吸收塔除雾器堵塞的原因分析及调整措施

2015-03-23马建明崔鹏飞

电力安全技术 2015年6期

马建明，崔鹏飞

(山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司，山西长治 046021)

1 概述

某发电公司6号机组脱硫系统采用目前最成熟的石灰石-石膏湿法脱硫工艺，吸收塔为逆流喷淋塔，采用2级平板型除雾器，除雾器叶片为正弦波形。每级除雾器有上、下各2层冲洗水，每层有4个冲洗水门，96个冲洗水喷嘴，冲洗水压力为0.15～0.2 MPa，每个喷嘴流量为2 m3/h。一般情况下，脱硫系统运行时，不对二级除雾器背烟侧进行冲洗；只有在脱硫系统停运和除雾器前后差压过高时，才对其进行冲洗。2013年下半年，6号脱硫烟气系统净烟道底部排放门排出的积液含有大量石膏和灰垢，并且频繁堵塞排水沟，清理工作量大。

2014-02-28，6号机组停运后，检查吸收塔除雾器，发现1，2级除雾器均有70 %～80 %堵塞，大量石膏垢和灰垢沉积在叶片之间，净烟道最低处也有1 m多厚的含灰石膏，除雾器的效率降低，严重影响脱硫系统的正常运行。脱硫运行和检修人员对现场进行检查分析，通过对冲洗水的试验，最终查找到引起除雾器堵塞的原因，并提出了调整建议和改造方案。

2 除雾器的作用

除雾器是吸收塔中的关键设备，其主要作用是捕捉离开吸收塔的烟气中携带的液滴，防止下游设备结垢、腐蚀，同时节约用水。除雾器性能的好坏直接影响脱硫系统的运行。一旦除雾器堵塞，不仅影响脱硫系统的正常运行，还影响机组的安全运行(取消脱硫旁路)。除雾器的工作原理是：当携带液滴的烟气进入除雾器通道时，由于流线的偏折，在惯性力作用下实现气液分离，部分液滴撞击在除雾器叶片上而被有效捕集。

3 除雾器堵塞的原因分析

3.1 进入吸收塔的烟气含尘量高

6号机组设计有2台电除尘器，均为单室卧式三电场，除尘效率98 %以上。考虑到经济效益，该发电公司采购的煤种灰分较高，且对电除尘器投入的维护资金不足，未进行大规模的检修工作，造成除尘器电压和电流不能调整到正常运行工况，导致除尘效率逐年下降，已达不到设计要求。电除尘器出口烟尘浓度已超过设计值，大量烟尘通过吸收塔进入除雾器，烟尘与烟气中残留的SO2及SO3碰撞除雾器后，发生化学反应生成硅酸盐硬垢。由于使用高压水也难以冲洗干净，大量硬垢逐渐堆积，导致除雾器堵塞，影响除雾器的除雾效率。

3.2 除雾器冲洗水流量小、压力低

除雾器冲洗装置可及时或定期将垢层冲洗干净，防止垢层堆积，其冲洗效果的好坏直接决定除雾效率的高低。6号脱硫系统未设计专门的除雾器冲洗水泵，而是借用工艺水泵。但工艺水泵主要负责石灰石浆液池的制浆补水和设备停运后的冲洗；当石灰石浆液池制浆补水和设备冲洗时，除雾器冲洗水压力就会下降，达不到0.15～0.2 MPa，从而影响除雾器的冲洗效果，导致叶片之间逐渐结垢。6号机组停运后，分别开启冲洗水门，观察冲洗水的运行情况，发现任一冲洗水门开启时，其冲洗水量约为35 m3/h，冲洗水母管压力不足0.1 MPa，冲洗水流量小、压力低。由于向下冲洗的喷嘴安装在冲洗水母管底部，大量杂质沉积，堵塞了喷嘴，影响了除雾器的正常冲洗。长此以往，除雾器捕捉的灰垢和石膏垢不断堆积，最终堵塞了除雾器。

3.3 除雾器叶片间距不均匀

除雾器叶片间距不均匀，造成烟气通过除雾器各叶片间的流速不均匀。叶片间距过窄处，烟气流速大，捕捉能力强，加重了该处的堵塞，造成烟气对液滴的二次夹带，导致结垢、堵死；叶片间距过宽处，捕捉能力下降，不利于气液分离和除雾效率，大量的液滴直接被排走，易形成“石膏雨”，影响周围环境。2008年10月，6号机组C级检修时，发现一级除雾器叶片之间70 %以上被堵塞，且有不同程度的损坏和坍塌。在检修期间，工作人员清理了堵塞部分，厂家修复了损坏和坍塌部分，但叶片间距变得不均匀，对除雾器的运行影响很大。

3.4 运行人员调整控制不当

3.4.1 吸收塔浆液亚硫酸钙含量超标

为降低生产成本，机组大量掺烧高硫分煤。为了控制脱硫系统出口SO2浓度不超标，长时间维持高pH值运行，导致吸收塔浆液中亚硫酸钙含量增加且氧化不充分，造成亚硫酸钙含量超过规定值。运行人员为了防止吸收塔溢流，长时间维持低液位运行，压缩了亚硫酸钙的氧化空间。烟气中的亚硫酸钙和碳酸钙的液滴进入除雾器，在除雾器叶片间形成软垢，与烟气中携带的O2和SO2反应生成硬垢，堵塞除雾器。

