折流板式除霧器的結垢與控制措施

紀小春

(四川華電宜賓發電總廠，四川宜賓 644000)

折流板式除霧器的結垢與控制措施

紀小春

(四川華電宜賓發電總廠，四川宜賓 644000)

針對鍋爐脫硫系統折流板式除霧器在運行過程中發生的結垢、堵塞問題，闡述了折板式除霧器的工作原理和布置型式，從設計不合理、煙氣流速變化無常、吸收塔漿液過飽和度較大、氧化效果不理想等方面分析了折流板式除霧器結垢的原因，提出了減緩除霧器結垢的控制措施，有效地抑制了除霧器的結垢，確保了脫硫系統正常運行。

折板式除霧器;工作原理;結垢;控制

0 引言

除霧器是脫硫系統的附屬設備，對煙氣脫硫(FGD)系統的可靠性有重要的影響，國內因除霧器堵塞、坍塌造成FGD系統停運的事例很多。掌握除霧器運行過程中的一些重要的參數，正確操作和合理的維護管理對整個系統的穩定運行有重要的意義。因此，本文分析了除霧器結垢、堵塞的原因，采取了相應的控制措施，以確保脫硫系統運行可靠性。

1 除霧器的工作原理

折流板式除霧器是利用水膜分離的原理實現氣水分離的。當帶有液滴的煙氣進入人字形板片構成的狹窄、曲折的通道時，流線偏折產生的離心力將液滴分離出來，液滴撞擊板片時，部分液滴黏附在板片壁面上形成水膜，緩慢下游，匯集成較大的液滴落下，從而實現氣水分離［1］。

2 除霧器的布置型式

根據煙氣的流向，折流板式除霧器分為水平流除霧器和垂直流除霧器，具體采用哪種類型由吸收塔的類型決定，如圖1所示。

圖1 除霧器(ME)布置型式

在水平流除霧器中，煙氣呈水平方向流動，液滴呈垂直方向流動，因沒有煙氣的頂托作用，不會遲滯液滴的下流速度，二次帶水的可能性很小，在較高的煙氣流速下能達到很好的除霧效果。因為水平流除霧器通常布置在吸收塔出口水平煙道中，所以，所需的材料和占據的空間比垂直流除霧器的少，但壓損大。

在垂直流除霧器中，煙氣自下往上流動，液滴自上往下流動，二者方向剛好相反，在煙氣的頂托作用下，液滴下降速度比自然下降速度慢，煙氣流速增加情況下可能產生二次夾帶。垂直流除霧器通常布置在吸收塔內，所需材料和占據的空間較大，但壓損小。

垂直流除霧器有其它多種布置型式，如屋脊式、菱形、V形等，這種形式的除霧器除霧效果介于典型的水平流和垂直流除霧器之間。

3 除霧器結垢的原因

3.1 設計不合理

1)板片通道數不合理。通道數為氣流方向改變的次數，是除霧器的一個重要參數［2］。圖1中除霧器的通道數均為3個。通道越多，液滴撞擊板片的次數越多，除霧效果越好。對垂直流除霧器而言，通道數增加并不都是好事，隨著通道數增加，截留的液滴流經路途長，液滴易擁擠在中部通道，因失水而沉積，沖洗難度加大。

2)板片間距不合理。板片間距指相鄰2塊板片之間的距離，間距變小，整個吸收塔相對通流面積變小，煙氣流速提高，除霧效率隨之提高，但板片截留物相對增多，沖洗難度加大，易發生結垢。結垢使通流面積進一步變小，除霧器大面積堵塞一旦發生，可能造成系統停運。板片間距變大，沖洗效果好，不易堵塞本級除霧器，因臨界流速下降、除霧效率降低，煙氣夾帶的漿液量增多，會增加下一級除霧器的負擔，甚至引起堵塞，會在凈煙道、GGH再加熱器換熱元件表面形成固體沉積物。通常，一級除霧器起主分離作用，要求間距稍寬，第二級除霧器起精分離的作用，要求間距稍窄。

3)第一級除霧器板片出口直段長度不合理。第一級除霧器的出口直段起矯正煙氣流向的作用，防止煙氣偏流。如果出口直段長度不足，煙氣將以偏離垂直方向的一定角度離開第一級除霧器，就會造成下一級除霧器局部煙氣分布不均勻，部分煙氣流速過高，除霧效率降低。

