濕法脫硫系統(tǒng)中除霧器的升級改造實(shí)踐

王敏琪，王晨輝

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江樂清325609）

濕法脫硫系統(tǒng)中除霧器的升級改造實(shí)踐

王敏琪，王晨輝

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江樂清325609）

在分析比較各型除霧器布置方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過將濕法脫硫系統(tǒng)兩級水平型除霧器改造升級為一級管式+二級屋脊型除霧器，降低吸收塔出口煙氣液滴攜帶量，從而改善GGH堵塞和設(shè)備腐蝕問題。吸收塔出口煙氣液滴含量由改造前的55.9 mg/m3降低到改造后的38.2 mg/m3，取得了良好的改造效果和社會(huì)效益。

濕法脫硫；屋脊型；除霧器

0 引言

除霧器是濕法脫硫系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，用來去除吸收塔出口脫硫后濕煙氣中的細(xì)小液滴，保護(hù)下游設(shè)備免遭腐蝕和結(jié)垢。對于帶有GGH（煙氣換熱器）的濕法脫硫系統(tǒng)，除霧器的液滴去除率將直接關(guān)系到GGH換熱元件的結(jié)垢程度。

浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司4臺600 MW燃煤機(jī)組均采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，脫硫后的凈煙氣經(jīng)GGH加熱后排放。脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，GGH多次發(fā)生堵塞，經(jīng)過脫硫旁路取消改造后，脫硫系統(tǒng)無法單獨(dú)撤出進(jìn)行離線高壓水沖洗或化學(xué)清洗，對機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來較大的影響。

自2011年開始，環(huán)保部門要求脫硫綜合效率在90%以上[1]，意味著對燃煤發(fā)電廠脫硫設(shè)施的可靠性提出了更高要求。GGH堵塞的主要原因是煙氣除塵或吸收塔除霧器除霧效果不佳。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示機(jī)組除塵率達(dá)到99.8%以上，達(dá)到電除塵設(shè)計(jì)效率，所以GGH堵塞的主要原因?yàn)槌F器除霧效果不佳。通過對吸收塔除霧器進(jìn)行改型升級，降低了凈煙氣攜帶的液滴含量，并最終取得了一定效果。

1 除霧器概況

1.1 除霧器工作原理

逆流噴淋吸收塔在運(yùn)行過程中，易產(chǎn)生大量小粒徑液滴。液滴不僅含有水分，還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等，任何進(jìn)入煙囪的液滴都會(huì)將SO2排放到大氣中，同時(shí)也造成后續(xù)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。因此，被凈化的氣體在離開吸收塔之前必須要進(jìn)行除霧。

除霧器依據(jù)液滴的慣性、離心力、撞擊、地心引力等原理設(shè)計(jì)。在板片束內(nèi)含液體的氣體若干次被強(qiáng)迫改變前進(jìn)方向，在隨煙氣前進(jìn)過程中，離心力給予氣流力量，使更重的液滴甩在板片的濕墻上。通過攪動(dòng)和表面接觸，聚集的液滴自身重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就從板片分離下來[2]，而除濕后的煙氣穿過除霧器，進(jìn)入下級設(shè)備。除霧原理如圖1所示。

圖1 除霧器除霧示意

1.2 除霧器板片結(jié)構(gòu)及布置方式

濕法脫硫系統(tǒng)中除霧器板片常用高分子材料制作，板片種類繁多，按幾何形狀可分為折線型和流線型。板片結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 除霧器板片結(jié)構(gòu)

圖2中b與c板型臨界流速較高，容易清洗，目前在大容量機(jī)組脫硫系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。

除霧器布置方向根據(jù)煙氣流分為垂直布置和水平布置，目前吸收塔內(nèi)除霧器以垂直布置為主。垂直布置有水平型、屋脊型、V字型和組合型等[3]，如圖3所示。

圖3 除霧器布置方式

在工程應(yīng)用中，水平型布置除霧器即使在煙速較低時(shí)，離開板片的細(xì)小液滴也容易再次霧化進(jìn)入煙氣中。而屋脊型、V字型和組合型除霧器收集的液滴沿板片凹槽下流，通過改進(jìn)液滴排放路徑，能達(dá)到較好的除霧效果，但壓損和占用空間比水平型大，設(shè)備復(fù)雜。重慶某發(fā)電廠試驗(yàn)結(jié)果表明，組合型除霧器能處理流速高達(dá)7 m/s煙氣，并且增加了除水霧的表面積，從而提高除霧效率。

1.3 除霧器主要性能參數(shù)

1.3.1 除霧效率

除霧效率是指除霧器在單位時(shí)間內(nèi)捕獲到的液滴質(zhì)量與進(jìn)入除霧器液滴質(zhì)量之比，是考核除霧器性能的關(guān)鍵指標(biāo)。主要影響因素包括煙氣流速、通過除霧器板片煙氣均勻性、板片結(jié)構(gòu)、板片間距和布置方式等。

