汕尾电厂脱硫除雾器迅速堵塞的原因及分析

王学飞

(广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516600)

0 引言

汕尾电厂#1、#2机组为600 MW燃煤发电机组，配备2套石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置，该工程采用阿尔斯通技术，设计处理机组的全部烟气量，在脱硫装置入口SO2质量浓度为1556 mg/Nm3时，脱硫率大于92%。

表1 FGD装置(单台机组)

1 除雾器介绍

汕尾电厂脱硫吸收塔(见表2)设两级除雾器，布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气穿过循环浆液喷淋层后(见表3)，再连续流经两层平板型Z字形除雾器(见表4)时，液滴由于惯性作用，留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物，主要是石膏，因此存在在挡板结垢的危险，需定期进行在线清洗，除去所含浆液雾滴。在一级除雾器的上面和下面各布置一层清洗喷嘴。清洗水从喷嘴强力喷向除雾器元件，带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。二级除雾器下面也布置一层清洗喷淋层。清洗水由除雾器冲洗水泵提供。烟气通过两级除雾后，携带水滴含量低于75 mg/Nm3(干基)。除雾器:平板型，材料:PP(阻燃型)。2层除雾器冲洗水网材料:PP，3层。

表2 吸收塔本体性能参数

表3 浆液循环泵

表4 除雾器

2 除雾器迅速堵塞情况介绍

2号吸收塔在2月10日检修完毕，投运该脱硫系统，到3月10日，除雾器压差升至250 Pa，仅一个月除雾器已严重堵塞威胁到脱硫系统的正常运行。例如:2月25日，60万负荷下压差为85 Pa，到26日，60万负荷下为110 Pa，压差升速之快在投产至今从未出现，虽频繁进行除雾器冲洗，但压差升速仍难以得到遏制。

3 堵塞原因分析

影响着除雾器正常运行的因素很多，但是仅在一个月内就导致除雾器堵塞如此严重，一定是某一个或几个因素严重超出除雾器的设计能力。下面就我厂情况，对影响除雾器正常运行的各个因素逐个进行分析、排除。

(1)正常的黏结堵塞。第一级除雾器两边都有冲洗水，第二级只在单面(下面)有冲洗水，因而未冲洗面时间久了常有浆液黏结现象，即使正常的冲洗除雾器也是如此。一般这种堵塞不会很严重，定期清理不会影响系统正常运行。

分析:该原因属正常现象，予以排除。

(2)除雾器本体设计。包括除雾器材料，叶片形状，通道数，叶片间距，叶片倾角，除雾器的布置方式。例如PP材料比FRP材料表面光洁度好，不易黏结石膏浆液;叶片间距过小，则冲洗更加困难易堵塞。

分析:本体设计长期存在，应该不是造成压差迅速升高的原因，予以排除。

(3)除雾器冲洗水系统的设计。其参数如冲洗覆盖率，冲洗强度，压力，流量，冲洗持续时间及频率，冲洗喷嘴的选择。

分析:冲洗水系统在此次压差迅速升高期间运行正常，发现压差升高后冲洗的更加频繁，压差仍然继续上涨。本原因予以排除。

(4)除雾器冲洗水水质。要求使用质量较好的工艺水。

分析:冲洗水来自化学工业水泵出口，水质报告显示并无异常。本原因予以排除。

(5)吸收塔喷淋层的设计和浆液特性。吸收塔喷嘴产生的浆液雾滴尺寸对除雾器效率有很大的影响，雾滴太小易穿过除雾器，太大易黏结于叶片上。

分析:堵塞前后，浆液循环泵运行正常，出口压力无变化。本原因予以排除。

(6)浆液密度。浆液密度高，会粘在除雾器叶片上不易被冲洗掉。

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

(7)烟气流速过高，烟气流场的均匀性不一。吸收塔内烟气流速过高，流场不均会使得除雾器各截面的液滴负荷不一，除雾效果差别很大，局部会出现浆液结垢堵塞。

分析:根据流场特性，在吸收塔顶部至水平烟道的转角处烟气流速相对较高，除雾器在此处液滴负荷较大，很容易造成堵塞，如图1所示。

图1

脱硫系统设计入口风量在2037970 Nm3/h，实际运行中风量经常偏大。停运后进入除雾器内部检查发现确实在转角处存在较大面积的堵塞。

(8)吸收塔浆液CaCO3过量。CaCO3利用率不高，含量增大，在除雾器捕集的浆液中过多的CaCO3会吸收烟气中残余的SO2，使其中的相对饱和度不断升高直至积垢。