3.4.2 吸收塔浆液浓度控制不当

吸收塔浆液过饱和，烟气中的含固量增加，亚硫酸钙和硫酸钙在吸收塔浆液中的溶解度较小，这些都是造成除雾器堵塞的原因。当吸收塔浆液中的亚硫酸钙、硫酸钙含量超过石膏浆液的吸收极限时，亚硫酸钙、硫酸钙将在吸收塔塔壁、构架和除雾器叶片上结晶。在实际运行中，吸收塔浆液浓度大于25 %的控制标准，使得硫酸盐浓度超过临界饱和度，不断生成结晶，造成烟气中携带的颗粒物增加。若按正常的冲洗周期和冲洗水量，烟气中的颗粒难以全部冲洗干净，将沉积在叶片之间，逐渐堵塞除雾器。同时，石膏浆液浓度过高，会压缩亚硫酸钙的氧化空间，导致石膏浆液中的亚硫酸钙浓度慢慢增加，甚至超过规定浓度。

3.4.3 除雾器冲洗不到位

按规定，应每2 h冲洗除雾器1次，以便将附着在除雾器叶片之间的石膏颗粒、石灰石、烟尘冲洗干净。如果冲洗间隔时间太长，这些固体颗粒会附着在除雾器叶片上，并在高温烟气的冲刷下硬化，形成致密的硬垢，且随着结垢量的增大，冲洗越来越难，最终导致除雾器堵塞。脱硫系统运行中，由于运行值班员责任心不强或系统操作过多，未按规定冲洗除雾器，最终造成大量固体颗粒积聚在除雾器上，堵塞除雾器。

4 调整措施

4.1 合理控制运行参数

合理掺配入炉煤，保证入炉煤硫分在设计范围内，控制吸收塔浆液pH值在5.2～5.6，控制吸收塔液位在11.5～12.5 m，并根据机组负荷和入炉煤硫分的变化调整吸收塔液位，保证有一定的氧化空间，使亚硫酸钙充分氧化，控制吸收塔浆液亚硫酸钙含量不大于1 %，吸收塔浆液浓度在15 %～25 %运行。当吸收塔浆液浓度大于15 %时，启动脱水系统；当真空皮带脱水机故障时，可切换为另外一台脱水机运行。当吸收塔浆液浓度升高时，还应增加除雾器的冲洗次数。

4.2 加强吸收塔浆液指标化验

制定吸收塔液位校对和液位计冲洗制度，每月对吸收塔液位就地实测1次，根据测量结果校对CRT显示液位。每日白班定期对液位计冲洗，保证CRT显示液位的准确性，确保石膏浆液有足够的氧化空间；每日白班和中班对吸收塔浆液pH值、浓度进行化验，根据化验结果校对CRT显示参数，指导运行人员正确调整。每日白班对吸收塔浆液亚硫酸钙化验1次，根据化验结果调整吸收塔的运行参数；并在中班化验1次，检查调整的效果。

4.3 降低除尘器脱硫入口烟尘浓度

6号机组停运后，对电除尘器进行全面检查。检查电除尘器内部的阴极线和阳极板的完好性，如果构件积灰严重，必须利用停运机会对电除尘器内部进行全面冲洗。检查阴极锤和阳极锤的完好性和灵活性，检查磁轴等部件的完好性。对电气部分检查，做电场升压试验，尽量保证二次电压、二次电流和火化率接近设计值。

根据GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》规定，从2014-07-01起，燃煤锅炉的出口烟尘浓度应不大于30 mg/m3，否则机组不得投入运行。三电场的6号电除尘器已不能满足除尘要求，需对其进行改造。在机组等级检修期间，将其改造为袋式除尘器或电袋复合式除尘器，以满足国家环保要求的烟尘排放标准，保证脱硫系统的正常运行。

4.4 提高冲洗水压力和流量

为了保证除雾器的正常冲洗，需提高冲洗水压力和流量，为此对冲洗水系统进行了改造。改造内容为：增加2台除雾器冲洗水泵，1台运行、1台备用，确保在冲洗除雾器时，冲洗水压力和流量能够满足除雾器的冲洗要求。每次脱硫系统停运以后，对除雾器进行全面检查，清理垢层，修复和更换变形的叶片，疏通堵塞的喷嘴，确保除雾器在最佳工况下运行。

4.5 改造冲洗水喷嘴位置

脱硫系统停运后，对除雾器进行全面检查，发现除雾器存在变形和坍塌时，根据情况将其恢复；若不能恢复则应全部更换，以确保除雾器叶片间距均匀，使通过除雾器的烟气分布均匀。利用机组B级检修机会，将除雾器冲洗水喷嘴安装位置由冲洗水母管底部改在两侧，以防止杂质沉积而堵塞喷嘴；并增加喷嘴数量，以提高除雾器的冲洗覆盖率。3，4号脱硫系统的除雾器冲洗水喷嘴安装位置改造后，再未发生过喷嘴堵塞，而且冲洗效果特别好。

4.6 提高值班人员的责任心

利用学习日加强对运行人员的培训，提高运行人员的技术理论水平、现场操作能力和责任心。完善除雾器冲洗制度，脱硫系统运行时，应根据除雾器前后差压变化来调整冲洗次数；若吸收塔浆液浓度持续在20 %以上，应增加除雾器冲洗次数，防止烟气携带固体颗粒物过多。管理人员应定期检查各班组对除雾器的冲洗情况，并根据实际情况指导运行人员进行调整，以满足除雾器的运行要求。