陳益飛

（江蘇射陽港發(fā)電廠，江蘇射陽 224346）

目前江蘇射陽港發(fā)電廠煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)采用的是美國(guó)析流板除霧器（屋脊型）。投入運(yùn)行以來，除霧器葉片堵塞、結(jié)垢、壓差大等故障，多次使得脫硫效率下降、FGD系統(tǒng)停運(yùn)。在運(yùn)行過程中，結(jié)垢或堵塞一旦發(fā)生，那么結(jié)垢和堵塞會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。結(jié)垢、堵塞的發(fā)生，使得與結(jié)垢和堵塞部位相鄰區(qū)域的煙氣流速增大，從而助長(zhǎng)了堵塞、結(jié)垢的漫延，加速惡化除霧器性能。嚴(yán)重影響了FGD系統(tǒng)的可靠性。因此，掌握除霧器運(yùn)行過程中的一些重要的參數(shù)，正確操作和合理的維護(hù)管理對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義[1，2]。

1 除霧器工作原理與系統(tǒng)組成

除霧器利用水膜分離的原理實(shí)現(xiàn)氣水分離。當(dāng)帶有液滴的煙氣進(jìn)入人字形板片構(gòu)成的狹窄、曲折的通道時(shí)，由于流線偏析產(chǎn)生離心力，將液滴分離出來，液滴撞擊板片，部分黏附在板片壁面上形成水膜，緩慢下流，匯集成較大的液滴落下，從而實(shí)現(xiàn)氣水分離。

通常濕法FGD系統(tǒng)中的除霧器由除霧器本體和沖洗系統(tǒng)組成。沖洗系統(tǒng)則由沖洗噴嘴、沖洗管道、沖洗水泵、沖洗水自動(dòng)開關(guān)閥、壓力儀表、沖洗水流量計(jì)以及程控器等組成。除霧器沖洗系統(tǒng)的作用是定期沖洗掉除霧器板片上捕集的漿體、固體沉淀物，保持板片清潔、濕潤(rùn)，防止葉片結(jié)垢和堵塞流道。另外，除霧器沖洗水還是吸收塔的主要補(bǔ)加水，是系統(tǒng)水平衡中的重要部分。

由于析流板除霧器是利用煙氣中液滴的慣性力撞擊板片來分離氣水，因而除霧器捕獲液滴的效率隨煙氣流速的增加而增加，流速高作用于液滴的慣性大，有利氣水分離。但當(dāng)流速超過一定限值時(shí)，煙氣會(huì)剝離板片的液膜，造成二次帶水，反而降低除霧器效率。另外，流速的增加使除霧器的壓損增大，增大了脫硫風(fēng)機(jī)的能耗。

2 除霧器的系統(tǒng)結(jié)垢與堵塞原因分析

2.1 除霧器結(jié)垢和堵塞的原因

（1）系統(tǒng)的化學(xué)過程：吸收塔循環(huán)漿液中總含有過剩的吸收劑（CaCO3），當(dāng)煙氣夾帶這種漿體液滴被捕集在除霧器板片上而又未被及時(shí)清除時(shí)，會(huì)繼續(xù)吸收煙氣中未除盡的SO2，發(fā)生生成亞硫酸鈣/硫酸鈣的反應(yīng)，在除霧器板片上析出沉淀而形成垢。

（2）沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理：當(dāng)沖洗除霧器板面上的效果不理想時(shí)會(huì)出現(xiàn)干區(qū)，導(dǎo)致產(chǎn)生垢和堆積物。對(duì)沖洗系統(tǒng)的檢查、試驗(yàn)表明，保持除霧器板片的清潔和可工作性而言，在運(yùn)行期間，保持除霧器板片表面濕潤(rùn)比在線高壓水沖洗更為重要。因此，通常變?yōu)椴捎玫蛪核?、較長(zhǎng)的沖洗時(shí)間對(duì)保持除霧器板片的清潔是更為有效的措施。影響沖洗效果的因素有噴嘴類型、噴嘴布置、噴射角度、覆蓋率、沖洗水壓力、流量、沖洗保持時(shí)間和周期。