分析:2011年2月的浆液中 CaCO3化验结果(见表5)。

表5

可见#2吸收塔CaCO3含量超标。造成该现象的原因主要有如下几点:

(a)吸收塔灰分增多，造成CaCO3被灰分包裹，水解困难;

(b)喷淋浆液颗粒过大，CaCO3不能充分接触SO2;

(c)石灰石浆液颗粒度变大。要求90%小于44 μm;

(d)追求高脱硫率，加入过多的石灰石浆液。

造成CaCO3增多的原因比较复杂，针对我厂情况将和第9点放在一起进行分析。

(9)吸收塔入口的粉尘含量。当入口粉尘含量增大时，进入和黏结在除雾器上的粉尘也会增加，飞灰与烟气中的残余SO3，SO2以及吸收塔内的浆液等相互反应形成类似水泥的硅酸盐。另外飞灰本身的Al2O3，SiO2及可溶性盐也会形成硬垢，很难冲洗干净。

分析;近期燃烧的高灰分煤种，灰分达到34%，远超过电除尘12.5%的设计能力，造成吸收塔内灰分增多，溢流口不断冒出黑色泡沫。灰分增多，包裹住CaCO3，其水解困难，脱硫率较低，为了提升脱硫率，运行人员就加入过量的CaCO3，致使#2吸收塔CaCO3偏高，加上灰分中的CaO会与烟气中残留的SO2反应生成CaSO3，该物质粘性很强，加上飞灰当中的活性物质与烟气携带的浆液反应生成类似水泥的硅酸盐，更加难以去除。如图2所示。

由图2可见在同负荷下，灰分升高，除雾器压差逐渐升高，虽除雾器经过冲洗但很难再把压差降下来。

因此，灰分增加是导致除雾器堵塞的因素之一。

4 解决措施

3月11日因除雾器压差持续升高，为了避免除雾器塌陷，不得不停运#2脱硫系统进行检修。在对堵塞除雾器垢样进行取样时发现，该垢样呈黑色，并且十分粘手，对其进行灼烧，可燃物竟高达30%。据锅炉专业介绍在除雾器压差上升期间，锅炉负荷一直较低，燃烧不完全，并且时常投油稳燃。

由于燃用高灰分煤种，远超电除尘设计能力，致使烟气携带大量飞灰进入吸收塔，飞灰中的Fe3+、Al3+、Zn2+和 F－形成络合物，将 CaCO3包裹起来，降低石灰石的化学活性。

其中的F－更容易与Al3+形成络合物(AlFx)，覆盖在石灰石颗粒的表面，形成磷灰石类的物质，分子式为CaAlF3(OH)2·CaF2［1］，使得石灰石的溶解速率进一步下降，导致吸收剂活性急剧降低。运行人员为了维持脱硫效率，加入了过量的石灰石浆液，最终导致吸收塔浆液中的碳酸钙过剩。

同时由于锅炉低负荷时间较长，燃烧不充分，不完全燃烧产物较多。期间吸收塔经常溢流出黑色泡沫，黑色的物质是黑色的油质或者是煤不完全燃烧产生的碳，这些物质是憎水的，在底部有氧化空气不断鼓入的话，油质或者炭黑就会附着在气泡上，一直上升到液面，形成黑色泡沫。

再加上烟气携带大量的飞灰，不完全燃烧产生的黑色的物质，浆液中过量的CaCO3沉积在除雾器表面，其混合物粘性较大，即使不停的冲洗也无法将其清除，最终导致除雾器堵塞。

在接下来近半年的运行中，针对上述引起除雾器堵塞的原因进行了严格控制，目前除雾器的运行状态良好。

5 结论与建议

除雾器迅速堵塞，除了本身脱硫系统的相关参数可能不正常之外，还可能与锅炉燃煤情况，燃烧调整，电除尘运行状况有很大关系。在平时运行中也要对所处理的烟气参数进行监控，出现问题立即进行调整。

同时除雾器冲洗的频率，冲洗流量和压力也要密切关注，定期对除雾器压差运行历史记录进行分析，保证除雾器正常运行。

［1］曾庭华，杨华，廖永进，郭斌.湿法烟气脱硫系统的调试，试验及运行［M］.北京:中国电力出版社，2008.5.