脫硫管束式除塵器結垢堵塞原因分析及對策

文_盧志飛 淮浙電力有限責任公司鳳臺發電分公司

1 系統概述

某電廠一期1、2 號機組容量為2×630MW，2016 年實施煙氣超低排放改造，脫硫系統采用三層標準噴淋層+一層交互噴淋層+旋匯耦合器+塔外漿池技術,除塵系統采用電袋復合除塵器+管束式除塵器技術，原電除塵器改造為電袋復合除塵器，將吸收塔除霧器更換為管束式除塵器。二期3、4號機組容量2×660MW，2015 年實施煙氣超低排放改造，脫硫系統采用四層標準噴淋層+旋匯耦合器技術，除塵系統采用靜電除塵器+管束式除塵器技術，將電除塵器高頻電源升級，將吸收塔除霧器更換為管束式除塵器。吸收塔具有高效協同脫除技術，綜合除塵效率不小于80%。改造后，煙氣在吸收塔內經過旋匯耦合器、噴淋層、管束式除塵器除去煙塵、水霧后，經煙囪排入大氣，滿足煙氣超低排放要求。

每臺機組管束式除塵器配置一套沖洗水系統，每個管束筒體均在中間合理布置沖洗噴嘴，沖洗噴嘴采用實心錐型式，采用PP 材料制作，具有良好的霧化狀態和防堵措施，確保整個管束式除塵器表面均能被沖洗到，保證煙塵和石膏能自由流動到脫硫吸收塔塔內。

2 管束式除塵器的工作原理

管束式除塵器通過在吸收塔頂部加載除塵管束替代原除霧器，煙氣進入吸收塔經噴淋層后進入管束式除塵器，產生高速離心運動，在離心力作用下，霧滴和粉塵被壁面的液膜捕獲，實現深度脫除，粉塵超低排放的目的。

管束式除塵器由管束筒體和多級增速器、旋流子分離器、匯流環及導流環組成，主要是脫除漿液液滴和塵顆粒。煙氣通過旋流子分離器和增速器，經過加速后的氣流高速旋轉向上運動，氣流中的細小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離，向筒體壁面方向運動。而高速旋轉運動的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個旋轉運動的液膜層。從氣體分離的細小霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉，實現細小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。氣體旋轉流速越大，離心分離效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，運行阻力越大，越容易發生二次霧滴的生成；因此采用多級分離器，分別在不同流速下對霧滴進行脫除，保證較低運行阻力下的高效除塵效果。

3 管束式除塵器結垢堵塞原因分析

在脫硫吸收塔中結垢堵塞現象十分普遍，經過脫硫后的凈煙氣中含有大量的固體物質，在經過管束式除塵器時多數以漿液的形式被捕捉下來，因沖洗水無法全面覆蓋或沖洗水量不足，會使殘留顆粒物迅速沉積下來，逐漸失去水分而成為石膏垢。石膏垢逐漸增多，造成管束式除塵器結垢、堵塞等故障發生，引起煙氣流通面積減小，流速增加，進而造成管束式除塵器差壓升高，增加引風機的出力，增加電耗，甚至會引起風機的失速現象，影響機組的安全性和可靠性。

3.1 沖洗效果差

3.1.1 沖洗水量不足

沖洗水量通過控制沖洗頻率來調整，沖洗可自動順控進行也可人工手動來控制。一般為順控控制，設置每3h 為一個周期，按順序逐個打開電動閥進行沖洗，每個通道沖洗150s。如果管束式除塵器差壓異常，則需要人工手動控制，通過縮短沖洗時間間隔，增加每只閥門沖洗時間，直至管式除塵器差壓降至正常范圍。

但是沖洗水量受脫硫吸收塔液位和煙氣流量制約，如果吸收塔液位較高時，容易引起沖洗順控被中斷或者沖洗順控未按規定執行，運行也未通過手動及時調整，就造成沖洗頻次不夠和水量不足。

3.1.2 沖洗水管斷裂

沖洗水管布置在管束式除塵器下部，管道和連接軟管為PP 材質，我廠一、二期沖洗母管分別有11、14 個通道，連接軟管有950 多根。如果沖洗水管或連接軟管斷裂，容易造成沖洗水壓不夠或沖洗不均。

原因：①PP 材質運行時間長后存在老化現象；②沖洗水閥采用蝶閥，在開啟時也存在水錘現象；③在人工清理葉片結垢時，因空間狹窄，也存在軟管和接頭磕碰現象；④沖洗水壓力過高，導致螺紋連接處極易脫開；⑤沖洗水管無法進行水壓檢查，檢修后只能靠人工肉眼檢查，發現隱患問題難度較大。

