垃圾焚燒發電廠噴霧塔積灰原因分析與改造

趙巧榮

（重慶豐盛三峰環保發電有限公司 重慶 401338）

1 概況

重慶豐盛三峰環保發電有限公司共4臺600t/d垃圾焚燒爐，脫酸采用SDA旋轉噴霧脫酸工藝，設計為一爐一塔，處理煙氣量為95000Nm3/h，噴霧塔入口煙氣溫度為210℃，工況煙氣量約為168000m3/h。

噴霧塔采用順流旋轉噴霧塔，噴霧塔頂部正中心配置一臺旋轉霧化機，煙氣自噴霧塔頂部側面進入，順流向下的煙氣與高速旋轉噴射出的石灰液滴發生碰撞，繼而發生化學反應，生成固體產物；另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑，使之不斷干燥，在塔內脫酸反應后形成的產物為干粉，其部分在塔內分離，由錐體出口排出，另一部分隨脫酸后煙氣進入除塵器收集。

2 發現問題

自2012年投運以來，噴霧塔積灰情況十分突出，已嚴重影響到環保設備穩定運行，存在巨大環保隱患，也增加了現場維護檢修工作量。

為適應當前日益嚴格的環保要求，噴霧塔霧化機噴漿濃度逐步提高，噴射流量3m3/h左右，噴霧塔入口煙道及筒體積灰情況加劇。高濃度大流量噴射石灰漿液，運行一段時間后，入口煙道積灰擴大，繼而造成噴霧塔布風板部分堵塞，煙氣阻力增加，煙氣排放濃度存在超標風險，只能降低負荷以滿足環保排放要求。同時，停爐檢修頻率增加，給生產造成較大損失，改造迫在眉睫。

3 問題分析

原因一：增大噴漿濃度和噴漿量是造成噴霧塔堵塞的原因之一。噴漿濃度和噴漿量增大后，液滴粒徑偏大，霧化效果變差，由于氣流分布不均，造成石灰漿液不能與酸性氣體充分接觸反應，脫酸效率下降；部分漿液由于霧化效果差，來不及蒸發干燥，滴落至噴霧塔下端，造成錐斗板結，結塊結垢持續增加，繼而堵塞下灰口，影響正常下灰。

原因二：流場不均，是造成布風板前段煙道底部積灰的主要原因。立管處急彎90°彎頭直徑為2200mm，按照煙氣量95000Nm3/h、煙氣溫度210℃計算，彎頭處流速12.3m/s；彎頭后直段長度2700mm，再經過方圓接變為2400mm×1400mm，噴霧塔入口處流速為14m/s，流速接近該溫度下煙道流速上限；流體經過90°彎頭后流線突變，流線發生彎曲，由于慣性的作用，流體大量涌向外側，從而導致煙道上部和中下部流體的速度相差較大，下部氣流流速較小，容易出現灰分顆粒的沉降，而上部氣流流速較大，與煙道壁發生劇烈摩擦，大幅降低煙道使用壽命，又造成大量的管道沿程能力損失。由于彎頭段內外側壓力相差顯著，導致大量二次流產生，造成大量的煙道能力局部損失。

煙氣主流與管壁碰撞折射，使煙道內流場非常不均勻。煙氣流速在逐漸增加，而彎頭、整流段、方圓接內部均無設置導流板，造成煙氣慣性加速沖向噴霧塔中心，造成噴霧塔入口段煙道底部為旋渦死角區。由于煙氣流速為14m/s，速度較快，而入口煙道為105°向下傾斜，流體在下部煙道側產生向心力，形成負壓區，這使得一部分煙氣出現回流，回流煙氣攜帶噴霧塔霧化機噴射的液滴，在旋渦區降速、沉積。如圖所示，旋渦區煙氣流速低，故出現粉塵堆積。

當粉塵堆積不斷擴散到布風板，繼而堵塞布風板小孔，嚴重影響煙氣通過，干擾塔內流場分布，影響脫酸效率。

4 解決問題的措施

（1）鍋爐出口上升段煙道設有90度彎頭，彎頭后直段距離L=2700mm，煙道直徑為 b=2200mm，彎頭彎曲半徑 Rw=3360mm，R=2250mm，Rn=1140mm，R/b=2250/2200=1.02，Rn/b=0.52；屬非典型的急轉彎頭，流場分布不均，流場擾動較大，存在偏角，彎頭內側末端存在約1/5空流區域，故需增加導流板處理。導流板的增加，將減小內外側煙氣速度分布的差異，在一定范圍內，合理增加導流板會改善流場分布，降低能量損失和壓降，煙氣速度差異縮小，甚至趨于均勻。如果進一步增加導流板，隨著阻力的增大，壓差和能量損失不會繼續減小，反而會增大。本次改造選擇90°彎頭內增加兩道導流板，并采取導流板尾部直板延伸；

（2）90度彎頭內部增設兩道導流板，使得煙道彎頭外側流場更加通暢，導流板尾部增加直段300mm，導流板間距740mm。導流板尾部直板的增加抑制了導流板尾部對速度場的擾動，消除了向心力，即起到引流的作用，又減小煙氣離開彎頭處的徑向速度，從而有效的減小負壓區，噴霧塔入口速度分布趨于均勻；

（3）煙道方圓接后端噴霧塔入口段增設導流板，三道導流板均分布置于噴霧塔入口段，導流板傾斜設置傾角度15°，導流板和噴霧塔入口段煙道底部保持平行，導流板長度300mm，保證進入噴霧塔的煙氣均勻，流場合理。此導流板的增加將原有旋渦回流區域破除，通過煙氣的自掃能力也可避免煙道底部積灰。

導流板安裝圖

未增加導流板前煙道流場速度分布圖

結語

增加導流板后煙道流場速度分布圖

通過對4臺噴霧塔入口段煙道改造，進行增設導流板及其他輔助措施，有效使得噴霧塔入口流場趨于均勻，煙道及噴霧塔內部達到基本不積灰的效果。由于導流板引流的作用，降低了煙氣動能損失，抵消了增加導流板對煙氣阻力的增加，全系統阻力值并無明顯變化。

通過流場優化，避免因霧化效果降低后造成結垢和積灰，保證了可靠的脫酸效率，降低了脫酸劑消耗量，同時避免因積灰堵塞清理以及霧化機維護帶來的勞動強度增加。