吸收塔除霧器優化設計和運行維護

王　燚，劉進軍（.智方工程設計有限公司；　.國核工程有限公司，上海　0033）

吸收塔除霧器優化設計和運行維護

王燚1，劉進軍2
（1.智方工程設計有限公司；2.國核工程有限公司，上海200233）

除霧器是濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫系統的重要設備，本文從葉片形式、空塔氣速、整體設計以及沖洗過程設定等方面進行了討論。結合一些工程實例，提供了在設計和運行維護中的一些建議，可通過選擇合理的參數，權衡相關制約條件，從而確保除霧效率，避免設備結垢和堵塞，維持設備的良好運行。

煙氣脫硫；石灰石/石膏法；除霧器

0　引言

除霧器是煙氣脫硫的重要設備，如果設計不當，除霧效率低下，極易導致煙氣帶水，嚴重時會出現“石膏雨”，霧沫夾帶較重時還會進一步影響系統的水量平衡。除霧器如果維護不當，會引發設備堵塞結垢，造成設備損壞，嚴重時會發生坍塌。

由于建成項目的除霧器改造存在各種限制，經濟上又有劣勢，使人們逐漸把注意力轉向如何通過選型與優化設計，合理的運行維護，來確保設備的良好投運。

1　設備簡介

除霧器是化工設備中常見的氣液分離裝置，根據煙氣脫硫系統中霧滴分布情況一般選用的是擋板型除霧器。這類除霧器的工作原理以慣性碰撞為主，氣體在曲折的傾斜通道中以一定的速度向前流動，由于流向多次被改變，致使液滴在慣性力作用下，撞擊在擋板表面而被捕捉，并受重力作用，逐漸向下聚集到擋板底端并流出。

除霧器的葉片參數包括：流程數、流程長度、片間距、高度和傾角等。技術性能指標包括：空塔氣速、除霧效率、操作壓降和防堵性能等。脫硫系統采用最為普遍的形式是平板式和屋脊式。安裝位置多位于吸收塔上部，也有位于出口水平煙道中。除霧器普遍采用波紋板組件組裝而成。為防止液滴在除霧器波紋板上結垢，需周期性進行沖洗。

2　葉片的選擇

脫硫除霧器葉片最為常見的是兩種形式：正弦波型（在葉片拐彎處設集液溝），三個流程的折流板型。這兩種形式在脫硫項目中都有廣泛運用，除霧效率都能達到預期效果。

正弦波型的葉片設置集液溝的初衷，主要是防止二次夾帶。集液溝能夠有效收集板面上的液滴，從而阻止液滴被氣流再次吹走。但集液溝在遇到含固氣流時會失效，因為它很快就會被堵塞。山西兆光二期2×600MW煙氣脫硫工程，采用了兩級都是正弦波形帶集液溝的葉片形式，其除霧效果與同容量的項目不帶集液溝的葉片相比，在煙氣條件和塔內運行差異下，由廠家的測試得出，出口液滴含量分別為68.32mg/Nm3（標況，干態）和55.86mg/Nm3（標況，干態），可見集液溝優勢并不明顯。因為氣流的含固性質，反而是葉片光滑、平整的葉片更易避免結垢。建議在工況較好的二級除霧器上采用帶集液溝的葉片。三流程的折流板葉片的優勢在于流程數的增加，提高了它的分離效率。但同時它的操作壓降也較兩流程的葉片要大。因此在工程中，較多的是采用以兩流程葉片作為一級除霧器，而將三流程葉片作為二級除霧器。這種聯合使用，既考慮了除霧效率，也避免了較大的操作壓損。葉片采用PP塑料，最高耐溫小于85℃，葉片厚度一般3mm，片間距20～40mm，二級除霧器作為精除，片間距也會相對小一些。

3　穩定煙氣流速

塔內氣速是影響除霧器除霧效率的重要因素，二者的變化規律：在臨界流速以下，效率隨氣速的減小而下降；超過臨界值，氣速增大，效率會急劇下降。臨界點的原因，是產生了霧沫的二次夾帶，即分離下來的霧沫，再次被氣流吹走。

設備的臨界氣速能夠達到6m/s，吸收塔的空塔氣速可選擇3.5～5m/s，一般在4m/s左右，既考慮利于反應的流速，同時又兼顧塔的經濟性。通過除霧器的氣速產生變化的原因，可能是因為結垢堵塞，降低了通過面積，也可能是煤質變化，煙氣波動。由于受電煤緊張的影響，煙氣實際情況要比設計煤種和校核煤種存在較大差異。在運行中，氣速的波動，應作為除霧器狀態的跟蹤參數。

4　脫硫系統的整體設計

除霧器的性能和系統的整體設計密切相關。在塔的構造上，除霧器最低的沖洗層距離最上的噴淋層距離為3～4m，且必須大于2m，這段距離主要為了使液滴能夠充分沉降。近年來為壓縮塔成本，某項目將此高度減少至1.8m。經過一段時間的運行，一級除霧器即出現了堵塞。因此該高度還需在設計中嚴格控制。吸收塔液氣比受脫硫效率和運行能耗兩大因素的制衡，大型石灰石/石膏煙氣脫硫一般選取8L/ Nm3以上的液氣比。為追求高的脫硫效率，越來越多的項目選擇了液氣比上限運行，導致除霧器負荷過大，除霧效率下降。實際上，液氣比一味追求上限，只能有限提高脫硫效率，選取適當的液氣比，可改善除霧器的運行工況，減少煙氣帶水。

5　確保沖洗有效

除霧器后夾帶水分的最小保證值，一般在75mg/Nm3左右。吸收塔運行中，除霧器沖洗水受水量平衡和除霧器防堵兩方面的制衡。在工況波動的時候，諸如SO2濃度上升，機組低負荷運行，吸收塔常會處在高液位運行，除霧器沖洗受到制約。

如果停止除霧器沖洗，結垢和堵塞很快就會造成操作壓損的急劇上升，一般除霧器的壓損須控制在200pa以內。如果此時強行對除霧器進行手動沖洗，勢必會引起吸收塔溢流，造成水量的浪費。控制邏輯上，一般選擇延長沖洗周期。以河南某電廠除霧器沖洗為例，正常工況下，一天有12個沖洗周期，每次間隔2小時，每次沖洗持續2小時。但在低負荷工況下，每天只能進行3次沖洗，沖洗間隔達到了8小時，除霧器的運行工況十分惡劣。這樣的處理，雖然在一定程度上緩解了兩個制衡矛盾的沖突，仍然不可避免地造成了除霧器的損害。因此在低負荷運行時，應密切關注除霧器的壓差變化。通過適當加大廢水排放，確保除霧器沖洗不能停止。

6　結論

除霧器作為吸收塔的重要設備，其設計選型和運行維護都對設備具有關鍵影響，本文結合工程實例，在設計和維護上給出了一些建議，包括：（1）將帶集液溝的葉片和三流程葉片作為二級除霧器，一級除霧器盡量選擇平整光滑的葉片。（2）空塔氣速為4m/s左右，并在運行中記錄氣速波動，作為除霧器的一項跟蹤指標。（3）應適當選擇塔結構和液氣比的參數。（4）確保沖洗有效，尤其是在吸收塔高液位運行時，通過增加系統排水，保證除霧器沖洗程序不能停止。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.040

王燚（1978-），男，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：工藝系統設計和項目管理。