汕尾電廠脫硫除霧器迅速堵塞的原因及分析

王學(xué)飛

(廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516600)

0 引言

汕尾電廠#1、#2機(jī)組為600 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，配備2套石灰石－石膏濕法煙氣脫硫裝置，該工程采用阿爾斯通技術(shù)，設(shè)計處理機(jī)組的全部煙氣量，在脫硫裝置入口SO2質(zhì)量濃度為1556 mg/Nm3時，脫硫率大于92%。

表1 FGD裝置(單臺機(jī)組)

1 除霧器介紹

汕尾電廠脫硫吸收塔(見表2)設(shè)兩級除霧器，布置于吸收塔頂部最后一個噴淋組件的上部。煙氣穿過循環(huán)漿液噴淋層后(見表3)，再連續(xù)流經(jīng)兩層平板型Z字形除霧器(見表4)時，液滴由于慣性作用，留在擋板上。由于被滯留的液滴也含有固態(tài)物，主要是石膏，因此存在在擋板結(jié)垢的危險，需定期進(jìn)行在線清洗，除去所含漿液霧滴。在一級除霧器的上面和下面各布置一層清洗噴嘴。清洗水從噴嘴強(qiáng)力噴向除霧器元件，帶走除霧器順流面和逆流面上的固體顆粒。二級除霧器下面也布置一層清洗噴淋層。清洗水由除霧器沖洗水泵提供。煙氣通過兩級除霧后，攜帶水滴含量低于75 mg/Nm3(干基)。除霧器:平板型，材料:PP(阻燃型)。2層除霧器沖洗水網(wǎng)材料:PP，3層。

表2 吸收塔本體性能參數(shù)

表3 漿液循環(huán)泵

表4 除霧器

2 除霧器迅速堵塞情況介紹

2號吸收塔在2月10日檢修完畢，投運(yùn)該脫硫系統(tǒng)，到3月10日，除霧器壓差升至250 Pa，僅一個月除霧器已嚴(yán)重堵塞威脅到脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如:2月25日，60萬負(fù)荷下壓差為85 Pa，到26日，60萬負(fù)荷下為110 Pa，壓差升速之快在投產(chǎn)至今從未出現(xiàn)，雖頻繁進(jìn)行除霧器沖洗，但壓差升速仍難以得到遏制。

3 堵塞原因分析

影響著除霧器正常運(yùn)行的因素很多，但是僅在一個月內(nèi)就導(dǎo)致除霧器堵塞如此嚴(yán)重，一定是某一個或幾個因素嚴(yán)重超出除霧器的設(shè)計能力。下面就我廠情況，對影響除霧器正常運(yùn)行的各個因素逐個進(jìn)行分析、排除。

(1)正常的黏結(jié)堵塞。第一級除霧器兩邊都有沖洗水，第二級只在單面(下面)有沖洗水，因而未沖洗面時間久了常有漿液黏結(jié)現(xiàn)象，即使正常的沖洗除霧器也是如此。一般這種堵塞不會很嚴(yán)重，定期清理不會影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

分析:該原因?qū)僬，F(xiàn)象，予以排除。

(2)除霧器本體設(shè)計。包括除霧器材料，葉片形狀，通道數(shù)，葉片間距，葉片傾角，除霧器的布置方式。例如PP材料比FRP材料表面光潔度好，不易黏結(jié)石膏漿液;葉片間距過小，則沖洗更加困難易堵塞。

分析:本體設(shè)計長期存在，應(yīng)該不是造成壓差迅速升高的原因，予以排除。

(3)除霧器沖洗水系統(tǒng)的設(shè)計。其參數(shù)如沖洗覆蓋率，沖洗強(qiáng)度，壓力，流量，沖洗持續(xù)時間及頻率，沖洗噴嘴的選擇。

分析:沖洗水系統(tǒng)在此次壓差迅速升高期間運(yùn)行正常，發(fā)現(xiàn)壓差升高后沖洗的更加頻繁，壓差仍然繼續(xù)上漲。本原因予以排除。

(4)除霧器沖洗水水質(zhì)。要求使用質(zhì)量較好的工藝水。

分析:沖洗水來自化學(xué)工業(yè)水泵出口，水質(zhì)報告顯示并無異常。本原因予以排除。

(5)吸收塔噴淋層的設(shè)計和漿液特性。吸收塔噴嘴產(chǎn)生的漿液霧滴尺寸對除霧器效率有很大的影響，霧滴太小易穿過除霧器，太大易黏結(jié)于葉片上。

分析:堵塞前后，漿液循環(huán)泵運(yùn)行正常，出口壓力無變化。本原因予以排除。

(6)漿液密度。漿液密度高，會粘在除霧器葉片上不易被沖洗掉。

分析:漿液密度一直保持在1080～1120 kg/m3之間，本原因予以排除。

(7)煙氣流速過高，煙氣流場的均勻性不一。吸收塔內(nèi)煙氣流速過高，流場不均會使得除霧器各截面的液滴負(fù)荷不一，除霧效果差別很大，局部會出現(xiàn)漿液結(jié)垢堵塞。

分析:根據(jù)流場特性，在吸收塔頂部至水平煙道的轉(zhuǎn)角處煙氣流速相對較高，除霧器在此處液滴負(fù)荷較大，很容易造成堵塞，如圖1所示。

圖1

脫硫系統(tǒng)設(shè)計入口風(fēng)量在2037970 Nm3/h，實際運(yùn)行中風(fēng)量經(jīng)常偏大。停運(yùn)后進(jìn)入除霧器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)確實在轉(zhuǎn)角處存在較大面積的堵塞。