（3）沖洗水質(zhì)量：如果沖洗水中不溶性固體物含量較高，可能堵塞噴嘴和管道造成很差的效果。如果沖洗水中Ca2+達(dá)到過飽和，例如高硬度的地下水或工藝回收水，則會(huì)增加產(chǎn)生亞硫酸鹽/硫酸鹽的反應(yīng)，導(dǎo)致板片結(jié)垢。

（4）板片設(shè)計(jì)：板片的設(shè)計(jì)對(duì)除霧器的工作效率是至關(guān)重要的，板片表面有復(fù)雜隆起的結(jié)構(gòu)和有較多沖洗不到的部位，會(huì)迅速發(fā)生固體物堆積現(xiàn)象，最終發(fā)展成堵塞通道，并越演越烈。

（5）板片的間距：板片間距的確定也是除霧器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。太窄易發(fā)生固體堆積、堵塞板間流道。太寬使得臨界流速下降，除霧效果下降。

2.2 除霧器沖洗面

煙氣中大部分漿體液滴在V形板片的第一個(gè)通道處被捕獲，所以對(duì)除霧器迎風(fēng)面這一區(qū)域的沖洗最為有效。因此除霧器沖洗系統(tǒng)至少需沖洗除霧器每級(jí)的迎風(fēng)面。在一個(gè)有二級(jí)的除霧器中，最好還應(yīng)沖洗第一級(jí)的背面。通常超過95%的液滴在第一級(jí)中被除去，也就是說第一級(jí)的正面和背面都易被漿液“污染”，沖洗第一級(jí)的背面將有助于防止固體物聚積在板片出口側(cè)的通道上。如果第一級(jí)的通道超過2個(gè)或板間距相對(duì)較窄，就更有必要沖洗第一級(jí)的背面。

不建議沖洗最后一級(jí)的背面，在煙氣流速為3.0～3.7 m/s時(shí),煙流將夾帶最后一級(jí)背面沖洗水的10%～20%,而且這部分沖洗水被直接帶至除霧器下游側(cè)的設(shè)備、煙道和煙囪內(nèi)，對(duì)于采用濕煙囪工藝的FGD系統(tǒng)，可能造成煙囪“降雨”。有的設(shè)計(jì)在第二級(jí)除霧器背面布置有沖洗水管，但僅在啟停FGD系統(tǒng)時(shí)沖洗其背面。

2.3 沖洗噴嘴與沖洗面的距離．

沖洗噴嘴太靠近除霧器表面，則單個(gè)噴嘴噴出水霧的覆蓋面積下降，保證沖洗水覆蓋整個(gè)除霧器表面所需要的噴嘴數(shù)將增多。噴嘴離除霧器表面遠(yuǎn)些可以減少所需噴嘴數(shù)量，如離得太遠(yuǎn)，煙氣流的作用可能使噴射的水霧形狀發(fā)生畸變，造成有些區(qū)域得不到充分的沖洗。從實(shí)際沖洗情況來看，噴嘴離除霧器表面0.6～0.9 m比較合理。

2.4 沖洗覆蓋率

如果除霧器得不到全面、有效的沖洗，就會(huì)迅速產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞。因此，沖洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重要的是沖洗要覆蓋除霧器的整個(gè)表面。沖洗噴嘴一般采用實(shí)心錐噴嘴，噴射水霧的斷面呈圓形，相鄰噴嘴射出的水霧必須適當(dāng)搭接、部分重疊，以確保沖洗水對(duì)整個(gè)除霧器表面有一定的覆蓋程度。為了確保除霧器的表面獲得全面、有效的沖洗，另外應(yīng)注意的問題是，要盡量減少除霧器支撐梁對(duì)沖洗的影響，噴嘴的布置要考慮支撐梁和其他障礙物的位置。如果布置不合理會(huì)造成除霧器的某些區(qū)域得不到?jīng)_洗。