1.3.2 除霧器壓力降

當(dāng)除霧器板片嚴(yán)重結(jié)垢時(shí)壓力降會(huì)明顯升高，壓力降越大，系統(tǒng)能耗越高，需定期對除霧器進(jìn)行沖洗。

1.3.3 煙氣流速

通過除霧器煙氣流速太低，氣流彎曲流動(dòng)產(chǎn)生的離心力不足以使細(xì)小液滴聚集分離，煙氣流速太高，會(huì)撕裂板片上液膜，造成煙氣二次帶水。根據(jù)不同除霧器板片結(jié)構(gòu)和布置方式，一般煙氣流速為3.5～5.5 m/s。

1.3.4 除霧器級數(shù)

除霧器級數(shù)越多，去除煙氣中液滴的效果越好，但會(huì)增加系統(tǒng)壓損，同時(shí)增加了除霧器沖洗的難度。屋脊型除霧器至少布置二級板片。

1.3.5 除霧器板片間距

板片間距越小，除霧效果越高，但壓力降大，板片易結(jié)垢和堵塞；板片間距越大，沖洗效果越好，但除霧效果差，煙氣攜帶漿液量大。所以板片間距的選取是維持除霧器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，對于濕法脫硫系統(tǒng)的除霧器，板片間距應(yīng)在20～75 mm。

1.3.6 除霧器沖洗覆蓋率

沖洗覆蓋率η由下式計(jì)算：

式中：A為板片有效同流面積；n為沖洗面的噴嘴數(shù)量；α為噴射角度；h為噴嘴至板片的垂直距離。

為了完全覆蓋并得到可靠的覆蓋余量，沖洗覆蓋率應(yīng)達(dá)到150%～200%，相鄰噴嘴噴射的水霧應(yīng)部分重疊，以確保沖洗水對整個(gè)除霧器表面有一定的覆蓋程度。

2 除霧器改造前運(yùn)行情況

2.1 除霧器型式及性能

4臺脫硫吸收塔除霧器采用德國Munters Euroform的DV880/水平型二級除霧器，由一級粗除霧器和一級精除霧器組成，布置在吸收塔噴淋層上部，材質(zhì)為PPTV（改性聚丙烯）。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 原除霧器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 除霧器沖洗水系統(tǒng)

為了防止除霧器板片結(jié)垢，必須設(shè)置沖洗水系統(tǒng)對板片進(jìn)行沖洗，保持板片表面清潔、濕潤，防止板片結(jié)垢和堵塞流道，沖洗水水質(zhì)和壓力是保證沖洗效果的2個(gè)重要因素。

沖洗系統(tǒng)由沖洗噴嘴、沖洗水泵、沖洗管路、沖洗閥門和附屬表計(jì)等組成。除霧器沖洗系統(tǒng)水源取自海水淡化后一級RO（反滲透）產(chǎn)水，溶解固體＜400 mg/L，除霧器層沖洗水壓在0.2 MPa左右，3路沖洗管分別沖洗第1級粗除霧器上下部和第2級精除霧器下部，沖洗水量為48.3 m3/h。布置方式如圖4所示。

圖4 除霧器沖洗水管布置方式

2.3 除霧器系統(tǒng)存在問題

原除霧器采用老式水平型折流板，兩級除霧器間距約2.1 m。在實(shí)際運(yùn)行過程中，除霧器前后壓差長期在200 Pa左右，高峰值達(dá)300 Pa，已超出除霧器廠家設(shè)計(jì)值。

通過鎂離子示蹤法對2號機(jī)組的除霧器出口煙氣進(jìn)行液滴測試，在480 MW與600 MW負(fù)荷下2號吸收塔除霧器出口液滴含量（標(biāo)況）分別為39.2 mg/m3和55.9 mg/m3，滿負(fù)荷下出口液滴含量已超出廠家設(shè)計(jì)值，帶出的液滴粘附在GGH換熱面表面，加劇GGH堵塞。因此，2級水平型除霧器已不適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行情況，迫切需要對除霧器進(jìn)行改型升級。

3 除霧器改造與效果

3.1 除霧器本體改造

根據(jù)現(xiàn)有的吸收塔結(jié)構(gòu)，通過大量除霧器廠家資料調(diào)查，確定采用一級仿水滴形管式除霧器+二級屋脊型除霧器組合方案，降低除霧器出口煙氣攜帶液滴含量，減緩GGH堵塞[4]。新除霧器布置如圖5所示。

圖5 一級仿水滴形管式+二級屋脊型除霧器

仿水滴形管式除霧器布置在第一級屋脊型除霧器下方，對煙氣中攜帶的大顆粒液滴進(jìn)行初步攔截，尤其對顆粒度在400 μm以上液滴攔截效果顯著[5]，契形尖向下布置引導(dǎo)水膜快速滴下，氣液分離效果好，管子表面不易留存漿液，從而阻止煙氣攜帶大部分石膏顆粒進(jìn)入屋脊型除霧器，降低除霧器堵塞風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)起到均布煙氣作用。