4)除霧器與噴淋管間間距不合理。夾帶有小液滴的煙氣在上升過程中會相互碰撞，體積增大而自然墜落，若除霧器與噴淋管間距離不夠，一些被煙氣夾帶的液滴在還未長大墜落之前，則可能被煙氣帶入除霧器，一方面會增加本級除霧器的負擔、降低除霧效果，另一方面穿過本級除霧器的小液滴會影響下一級除霧器的除霧效率，被下一級除霧器攔截下來的漿液與第一級除霧器攔截下的漿液總量過多，造成第一級除霧器中部通道擁堵。

5)沖洗系統設計不合理。如果沖洗覆蓋率不足，就會使除霧器板片出現干區，導致結垢和堵塞。而選用Ca2+已達到飽和的高硬度地下水或漏入石灰石漿液的工藝回收水作為沖洗水，在沖洗除霧器的過程中將增加生成亞硫酸鹽/硫酸鹽的反應，導致結垢。另外，沖洗噴嘴與沖洗面的距離太遠或沖洗壓力過高導致水流霧化嚴重，也會影響沖洗效果，最終導致結垢、堵塞。

3.2 煙氣流速變化無常

國內多數電廠調峰頻繁，尤其是處于水電比例較大區域的小容量機組，鍋爐負荷的波動導致煙氣流速跟著大幅變化。當鍋爐負荷高于設計負荷時，氣速較大，會撕裂板片上形成的液膜，造成煙氣中夾帶的液量驟然增大，形成二次帶水，板片變干，板片上附著的稀漿液會因失水使過飽和度大于1.4的臨界結晶值，引起結垢。當鍋爐負荷低于設計負荷時，氣速較小，氣流彎曲流動時產生的離心力不足以使細小的液滴從煙氣中分離出來，除霧效果差，引起下游設備的堵塞。根據不同除霧器葉片結構及布置形式，設計流速一般選 3.0 ～ 5.5 m/s［3］，煙氣中殘留液體的含量較低。

3.3 吸收塔中吸收劑過剩量太多

吸收塔噴淋層噴嘴噴出的漿液是硫酸鈣、亞硫酸鈣、石灰石等的混和物，煙氣中小液滴對其攜帶量的大小與其在漿液中的濃度密切相關，含有過多未反應的吸收劑(CaCO3)的漿液被煙氣夾帶，再被除霧器捕集后，會在板片上與煙氣中未除盡的SO2、O2發生反應，生成亞硫酸鈣/硫酸鈣，因過飽和而沉淀形成垢物。

3.4 吸收塔漿液過飽和度較大

當吸收塔中的漿液過飽和度超過1.4時，會形成新晶核，這樣的漿液液滴被除霧器捕集后，會在除霧器板片表面結晶、長大，直至堵塞除霧器。

有時吸收塔漿液的過飽和度較小，但煙氣含塵量較高，煙塵的吸水作用下漿液液滴中硫酸鹽的過飽和度一樣會超過1.4，引起結垢。

3.5 氧化效果不理想

當出現原煙氣SO2濃度太高、氧化風機出力不足、氧化空氣出現噴管堵塞、鼓氣點距離液面沒有足夠深度等異常現象時，氧化效果將難以保證，會產生大量CaSO3，含有大量CaSO3的液滴被除霧器捕集后，會在除霧器板片繼續被未消耗完的O2氧化，生成石膏晶體，在板片表面形成硬垢。

3.6 沖洗水壓不適或有沖洗死角

沖洗水壓力過高，易使沖洗水霧化，增加煙氣帶水量，高壓水流不斷沖擊除霧器，會降低板片的使用壽命。壓力過低，不能形成理想的水霧形狀，沖洗覆蓋率低，煙氣還會使水霧形狀發生畸變，到達除霧器表面的水壓不足，沖洗效果降低。應根據沖洗噴嘴的特性及噴嘴與沖洗表面的距離等因素來確定沖洗水壓。當吸收塔壁或橫梁上的石膏塊脫落，或沖洗水中有異物時，會堵塞沖洗水噴嘴，形成沖洗死角。另外，若設計布局不合理也會形成沖洗死角，導致干區的出現，加速結垢和堵塞的進程。