2.5 沖洗噴嘴類型

許多類型的噴嘴都可用于除霧器的沖洗。實(shí)際運(yùn)行表明，用于除霧器沖洗的噴嘴在結(jié)構(gòu)、有效流道的大小、水霧形狀、噴射角度、霧化粒分布以及噴射斷面上水量分布的均勻程度等方面有特殊要求。

有一種裝有固定閥片的噴嘴，噴射出的水霧均勻、呈實(shí)心錐形，液滴比較大，建議采用這種噴嘴沖洗除霧器。如果采用的噴嘴噴射出大量細(xì)小的液滴，那么，這些細(xì)小的液滴就可能被煙氣夾帶穿過除霧器。由于要求噴嘴能長(zhǎng)期可靠的工作，所以不推薦采用有內(nèi)旋轉(zhuǎn)頭的噴嘴。當(dāng)采用含有較多固體顆粒物的回收水作沖洗水時(shí)，沖洗噴嘴還應(yīng)有較大的有效流通通道，這樣可以減少噴嘴堵塞的可能性。

一般采用的沖洗噴嘴噴射角為90°～120°,對(duì)于除霧器沖洗系統(tǒng)，應(yīng)采用噴射角為90°的噴嘴，當(dāng)噴射角大于90°時(shí)，使錐形水霧邊緣部分的水流達(dá)到能充分沖洗板片所需要的時(shí)間稍長(zhǎng)些。因?yàn)槭情g息沖洗，沖洗持續(xù)時(shí)間較短，噴嘴開始噴射時(shí)以小角度噴水沖擊除霧器，隨著壓力、水流量的穩(wěn)定，噴射斷面上水量分布才逐漸均勻。

最后，要求沖洗噴嘴噴射斷面上水量分布均勻、穩(wěn)定。對(duì)一些噴嘴的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噴射斷面邊緣的水量明顯高于中間的水量（含液比高達(dá)3：1）。采用這種噴嘴，在水霧邊緣搭接、重疊的布置中，將造成水霧中心的沖洗水量不足，而搭接重疊區(qū)的沖洗水又過多。

2.6 沖洗水流量、持續(xù)時(shí)間和周期

除霧器表面沖洗水的瞬時(shí)水量常被稱作沖洗水流量，用L/(s.m2)表示。沖洗水流量也是除霧器沖洗系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)量。如果沖洗水量太小，易造成結(jié)垢或堵塞，沖洗水量太大會(huì)使除霧器板片中充滿水沫，造成煙氣夾帶水霧量增多。沖洗水量、沖洗持續(xù)時(shí)間和沖洗頻率除了要滿足沖洗除霧器的要求外，還需FGD系統(tǒng)的的水平衡，特別當(dāng)采用全部或部分沖洗水作為吸收塔的補(bǔ)加水時(shí)。因此，有些沖洗程序考慮了鍋爐負(fù)荷，使沖洗時(shí)間和頻率隨煙氣流量調(diào)整，或?qū)_洗時(shí)間和頻率作為控制吸收塔反應(yīng)罐液位的變量。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明，垂直流除霧器第一級(jí)迎風(fēng)面的沖洗水流量應(yīng)為1.0 L/(s·m2)，第一級(jí)背面和第二級(jí)迎風(fēng)面的沖洗水流量應(yīng)為0.34 L/(s·m2)。對(duì)于水平流除霧器，推薦的沖洗水流量為，第一級(jí)迎風(fēng)面1.0 L/(s·m2)，第一級(jí)背面和第二級(jí)迎風(fēng)面為0.7 L/(s·m2)。