兩級屋脊型除霧器布置在管式除霧器上方，一級板片為2折正弦波板，二級板片為帶倒鉤正弦波板。板片采用PPTV材質(zhì)，煙氣通流橫截面盲區(qū)采取異形塊覆蓋，增大除霧器有效面積。屋脊型除霧器相比水平型除霧器，能大幅提高除霧面積，減少煙氣二次攜帶水滴，是目前主流除霧器之一。主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 新除霧器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 除霧器沖洗系統(tǒng)改造

由于新除霧器荷載和沖洗水量相比原系統(tǒng)都有所增加，除霧器沖洗系統(tǒng)需按照新除霧器重新設(shè)計(jì)。新沖洗系統(tǒng)參數(shù)如表3所示。

表3 沖洗系統(tǒng)參數(shù)對比

與原沖洗系統(tǒng)比較，新除霧器沖洗系統(tǒng)噴嘴具有150%的重疊覆蓋，增大了沖洗面積和沖洗水量，在板片結(jié)垢和堵塞前沖去或稀釋黏附的漿液，保證板片長時(shí)間清潔。

3.3 改造效果

利用機(jī)組計(jì)劃性檢修機(jī)會(huì)，對1與2號機(jī)組除霧器進(jìn)行了改型升級，通過對除霧器出口液滴鎂離子示蹤法測試，滿負(fù)荷工況下出口液滴含量（標(biāo)況）為38.2 mg/m3，而480 MW工況下出口液滴含量（標(biāo)況）為25.2 mg/m3，完全達(dá)到設(shè)計(jì)值。與改造前數(shù)據(jù)比較如圖6所示。

新除霧器相比水平型除霧器壓力降有所增加。通過1年的跟蹤觀察，結(jié)合有效的除霧器沖洗，滿負(fù)荷工況下除霧器壓差控制在200 Pa以下，符合＜230 Pa的設(shè)計(jì)值。

圖6 除霧器出口液滴比較

1與2號機(jī)組除霧器改造后，除霧效率達(dá)99%以上，在機(jī)組調(diào)停期間對除霧器進(jìn)行檢查，除霧器本體清潔無堵塞，沖洗管道連接牢固無松脫，沖洗噴嘴無堵塞，總體運(yùn)行情況良好。

除霧器改造后，脫硫系統(tǒng)GGH差壓無明顯上升，未發(fā)生因GGH堵塞影響機(jī)組負(fù)荷情況，大幅提高了脫硫系統(tǒng)長期安全運(yùn)行能力。

4 結(jié)語

通過分析GGH堵塞成因，提出對吸收塔除霧器進(jìn)行改型升級，改造后各參數(shù)安全可控，新除霧器能滿足各種工況下去除濕煙氣攜帶霧滴要求，有效避免了GGH堵塞和下級設(shè)備腐蝕，減少了煙囪下“石膏雨”的概率。因此，將水平型除霧器改造為一級仿水滴形管式除霧器+二級屋脊型除霧器是可行的，不僅降低了運(yùn)行成本，也帶來社會(huì)效益。

[1]劉杰.某電廠煙氣脫硫FGD系統(tǒng)除霧器改進(jìn)方案及效果[J].科學(xué)之友，2012（9）∶58-59.

[2]曾庭華.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行性與優(yōu)化[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]周菊華.火電廠燃煤機(jī)組脫硫技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]肖海平，張千，孫保民.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)氣-氣換熱器堵塞機(jī)理分析[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2011，31（1）∶53-57.

[5]蔣建偉，樓杰，廖曉春.600 MW機(jī)組煙氣濕法脫硫裝置吸收塔除霧器改造及效果分析[J].能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2011，23（12）∶66-69.

（本文編輯：陸瑩）

Practice of Demister Upgrade and Reconstruction in Wet Flue Gas Desulphurization System

WANG Minqi，WANG Chenhui
（Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing Zhejiang 325609，China）

By analysis and comparison on advantages and disadvantages of arrangement modes of various types of demisters，two horizontal demisters of the wet flue gas desulphurization system are reconstructed as one tube-type demister plus ridge-type demister to reduce liquid droplet in flue gas from absorption tower outlet，by which GGH blockage and equipment corrosion are ameliorated.The liquid droplet in the flue gas from absorption tower outlet is reduced from 55.9 mg/m3to 38.2 mg/m3after reconstruction，which achieves favorable results and social benefit.

wet flue gas desulphurization；ridge-type；demister

X701.3

：B

：1007-1881（2014）11-0023-04

2014-09-11

王敏琪（1984－），男，浙江樂清人，助理工程師，從事發(fā)電廠脫硫?qū)I(yè)技術(shù)管理工作。