某電廠三通道除霧器堵塞過程探析與防控措施

官大純，紀小春

(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方向沿垂直方向折轉了三次的除霧器。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，但也具有難沖洗、易堵塞的缺點。

除霧器局部堵塞后，會增加增壓風機的電耗，同時也會加速除霧器及其他部位的堵塞，降低除霧效率。穿過除霧器的漿液液滴會沉積在除霧器、煙道和GGH表面，嚴重者，會引起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、為何會大面積堵塞、堵塞的原因是什么、如何防治?本文就這些問題，在對某電廠堵塞的除霧器進行仔細研究的基礎上，提出了一些淺見，以期拋磚引玉。

1 三通道除霧器堵塞過程探析

1.1 堵塞形式

根據(jù)對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部聚積，慢慢堵塞所有通道。不過，因除霧器上部墜落的漿液液滴含水量較大有濕潤作用，而下部堵塞物被回旋煙氣帶走后，又會有新的堵塞附著其上，因而，除霧器迎風面和背風面的堵塞物均不太致密也不堅硬，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向部位，其余通道相對殘缺。這些堵塞物兩端緊鄰板片處堅硬而致密，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，露出較為堅固的垢層，這些垢層連成一片，使流道變窄，甚至封閉。通過對實物的觀察和分析，我們認為，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 堵塞過程解析

除霧器投運初期，煙氣中的霧滴會較為均勻地附著在除霧器的迎風側和背風側，形成液膜。在工況異常的情況下，這些水膜中含的漿液變多，當向下流動所依靠的重力等于煙氣向上的托力時，這些漿液液膜相對靜止。在熱煙氣的蒸發(fā)作用下，液膜開始超飽和而結晶，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 除霧器堵塞過程示意

當工況再次發(fā)生變化時(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面的液滴會流到C面，E面的液滴一部分也會直接掉落到C面，造成C面液滴擁擠。而F面的液滴將向下移動，當下滑到垂直通道部分時，會加速下滑，b點處的液滴瞬時增多，最終在b點處造成擁堵。這種方式最終會形成擁堵的情形。

當捕集的液滴黏稠度較大時，液滴流動遲緩，大部分會滯留在第二通道，如圖1(c)所示。在煙氣流速較高的情況下，第二通道的迎風面的液滴被二次攜帶，附著物較少，而背風面液滴中的水分也會被帶走，表面會慢慢形成一層硬垢。高速煙氣經(jīng)過狹窄通道后進入第三通道，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。最終會形成橋架的情形。

無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)，煙氣在此處折轉方向，也會形成回旋氣流，漿液液滴撞擊并粘附在第一通道內，最終也會將之大部填滿。

2 引起三通道除霧器堵塞的原因

2.1 煙氣含塵量大

該電廠設計脫硫系統(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，說明煙氣含灰量大大超過設計值。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，在這個過程中，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飽和度大大增加而結晶形成硬垢。這種情況在煙氣帶水較重時不易發(fā)生，但在除霧器投運之初，由于煙氣帶水正常，且干燥的除霧器板片本身就有吸水性，因而結垢概率很大，此時結的垢均勻而致密，如圖1(a)所示。

引起煙氣含塵量大的原因有兩個:一是在機組啟動初期，電除塵器還未投運正常就投入脫硫系統(tǒng)運行;二是在機組正常運行后，電除塵器自身故障，除塵效率達不到設計要求。通過調查了解，這兩種情況該電廠均存在。

2.2 吸收塔中吸收劑過剩量太多

該電廠規(guī)定，吸收塔漿液pH值應控制在5.2～5.7之間，但該廠運行人員在吸收塔每次投運前，都有盲目大量預先向吸收塔進石灰石漿液的習慣，幾乎每次投運脫硫系統(tǒng)時漿液pH都會持續(xù)數(shù)個小時超上限(有時達6.1以上)。而且在脫硫系統(tǒng)正常投運階段，因在線pH表經(jīng)常故障，失去連續(xù)監(jiān)測手段，只能根據(jù)離線pH值進行石灰石供漿泵的啟停操作，漿液pH值波動幅度較大，超過5.9的現(xiàn)象時有發(fā)生。

