)備[ 1 ] 。除霧器的形式有多種,如氣旋式、絲網(wǎng)式、葉片式等。在石灰石—石膏濕法脫硫吸收塔中,一般采用葉片式除霧器。這種除霧器具有阻力小,一般每級小于 100 Pa;不容易堵塞;允許較高的煙氣流速;切分粒徑可達到20～40μm等優(yōu)點。

1　除霧器葉片及其間距的選擇

目前,我國火電廠濕法脫硫系統(tǒng)中采用的吸收塔除霧器葉片有多種,但得到廣泛應(yīng)用的主要是正弦波型和折流板型兩種葉片。

用于制造除霧器葉片的材料一般都采用PP塑料,該材料的優(yōu)點是價格較低廉、耐腐性強。缺點是強度較低,耐溫性差,且隨著溫度的升高,強度降低很快,正常室溫下的強度僅為30MPa, 只有玻璃鋼的1 /5。但綜合各種因素考慮,脫硫系統(tǒng)中仍然普遍采用這種材料。

除霧器葉片的間距設(shè)定要綜合考慮除霧器阻力以及除霧效率兩個因素,一般要求兩級的阻力小于 200 Pa, 同時要求通過除霧器的煙氣中水的質(zhì)量濃度低于100mg/m3。從目前的使用情況來看,正弦波型的葉片間距一般為30mm左右,而兩級平板型葉片間距一般選20～40mm。

安裝時,一般將葉片水平布置的平板型除霧器兩端支撐在梁上,此時梁的跨度選擇多大合適呢? 筆者曾計算了不同跨距下結(jié)垢厚度達到1 /3葉片間距時的最大應(yīng)力,即按葉片高度為200mm,葉片厚度為3mm,間距40mm計,計算結(jié)果詳見表1。

據(jù)有關(guān)文獻介紹, PP塑料在70 ℃時的強度為 8. 85MPa[ 2 - 3 ] 。根據(jù)除霧器的工作環(huán)境,設(shè)定安全系數(shù)為4. 5, 允許應(yīng)力為1. 96MPa。因此,建議平板型除霧器的梁間距盡量不要超過2 000mm。

2　除霧器的選型

為了提高除霧效果,一般采用兩級葉片,第一級為粗除,第二級為精除。屋脊型除霧器布置在煙氣垂直流動的吸收塔上層,多采用單層梁支撐兩級葉片的固定方式。但為了檢修方便,也有用戶要求用兩層梁支撐。平板型除霧器可以布置在煙氣垂直流動的吸收塔內(nèi),也可以布置在煙氣水平流動的煙道中,一般采用雙層梁支撐或固定。

屋脊型除霧器的優(yōu)點是煙氣通過葉片法線的流速要小于塔內(nèi)水平截面的平均流速,這樣,即使塔內(nèi)煙氣流速偏高,在通過除霧器時,由于流通面積增大而使得煙氣流速減小。但是,由于屋脊型除霧器需要在吸收塔的截面上留出矩形通道,而吸收塔是圓形的,所以部分面積需要用盲板封起來,從而部分抵消了一部分優(yōu)勢。另外,屋脊型除霧器的結(jié)構(gòu)較平板型除霧器更穩(wěn)定,可以耐受的溫度較高,因此,當(dāng)脫硫系統(tǒng)不設(shè)GGH時,建議采用屋脊型除霧器。單層梁的屋脊型除霧器高度一般為2 850mm, 而兩級平板型除霧器高度為3 230mm,即單層梁的屋脊型除霧器占用空間較小。但是,考慮到減小攜帶水量,通常要求煙氣在除霧器葉片以上1m處開始改變流向和提高流速,這樣可以使大的顆粒落回到除霧器。如果加上這預(yù)留的1m空間,屋脊型和平板型除霧器占用總空間接近。

另外,從經(jīng)濟角度分析,平板型除霧器的成本比屋脊型稍低一些,所以,一般情況下最好選擇平板型,只有在煙溫相對較高時,為了提高安全性才選擇屋脊型除霧器。

3　結(jié)垢原因分析及沖洗系統(tǒng)設(shè)計

3. 1　結(jié)垢原因分析

(1)吸收劑漿液附著于除霧器葉片上。SO2 溶于水的電離產(chǎn)物主要是H+和HSO3 - ,為了促進SO2 的吸收和溶解,采取了2種措施:加入石灰石以中和溶液中的H+ ;向漿池中鼓入過量空氣,以促進石膏的形成和結(jié)晶。吸收塔底部的石膏漿液與新鮮的石灰石漿液混合后由噴嘴噴出,與煙氣充分接觸后,其中很小一部分被煙氣攜帶附著于除霧器的葉片或其他零部件上。如果漿液在葉片上停留的時間較長, 就會在葉片表面形成垢層。

