某電廠煙氣脫硫FGD系統除霧器改進方案及效果

劉 杰

（內蒙古科技大學能源與環境學院，內蒙古 包頭 014030）

1 研究背景及改進目的

截止2003年，國內大部分運行中的電廠都未采用脫硫系統，2003年12月24日，國家環保總局頒布了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223—2003），對火力發電廠的SO2的排放濃度和排放總量明確提出了要求，要求火力發電廠煙氣中SO2的濃度不能超過400 mg/m3。2012年1月1日頒布了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223—2011），新標準更是要求火力發電廠煙氣中SO2的濃度不能超過100 mg/m3。

自2011年開始，地方環保部門對火力發電廠脫硫設施提出了新的要求，對脫硫設施的可靠性也提出了更高要求，要求綜合效率在90%以上，這就意味著脫硫效率要達到95%以上，同時脫硫投運率也要達到95%以上。

綜合效率=脫硫效率×脫硫投運率

如達不到上述要求，則會對超標排放單位征收雙倍排污費。以2011年為例，某電廠的SO2排污費一年為290萬元，且地方政府還追究了超標排放相關單位負責人的責任。

通過對脫硫系統除霧器的研究，我們找到了影響除霧器壽命和可靠性的主要原因，通過改進可以延長除霧器的壽命，提高除霧器的除霧效率和可靠性，同時還可以提高脫硫系統的效率和可靠性，減少SO2排放，保護環境，達到國家對減排的要求。

2 脫硫系統FGD結構與運行

2.1 石灰石-石膏濕法脫硫（FGD）系統

火力發電廠脫硫系統是電廠的一個重要系統，大部分火力發電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。電廠煙氣脫硫采用一爐一塔方案，鍋爐來的原煙氣由主煙道引出，經過各自的增壓風機（靜調軸流風機）升壓后，進入煙氣換熱器（回轉再生式氣換熱器，簡稱GGH）、吸收塔進行脫硫，脫硫后的凈煙氣經塔頂除霧器除霧，返回至GGH進行加熱，最后，煙氣通過煙囪排入大氣。石灰石-石膏濕法脫硫系統見圖1。

2.2 電廠煙氣脫硫采用傳統的單回路噴淋空塔工藝

單回路噴淋空塔將分布有氧化空氣管道的石灰石漿液池直接布置在吸收塔底部，塔體上部設置噴淋層（每座吸收塔3層噴淋層），從鍋爐來的原煙氣在吸收塔內進行脫硫反應，脫硫效率不可低于95%。濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫系統（FGD）除霧器布置在吸收塔上層。

圖1 FGD系統圖

2.3 FGD除霧器結構與運行

FGD除霧器布置在吸收塔上層，含硫煙氣經過反應區時，與漿液進行中和反應后形成霧滴，霧滴隨煙氣上升到除霧器區域，被除霧器除去，防止下游回轉再生式氣換熱器（GGH）和煙道被煙氣中攜帶的石灰石、石膏微粒造成結垢、堵塞及腐蝕。除霧器性能直接關系到煙氣脫硫系統能否正常運行。除霧器的主要性能參數有：①除霧性能。除霧性能可用除霧效率來表示。②除霧效率是指除霧器在單位時間內捕集到的液滴質量與進入除霧器液滴質量的比值，除霧效率是考核除霧器性能的關鍵指標。影響除霧效率的因素很多，主要包括：煙氣流速、通過除霧器斷面氣流分布的均勻性、葉片結構、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。脫硫工程用于衡量除霧性能的參數主要是除霧后煙氣中的霧滴含量。一般要求，通過除霧器后，霧滴含量在一個沖洗周期內的平均值＜75mg/Nm3。該處的霧滴指霧滴粒徑＞15 μm，煙氣為標準干煙氣。其取樣距離為離除霧器1～2 m的范圍內。目前，國內尚無脫硫系統除霧器性能測試標準，電廠主要檢測手段為檢測壓力降。壓力降指煙氣通過除霧器通道時所產生的壓力損失，系統壓力降越大，能耗就越高。除霧系統壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結構、葉片間距及煙氣帶水負荷等因素有關。當除霧器葉片結垢嚴重時，系統壓力降會明顯提高，所以通過監測壓力降的變化有助于把握系統的運行狀態，及時發現問題并進行處理。濕法脫硫系統除霧器的壓力降一般要求＜200 Pa。

圖2 除霧器

3 改進方案

3.1 研究電廠的除霧器現狀

該廠除霧器在檢修時發現主要存在以下幾個問題：

（1）除霧器堵塞嚴重，一級、二級除霧器幾乎全部堵塞，煙氣無法正常通過，煙氣阻力遠超過正常值。

（2）除霧器沖洗管道及管道支吊架部分垮塌，沖洗管道積灰嚴重，無法正常進行除霧器沖洗，這也是除霧器堵塞的一個重要原因。

（3）除霧器一共分為一級除霧器和二級除霧器，其中每層有6列，一級除霧器中間兩列已經完全垮塌，掉入吸收塔內，臨近幾列也因為積灰嚴重而有垮塌的危險。除霧器固定方式不合理，無法承受積灰帶來的重量。

（4）大部分除霧器葉片由于吸收塔內煙氣溫度過高已經變形，部分甚至老化斷裂。

3.2 除霧器改進的技術方案

（1）由于除霧器大范圍損壞，所以需考慮整體更換除霧器。首先，受原吸收塔直徑影響，根據原除霧器形式還建議采用原設計的屋脊型除霧器，有利于保證足夠的除霧面積。

（2）為了提高除霧效率，計劃將原之字形除霧器葉片改為除霧效率更高的正弦波形葉片，由原來不易沖洗的三折之字形除霧器葉片，改為易于沖洗的正弦波形葉片，同時合理調整葉片寬度與葉片之間的距離。

（3）改進除霧器支撐結構，將原除霧器的簡易扎帶形式支撐加強，改為更為堅固的卡塊緊固形支撐，使整體除霧器本體結構更為可靠，整體強度大大提高，即便有積灰在上面，也不至于垮塌。

（4）改進除霧器沖洗管道布置。原除霧器沖洗管道由玻璃鋼方管懸吊，在除霧器進行沖洗時產生晃動，不利于沖洗，同時在長時間受力情況下產生斷裂，導致沖洗管道掉落。另一方面，沖洗管道與除霧器本體距離較遠，沖洗水單位面積的壓力不夠，不利于沖洗。

（5）改進除霧器沖洗噴頭。遠除霧器沖洗噴頭霧化較好，但是口徑過大，導致沖洗壓力不足。計劃改為口徑較小，沖洗角度為90°且沖洗壓力大的噴頭。一方面沖洗壓力增大，另一方面減少了沖洗水量，可以增加沖洗次數，保證除霧器良好的除霧效果。

4 改進效果

在進行此次改進的一年里，經過改進后的除霧器運行情況良好，未發生堵塞現象，除霧器壓差正常，除霧效果良好。在一年時間內電廠利用兩次小修機會，對該除霧器進行檢查，發現除霧器部分葉片僅有薄層水垢，屬于正常現象，不影響除霧器運行。至此，本次改進圓滿成功。不僅節省了檢修的人力物力，而且保證了脫硫系統的正常運行，經濟效益、社會效益明顯。

[1]石俊.火電廠濕法煙氣脫硫系統除霧器研究.內蒙古石油化工.2008，5:20-22.

[2]呂留根.脫硫除霧器沖洗噴嘴性能指標優化.西南大學學報，2010，12：57-61.

[3]禾志強.石灰石-石膏法脫硫系統除霧器堵塞研究.鍋爐技術，2010，1：77-80.