吸收塔漿液中未反應完全的吸收劑(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。當除霧器捕集到這些液滴后，煙氣中未除盡的SO2、O2還會繼續(xù)與之發(fā)生反應，生成的亞硫酸鈣/硫酸鈣大幅增加，因過飽和而結晶，在除霧器板片上形成硬垢或堵塞物的可能性大增。

2.3 吸收塔漿液密度過高

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

當吸收塔中的漿液過飽和度超過1.4時，會形成新晶核［3］，這樣的漿液液滴被除霧器捕集后，會在除霧器板片表面結晶、長大，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，會產(chǎn)生大量細而輕的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。該電廠的氧化風機設計出力為5190m3/h，但因某套脫硫系統(tǒng)氧化風機設備故障，其出力僅4300m3/h左右。

2.5 沖洗周期不合理

該電廠運規(guī)規(guī)定，除霧器沖洗周期為每4h沖洗一次。但根據(jù)經(jīng)驗公式［2］計算，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延長，但不至于達到4h。

經(jīng)驗公式如下:

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。

除霧器沖洗周期過長，造成截留物大量滯留，難以沖凈，易引起堵塞。

2.6 投運前和停運后末及時沖洗除霧器

除霧器投運前，板片很干燥，會吸收水分，使?jié){液變得超飽和，易結垢。而除霧器停運時，其板片上有大量捕集物，會失水變干成垢，難以清除。因此，除霧器啟、停時必須進行沖洗。該廠在實際操作中，運行人員有沖洗停運除霧器的習慣，但對投運前沖洗除霧器的重要性認識不足，或沖洗時間提前得太多，而失去了沖洗的意義。

3 防控措施

3.1 及時消除設備缺陷

電除塵器投運正常與否，對除霧器的結垢和堵塞影響很大，應利用一切機組停運機組消除電除塵器存在的問題，確保除塵效率。改進檢修工藝，提高檢修質量，修復氧化風機存在的缺陷，使其達到額定出力，防止吸收塔漿液氧化不充分帶來的結垢、堵塞問題。

3.2 修改運行規(guī)程

按設計文件要求，將吸收塔漿液密度控制標準由1080～1120kg/m3改為1073～1107kg/m3。同時，對除霧器沖洗周期重新規(guī)定:在除霧器壓降測點正常可用的情況下，根據(jù)壓降變化情況啟動除霧器沖洗裝置;在除霧器壓降測點故障的情況量，根據(jù)經(jīng)驗公式測算沖洗間隔周期;在上述兩種監(jiān)測手段均失靈的情況，規(guī)定沖洗時間間隔不得超過2小時。

3.3 提高運行操作質量

脫硫系統(tǒng)投運前，在向吸收塔進石灰石漿液時，必須將pH值控制在下限水平，禁止大量預先進漿。

在除霧器啟、停之時，必須對除霧器進行沖洗。確保增壓風機啟動時，除霧器呈濕潤狀態(tài);脫硫系統(tǒng)停運之時，除霧器已被徹底沖洗干凈。防止除霧器板片結垢。在GGH每次吹灰時，必須同步啟動除霧器沖洗裝置，以及時將除霧器捕集的煙塵沖回吸收塔。在脫硫系統(tǒng)正常投運后，嚴格控制吸收塔漿液的密度和pH值，定期投運除霧器沖洗裝置。如果吸收塔水平衡難以維持，可先降液位再沖洗，也就是說，在水平衡與保持除霧器板片干凈之間發(fā)生矛盾時，應舍前者保后者。

3.4 加強對熱控儀表的維護工作

吸收塔壓降儀表、密度計、pH計是否正常投運，對運行操作質量的高低和設備的健康水平密切相關。應有專人負責脫硫系統(tǒng)在線儀表的維護檢驗工作，定期參加培訓，不斷提高檢修質量。切不可重主機儀表，輕輔機儀表。

4 結語

在石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)運行過程中，引起除霧器堵塞的因素很多，但歸納起來不外乎設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垢、堵塞現(xiàn)象。

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