2020 年3 號機組一根沖洗水母管與吸收塔塔壁304 不銹鋼法蘭連接發生漏水，原因為沖洗水閥打開時膨脹節緩沖力不夠，造成沖洗水母管連接端口產生裂紋。經過焊補和堵漏運行一段時間后，接口強度降低又發生斷裂。多次發生后，漏水引起吸收塔區域漏水結冰，最后停運本母管沖洗。在機組停運檢查時，發現本列母管對應的管束式除塵器底部葉片基本結垢堵死。

3.1.3 沖洗水質差

目前，脫硫吸收塔沖洗水取自工藝水，水源一般使用冷卻塔回用水，水質比廠區工業水稍差。如果過濾器故障或未定期清理，也容易導致沖洗水噴嘴堵塞，沖洗效果差。

3.2 煙氣品質差

3.2.1 石膏漿液中亞硫酸鈣含量偏高

當吸收塔PH 值控制不當、氧化不充分或原煙氣中二氧化硫含量大幅增加時，漿液中生成的亞硫酸鈣將大大增加，更容易粘在管束式除塵器下部，亞硫酸鈣會與硫酸鈣同時結晶形成軟垢，后慢慢被氧化，最終轉變為石膏垢。

3.2.2 煙氣流速降低

當機組長期低負荷時，煙氣流速較低，不利于管束式除塵器氣液分離，造成離心分離效果下降，液滴隨煙氣緩慢粘結在管束式除塵器內部。

3.2.3 煙氣含塵量增大

當電除塵故障或除塵效率下降時，吸收塔入口煙氣含固量增加，造成凈煙氣中攜帶固體顆粒量也大大增加,其粘性較強，飛灰粒徑小。若按正常的沖洗周期和沖洗水量，這些固體顆粒物難以完全清除。

3.3 測量不準

壓力變動器測點取樣孔未執行定期檢查和水沖洗，造成取樣孔堵塞。或者壓力變送器本身故障，造成測量誤差大，差壓高報警。管束式除塵器差壓通過設置的上、下2 套壓力變送器相減計算得到，由于吸收塔直徑較大，所測量的差壓也存在一定的誤差和滯后。

3.4 吸收塔流場不均勻

我廠吸收塔采用的是脫硫除塵一體化高效協同脫除技術，停機檢查發現旋匯耦合器存在葉片堵塞或者周邊封板掉落現象，造成吸收塔流場的不均勻，導致管束式除塵器入口煙氣攜帶液滴量差異較大，當煙氣攜帶液滴超出處理能力時，會造成除塵效果不佳，導致堵塞發生。

4 管束式除塵器結垢堵塞對策措施

4.1 運行管理措施

①控制吸收塔PH、液位、密度、氧化風量在合理范圍內，根據實時原煙氣SO2含量實時調整，嚴禁原煙氣SO2濃度長期超過脫硫系統設計值。②加強電除塵器運行狀況監視，及時調整高頻電源出力，保證吸收塔入口粉塵在允許范圍內。如果電除塵出現多個電場故障跳閘，就需要吸收塔多啟動一臺漿液循環泵來降低出口含塵量。③運行中每班應嚴格執行管束除塵器沖洗定期工作，保證吸收塔系統的水平衡，防止因吸收塔液位高而影響管束式除塵器的正常沖洗。④嚴格控制管束除塵器前后差壓在350Pa以內，條件允許的情況下可多沖洗。根據實際運行經驗值制定機組各負荷對應的差壓，偏差較大時進行手動沖洗。手動對管束除塵器沖洗時，要求逐個進行，不得跳躍遺漏。在機組啟停操作過程中應加強沖洗。⑤定期檢查管束除塵器沖洗水壓是否正常、沖洗水閥門是否內漏，以保證沖洗的有效性。⑥盡量啟動吸收塔下層噴淋對應的漿液循環泵，增大液滴沉降能力，減少進入管束除塵器的液滴。

4.2 檢修維護措施

①運行中加強管束除塵器沖洗水系統的維護，確保沖洗水系統能可靠投運。②定期對壓力變送器取樣管路進行水沖洗，防止取樣管路堵塞造成差壓波動大。③定期對沖洗水過濾器進行反沖洗和清理。④將管束式除塵器和旋匯耦合器結垢堵塞檢查列為機組停運重要工作，在C 級以上等級檢修時，安排對管束式除塵器和旋匯耦合器進行結垢清理，對沖洗水連接管斷裂情況進行檢查和更換。檢修后對沖洗管道試漏檢查，調整沖洗水壓，并檢查沖洗效果。

5 結語

通過管束式除塵器結垢堵塞的原因分析，只要從運行管理和設備維護兩方面入手，加強日常運行監控,精心維護設備,優化運行方式,提高管束式除塵器的重視程度，通過總結經驗不斷完善相關措施，堵塞結垢問題是基本上可以解決。