3.7 沖洗水流量、持續時間和周期不合理

沖洗水量太大會使除霧器板片中充滿水沫，造成煙氣夾帶水霧量增多，但沖洗水量太小，除霧器通道中間的截留物不易沖洗干凈，會造成結垢或堵塞。沖洗時間長、周期短，截留物難以大量滯留，有利于保持除霧器清潔。但大量沖洗水進入吸收塔可能破壞系統水平衡，給反應罐漿液濃度的控制帶來困難。

3.8 檢修工藝不理想

因第一級除霧器要除去煙氣中95%以上的霧沫，堵塞幾率大，所以第一級除霧器板片間距應考慮較寬的間距，如40 mm左右;第二級除霧器的作用是除去剩余的霧沫，必須采用板片間距更窄的除霧器，其間距應比一級除霧器小1個檔次，如25 mm左右。若將第二除霧器錯裝在第一級，則易造成結垢和堵塞，第二級除霧器也會失去其次級分離的作用。

若支撐梁、吸收塔內壁上積垢較重，而在檢修時未予清除，則投入運行因熱脹冷縮或煙、水沖刷或振動等原因而脫落，造成除霧器堵塞。

3.9 漿液循環噴淋層噴嘴部分堵塞

當塔壁上掉落的石膏塊或檢修時遺留的塊狀物被吸收塔漿液循環泵抽到噴淋管后，可能造成噴淋層噴嘴部分堵塞，大量煙氣將經由這個區域通過除霧器，造成這部分區域的除霧器煙氣流速過高，液滴夾帶嚴重，對粉塵的洗滌作用弱，粉塵夾帶量大，易形成石膏—灰混合垢物，這樣的垢層失水后堅硬而致密，將使除霧器的通道慢慢變窄，直至堵塞。

3.10 投運前和停運后未及時沖洗除霧器

脫硫系統長期停運后，除霧器板片表面已變得干燥，在投運時會吸收液滴中的水分，使漿液變得超飽和，形成新的晶核吸附在板片表面上，并長大成垢。若停運時未及時沖洗，則附著在除霧器板片上的垢會失水變成干垢，難以清除，同時使除霧器板片表面變得更加粗糙，吸收水性強，投運后將加速結垢的進度。因此，在除霧器投運前，必須用水進行沖洗，使其表面變得濕潤;在除霧器停運后，必須用水進行沖洗，使其表面變得潔凈。

3.11 吸收塔中沒有足夠的晶種

在吸收塔初次投運時，未向吸收塔中提供石膏晶種，或者提供的石膏晶種濃度不夠，則脫硫時產生的大量亞硫酸鈣/硫酸鈣會形成新的晶核，會在塔壁、橫梁上結垢。當液滴被除霧器板片捕集后，會直接附著在板片上，并長大形成垢物。

4 控制除霧器結垢速度的措施

除霧器一旦投入運行，其布置型式、結構、噴淋層和沖洗水噴嘴的間距等因素就已確定，一般不會輕易更改，而煙氣流速與鍋爐負荷密切相關，鍋爐負荷指令由電網調度下達，電廠無法掌控，要減緩除霧器的結垢速度，就必須加強運行調整、檢修維護。

4.1 保持除霧器板片的濕潤和清潔

經常保持除霧器表面的濕潤比提高在線高壓水沖洗壓力、增加水量和沖洗時間更為重要。

除霧器投入運行前和退出運行后必須及時進行水沖洗。投入運行前進行沖洗是為了保持板片濕潤，退出運行后沖洗是為了清潔除霧器表面。

在除霧器運行過程中，一般根據差壓確定沖洗頻率。有些電廠經常出現除霧器壓降測點堵塞現象，應根據以往運行經驗確定最佳的沖洗時間和沖洗周期。

4.2 保證吸收塔漿液品質

吸收塔漿液品質的好壞對除霧器板片表面的結垢速度有重要影響。過多的吸收劑、過濃的漿液、過高的CaSO3均易引發除霧器板片的結垢。

要防止加入過多的吸收劑，尤其是脫硫系統啟動時，為兼顧石膏品質，一般可將吸收塔漿液pH值控制在5.0～5.7，若此時脫硫效率不高，則考慮加入脫硫增效劑。在控制好pH值的同時，還要控制好吸收塔漿液的密度，控制依據以吸收塔設計值和脫水系統設計值的最低值作為參考，根據調試經驗確定。若運行中漿液過稠，則通過排漿降低液位、加水稀釋的方法進行控制。當發現吸收塔漿液CaSO3含量較高時，表明氧化效果不好，要及時分析、查找原因，盡快消除。要注意向初次投運的吸收塔中提供足夠的石膏晶種。當吸收塔漿液品質異常、必須進行置換時，置換后應及時向吸收塔中補充石膏晶種。對沒有煙氣旁路的脫硫系統，啟動期間要加強這方面的工作。