(2)吸收劑過量。過量的吸收劑會導(dǎo)致溶液中鈣離子濃度過高,過飽和度增大,結(jié)垢加快。

(3)吸收塔內(nèi)煙氣流動不均勻。這種情況會在煙氣流速較快的位置產(chǎn)生二次攜帶,導(dǎo)致除霧器結(jié)垢,其根本原因是吸收塔流場設(shè)計不合理。

除霧器葉片一旦開始結(jié)垢,發(fā)展將十分迅速。

因為結(jié)垢層的存在減小了通道面積,導(dǎo)致該處的煙氣流速增大,加大了二次攜帶的風(fēng)險。

3. 2　除霧器沖洗系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計除霧器沖洗系統(tǒng)時要考慮的因素有:沖洗面選擇、沖洗水壓力、沖洗強度、噴嘴角度、沖洗頻率、沖洗水水質(zhì)等。

為了減少煙氣通過除霧器后的攜帶水量,沖洗系統(tǒng)通常設(shè)計成只沖洗除霧器初級葉片的迎風(fēng)面和背風(fēng)面。沖洗水的壓力一般要求200 kPa以上,沖洗強度在40 l/ (m2·min)左右,噴嘴角度一般選擇 90°或110°, 200%重疊。

通過調(diào)整各沖洗通道的間隔時間可調(diào)節(jié)補充水量,沖洗通道可以按空間順序依次沖洗,也可以將一個周期內(nèi)的沖洗次數(shù)調(diào)整為迎風(fēng)面多于背風(fēng)面。沖洗頻率一般取決于吸收塔每小時的蒸發(fā)水流量,當(dāng)吸收塔內(nèi)的水位低于設(shè)定值時,自動控制系統(tǒng)將執(zhí)行除霧器沖洗程序。

沖洗水要盡可能采用新鮮水,以迅速降低除霧器葉片上附著漿液的飽和度,避免結(jié)垢。

4　安裝和運行中應(yīng)注意的問題

(1)除霧器支撐梁的制作和安裝必須執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并將其作為工程質(zhì)量檢查計劃表中的一個項目加以重視。在除霧器安裝過程中曾發(fā)現(xiàn)有梁間距過大問題,這將使除霧器不能牢固定位。另外,在冬季安裝除霧器時,一定要小心搬運, PP材料在溫度較低時的韌性較差,受到強沖擊時易碎。

(2)為避免出現(xiàn)除霧器垮塌事故,應(yīng)建立對除霧器的沖洗制度,并及時觀察除霧器前、后端壓差, 當(dāng)壓差增大時應(yīng)盡快沖洗。

(3)對于燃煤硫分高于設(shè)計值的電廠,由于從吸收劑補充來的水量增加,而吸收塔的蒸發(fā)量不變, 導(dǎo)致吸收塔水位越來越高,使得吸收塔始終處于高液位運行狀態(tài),除霧器得不到自動沖洗。這種情況下,一定要建立除霧器定期沖洗制度。

5　結(jié)語

雖然平板型和屋脊型除霧器都已成功應(yīng)用于煙氣脫硫工程中,但從經(jīng)濟性考慮,建議一般情況下選用平板型除霧器,且支撐梁間距不要超過2 000mm; 而在煙溫較高的情況下,采用屋脊型除霧器比較適宜;要避免除霧器結(jié)垢,維持除霧器的安全、正常運行,必須建立除霧器的檢測和沖洗制度。

參考文獻:

[ 1 ]金定強. 脫硫除霧器設(shè)計[ J ]. 電力環(huán)境保護, 2003, 19 ( 1) : 19 - 21.

[ 2 ]楊柳,王世和,王小明,等. 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器特性試驗研究[ J ]. 熱能動力工程, 2005, (2) : 9 - 12.

[ 3 ]陳水龍. 電廠脫硫系統(tǒng)中除霧器結(jié)垢和局部塌陷問題的分析和對策[ J ]. 電力環(huán)境保護, 2008, 24 (4) : 14 - 16.

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