(8)吸收塔漿液CaCO3過量。CaCO3利用率不高，含量增大，在除霧器捕集的漿液中過多的CaCO3會吸收煙氣中殘余的SO2，使其中的相對飽和度不斷升高直至積垢。

分析:2011年2月的漿液中 CaCO3化驗結(jié)果(見表5)。

表5

可見#2吸收塔CaCO3含量超標(biāo)。造成該現(xiàn)象的原因主要有如下幾點:

(a)吸收塔灰分增多，造成CaCO3被灰分包裹，水解困難;

(b)噴淋漿液顆粒過大，CaCO3不能充分接觸SO2;

(c)石灰石漿液顆粒度變大。要求90%小于44 μm;

(d)追求高脫硫率，加入過多的石灰石漿液。

造成CaCO3增多的原因比較復(fù)雜，針對我廠情況將和第9點放在一起進(jìn)行分析。

(9)吸收塔入口的粉塵含量。當(dāng)入口粉塵含量增大時，進(jìn)入和黏結(jié)在除霧器上的粉塵也會增加，飛灰與煙氣中的殘余SO3，SO2以及吸收塔內(nèi)的漿液等相互反應(yīng)形成類似水泥的硅酸鹽。另外飛灰本身的Al2O3，SiO2及可溶性鹽也會形成硬垢，很難沖洗干凈。

分析;近期燃燒的高灰分煤種，灰分達(dá)到34%，遠(yuǎn)超過電除塵12.5%的設(shè)計能力，造成吸收塔內(nèi)灰分增多，溢流口不斷冒出黑色泡沫。灰分增多，包裹住CaCO3，其水解困難，脫硫率較低，為了提升脫硫率，運(yùn)行人員就加入過量的CaCO3，致使#2吸收塔CaCO3偏高，加上灰分中的CaO會與煙氣中殘留的SO2反應(yīng)生成CaSO3，該物質(zhì)粘性很強(qiáng)，加上飛灰當(dāng)中的活性物質(zhì)與煙氣攜帶的漿液反應(yīng)生成類似水泥的硅酸鹽，更加難以去除。如圖2所示。

由圖2可見在同負(fù)荷下，灰分升高，除霧器壓差逐漸升高，雖除霧器經(jīng)過沖洗但很難再把壓差降下來。

因此，灰分增加是導(dǎo)致除霧器堵塞的因素之一。

4 解決措施

3月11日因除霧器壓差持續(xù)升高，為了避免除霧器塌陷，不得不停運(yùn)#2脫硫系統(tǒng)進(jìn)行檢修。在對堵塞除霧器垢樣進(jìn)行取樣時發(fā)現(xiàn)，該垢樣呈黑色，并且十分粘手，對其進(jìn)行灼燒，可燃物竟高達(dá)30%。據(jù)鍋爐專業(yè)介紹在除霧器壓差上升期間，鍋爐負(fù)荷一直較低，燃燒不完全，并且時常投油穩(wěn)燃。

由于燃用高灰分煤種，遠(yuǎn)超電除塵設(shè)計能力，致使煙氣攜帶大量飛灰進(jìn)入吸收塔，飛灰中的Fe3+、Al3+、Zn2+和 F－形成絡(luò)合物，將 CaCO3包裹起來，降低石灰石的化學(xué)活性。

其中的F－更容易與Al3+形成絡(luò)合物(AlFx)，覆蓋在石灰石顆粒的表面，形成磷灰石類的物質(zhì)，分子式為CaAlF3(OH)2·CaF2［1］，使得石灰石的溶解速率進(jìn)一步下降，導(dǎo)致吸收劑活性急劇降低。運(yùn)行人員為了維持脫硫效率，加入了過量的石灰石漿液，最終導(dǎo)致吸收塔漿液中的碳酸鈣過剩。

同時由于鍋爐低負(fù)荷時間較長，燃燒不充分，不完全燃燒產(chǎn)物較多。期間吸收塔經(jīng)常溢流出黑色泡沫，黑色的物質(zhì)是黑色的油質(zhì)或者是煤不完全燃燒產(chǎn)生的碳，這些物質(zhì)是憎水的，在底部有氧化空氣不斷鼓入的話，油質(zhì)或者炭黑就會附著在氣泡上，一直上升到液面，形成黑色泡沫。

再加上煙氣攜帶大量的飛灰，不完全燃燒產(chǎn)生的黑色的物質(zhì)，漿液中過量的CaCO3沉積在除霧器表面，其混合物粘性較大，即使不停的沖洗也無法將其清除，最終導(dǎo)致除霧器堵塞。

在接下來近半年的運(yùn)行中，針對上述引起除霧器堵塞的原因進(jìn)行了嚴(yán)格控制，目前除霧器的運(yùn)行狀態(tài)良好。

5 結(jié)論與建議

除霧器迅速堵塞，除了本身脫硫系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)可能不正常之外，還可能與鍋爐燃煤情況，燃燒調(diào)整，電除塵運(yùn)行狀況有很大關(guān)系。在平時運(yùn)行中也要對所處理的煙氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)問題立即進(jìn)行調(diào)整。

同時除霧器沖洗的頻率，沖洗流量和壓力也要密切關(guān)注，定期對除霧器壓差運(yùn)行歷史記錄進(jìn)行分析，保證除霧器正常運(yùn)行。

［1］曾庭華，楊華，廖永進(jìn)，郭斌.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試，試驗及運(yùn)行［M］.北京:中國電力出版社，2008.5.