4.3 隨負荷調整沖洗周期

負荷的過高、過低對除霧效果和除霧器的防堵工作都有負面影響，應根據鍋爐負荷的變動情況，根據以往總結的運行經驗，縮短沖洗周期。在水平衡與維持除霧器表面清潔相矛盾時，應側重清潔，除霧器的清潔遠比節約少量的水資源重要，具體方法是先排掉部分漿液，再沖洗除霧器。

4.4 加強電除塵治理

電除塵效率的高低不但對脫硫效率有影響，而且會引起GGH的堵塞和除霧器的結垢，在電除塵效率下降時，要及時查清原因，予以消除。在振打裝置投入運行時，應及時通知脫硫運行值班員增加吸收塔漿液循環泵的數量，同時加強對除霧器的沖洗。

4.5 加強對熱控儀表的維護工作

對熱控儀表應制定定期巡視、檢查、校驗、檢修制度，加大對壓降儀表、密度計、pH計的維護工作力度，確保其準確性。

4.6 加強檢修工藝

安裝除霧器時，要清理干凈除霧器板片、支撐梁、吸收塔內壁表面的積垢，應選擇完好無損的除霧器，要注意直段朝上安裝，防止反裝。在拆除除霧器進行垢物清理后，不要將第二級除霧器安裝到第一級。要對沖洗水噴淋裝置、漿液循環噴淋裝置進行仔細檢查，疏通堵塞的噴嘴，避免出現沖洗死角，對磨損較重的噴嘴要及時更換。在封人孔門前，應先做除霧器沖洗試驗，觀察沖洗效果，調整沖洗壓力，運行中發現沖洗水門內漏應及時處理。

4.7 保證沖洗水質量

一般情況下，不可使用水質硬度高的地下水或工藝回收水作為除霧器的沖洗水，防止生成大量的亞硫酸鈣/硫酸鈣，導致板片結垢。受條件限制必須使用這些水源時，應先進行軟化處理。

在使用合格的地表水作沖洗水時，要注意檢查石灰石漿液系統沖洗水門的內漏情況，及時處理。要避免工藝水泵出口壓力低于石灰石各漿液泵出口壓力，防止石灰石漿液通過內漏的閥門進入工藝水箱，再通過除霧器沖洗水泵進入吸收塔，惡化除霧器沖洗水水質。

5 結論

上述分析結果表明，在除霧器運行過程中，應保持除霧器板片清潔和吸收塔漿液品質，隨負荷調整沖洗周期，加強檢修工藝，并保證沖洗水質量，才能有效防止除霧器結垢、堵塞的現象發生，確保脫硫系統安全、可靠運行。

［1］周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［2］郭東明.脫硫工程技術與設備［M］.北京:化學工業出版社，2007.

［3］曾庭華，楊華，馬斌，等.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化［M］.北京:中國電力出版社，2004.

Scaling and its control measure of chevron mist eliminator

JI Xiaochun
(Sichuan Huadian Yibin General Power Plant，Yibin 644000，China)

Aiming at the scaling and blockage of chevron mist eliminator in boiler desulphurization system during running，this paper introduces working principle and layout pattern of chevron mist eliminator，proposes reasons for scaling from unreasonable design，changeable velocity of flue gas，relatively high degree of supersaturation of absorption tower grout and unsuccessful oxidant effect and proposes control measures to alleviate scaling，which effectively suppresses scaling and guarantees the running of desulphurization system.

chevron mist eliminator;working principle;scaling;control

X701.3

A

1002－1663(2012)02－0131－04

2011－11－05

紀小春(1973－)，男，四川華電宜賓發電總廠化學環保專責工程師，助理工程師。

(責任編輯 侯世春)