沖洗周期指兩次沖洗的時(shí)間間隔。沖洗持續(xù)時(shí)間和沖洗周期的確定需綜合考慮保持除霧器清潔和避免影響FGD系統(tǒng)水平衡。沖洗時(shí)間長(zhǎng)，周期短有利保持除霧器清潔，但大量沖洗水進(jìn)入吸收塔可能破壞系統(tǒng)水平衡，造成正水平衡，并給反應(yīng)罐漿液濃度的控制帶來困難。此外，除霧器沖洗期間煙氣帶水量增大，一般是不沖洗時(shí)的3～5倍。

沖洗的目的是在結(jié)垢或堵塞發(fā)生之前沖出去或稀釋粘附在除霧器板面上未流走的漿液。沖洗頻率高可以減少漿液在除霧器板片上的停留時(shí)間和京戲成過飽和漿液的時(shí)間。沖洗時(shí)間只需要足以保證有充足的水量沖洗至板片上，按上述推薦的沖洗水流量可以在短時(shí)間內(nèi)沖洗干凈除霧器的所有板片。沖洗時(shí)間必須包括沖洗水閥開啟、噴嘴達(dá)到額定沖洗水流量所需要的時(shí)間，洗凈板片所需要的最短時(shí)間和水閥關(guān)閉時(shí)間。

由于除霧器每級(jí)以及各級(jí)的每面粘附漿液的情況不同，因此每面沖洗周期不同。第一級(jí)下面多為30 min沖洗1次，每次持續(xù)沖洗時(shí)間45～60 s，而其背面則30～60 min沖洗1次，每次持續(xù)時(shí)間45～60 s；第二級(jí)正面每小時(shí)沖洗1次，每次時(shí)間為45～60 s，而其背面不裝沖洗水管或裝了沖洗水管也僅在啟停機(jī)時(shí)進(jìn)行沖洗。

2.7 沖洗水壓力

沖洗水壓力影響噴射液滴大小和水霧的形狀。壓力過高易使沖洗水霧化，增加煙氣帶水量，而且會(huì)降低板片的使用壽命。壓力過低有可能形成不了理想的水霧形狀，煙氣流還會(huì)使水霧開關(guān)發(fā)生畸變，降低沖洗效果。應(yīng)根據(jù)沖洗噴嘴的特性以及噴嘴與沖洗表面的距離等因素來確定沖洗水壓，一般沖洗水壓力為140～280 kPa較為適合。

2.8 沖洗水質(zhì)量

沖洗水質(zhì)量主要指沖洗水中石膏相對(duì)飽和度和固體懸浮物含量，這是除霧器沖洗系統(tǒng)必須考慮的因素。除霧器沖洗水的一部分會(huì)黏附在板片上直到下個(gè)沖洗周期，附在板片上的這些水會(huì)吸收煙氣中殘留的SO2而增加其石膏相對(duì)飽和度。如果沖洗水原來就具有較高的石膏相對(duì)飽和度 （例如采用來自脫水系統(tǒng)的回收水作沖洗水時(shí)），那么，這種水就會(huì)變成石膏過飽和溶液，從而產(chǎn)生結(jié)垢。通過實(shí)踐已證實(shí)，沖洗水石膏相對(duì)飽和度低于50%能成功地防止由于沖洗水質(zhì)量造成的除霧器結(jié)垢。當(dāng)沖洗水的石膏相對(duì)飽和度高于50%時(shí)，可以將其與石膏相對(duì)飽和度較低的其他補(bǔ)加水或與部分新鮮水混合使用。

3 結(jié)束語

總之，除霧器結(jié)垢與堵塞是FGD系統(tǒng)一個(gè)長(zhǎng)久的課題，目前我公司通過近幾年的摸索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并將這些經(jīng)驗(yàn)合理運(yùn)用到實(shí)際工作中，收到很好的效果。優(yōu)化了FGD系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行。

[1]肖文德，吳志良.二氧化硫脫除與回收[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2]周志祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.