LQ-PB-1MEV27/30除霧器
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人氣：2634 發布時間：2015-11-24 16:23 關鍵詞：MEV27/30除霧器 產品型號：LQ-PB-1MEV27/30 應用領域：大氣控制 產品價格： 想了解更多產品詳情，請 |
1 “石膏雨”成因分析
“石膏雨”包含了“石膏”和“雨”兩層含義。“石膏”指的是石膏漿液；“雨”指的是凈煙氣中飽和水形成的并降落在煙囪附近的冷凝液滴。
1.1 “石膏”的成因
“石膏”是煙氣中夾帶的石膏漿液隨煙氣排放落到地面形成的。脫硫裝置凈煙氣中的石膏漿液主要來源于吸收塔噴淋層噴嘴霧化后的細小液滴，石膏漿液經噴嘴霧化后霧滴直徑一般在920 μm左右，經碰撞后會產生少量直徑在15 μm左右的霧滴。霧滴在經過除霧器后，直徑不小于22 μm的霧滴去除率一般為99.99%，直徑15~22 μm的液滴去除率為50%，15 μm以下的霧滴無法攔截，因此凈煙氣中有一定量的石膏漿液是必然的。但是如果煙氣在除霧器處的流速超過設計值，除霧器的效果將大大降低，甚至失效，除霧器也會在高速的煙氣下發生二次攜帶現象，大量的石膏漿液將會隨煙氣被帶入煙囪，形成凈煙氣帶漿現象。“石膏”的形成與多方面的因素有關，主要包括除霧器的除霧效果、吸收塔的設計、運行操作等。
1.2 “雨”的成因
“雨”就是凈煙氣中冷凝液，是由于煙氣排放過程中溫度降低、煙氣溫度與環境溫度溫差大及環境氣壓低等原因，煙氣中的水達到過飽和狀態，水蒸氣變成冷凝液落到地面形成的。
對于無GGH脫硫裝置，吸收塔出口凈煙氣溫度一般在50 ℃左右，由于脫硫后的凈煙氣無再熱設備，凈煙氣在流經煙道和煙囪過程中，溫度有不同程度降低（通常溫度降低1~2 ℃），凈煙氣中帶有的飽和水隨著煙溫降低冷凝并析出。雖設有冷凝液收集裝置，但煙囪內的冷凝液也極易被高速流動的煙氣帶出而形成“雨”落到地面。這是由于我國在煙囪流速的設計上與
歐美等國家有所不同造成的。我國的煙囪設計規程中規定：煙囪內的煙氣流速一般控制在18~20 m/s，歐美等國家煙囪的設計流速與煙道的設計流速相近，一般控制在15 m/s 左右，煙氣流速低，煙囪內的冷凝液不易被煙氣帶走，而是順著煙囪壁流下，在低點處收集。因此，煙氣因溫度降低析出冷凝液、高的煙氣流速將冷凝液帶出是導致無GGH脫硫裝置形成“雨”的主要原因[3]。“雨”形成的另外一個原因是環境因素的影響。通常情況下，環境氣溫及氣壓低會造成“雨”的出現。與未脫硫的原煙氣直排相比，脫硫后的凈煙氣在抬升高度及擴散能力方面相對較差，因此當脫硫后煙氣從煙囪排出時，由于煙溫與環境溫度相差較大，煙氣來不及擴散，煙氣中的飽和態水遇冷變成過飽和狀態，最終成為冷凝液落到地面形成“雨”，煙氣排放溫度與環境溫度相差越大，越容易形成“雨”[4-5]。
2 “石膏雨”問題的解決對策
2.1 優化脫硫系統設計
從前面的“石膏雨”的成因可以看出，在設計上采取合理的措施，“石膏雨”是可以有效避免的。系統設計上主要考慮入口煙氣量與設計參數的偏差、煙氣流速的大小、除霧器的選型及液氣比等方面。
2.1.1 分析煙氣脫硫入口煙氣量與設計參數的偏差對某電廠出現“石膏雨”現象進行分析發現，其煙氣脫硫（flue gas desulfurization，FGD）進口煙氣參數及煤質發熱量與設計值相差較大，設計煤質低位發熱量約為23.446 MJ/kg，而入爐煤的低位發熱量為20.515~22.609 MJ/kg，導致在300 MW負荷時煙氣流量增加，FGD入口煙氣溫度比設計值高出20~38 ℃，同時吸收塔內煙氣流速有時達到5 m/s，超出設計值的3.9 m/s，故系統實際運行工況超過設計值，“石膏雨”現象較嚴重。實際運行煙氣量與設計值是否有較大偏差，這點需要明確，以便清楚地了解FGD系統運行工況和設計工況之間的偏差。
主要應考慮以下2 方面：
（1）若煙氣量沒有偏差，則在出口排放濃度達標的情況下降低噴淋量，使出口煙氣抬升；
（2）若煙氣量有偏差，則需要進行核算除霧器的
流速是否滿足要求，若除霧器的流速不能滿足要求，則相應地調整除霧器的運行工況。
因此，在脫硫系統設計時，實際燃燒煤質應在設計值范圍內，以保證FGD系統在其設計工況下穩定運行。
2.1.2 選擇合適的煙氣流速
煙氣流速是“石膏雨”形成的一個重要原因，因此在設計時，塔內煙氣流速應該綜合多方面因素，設計合適的流速，才能避免出現“石膏雨”。吸收塔設計煙氣流速一般為3.5~4.1 m/s，除霧器的設計流速應稍高于吸收塔設計流速。吸收塔流速高，煙氣中所攜帶的漿液液滴將增多，除霧器的負荷增大，導致“石膏雨”出現，因此，吸收塔的流速不能設計過高。另外，在吸收塔流速的設計上還應考慮有足夠的裕量。通常情況下，機組經過一段時間運行后，系統漏風率將會增加，鍋爐的熱效率會有所降低，而煤耗則會上升或煙溫調高，兩者的這種變化將使脫硫裝置入口煙氣量增大，造成塔內煙氣流速提高；因此，在設計上應有足夠的裕量[6]。此外，對于無增壓風機、無GGH、無旁路的“三無”脫硫裝置，吸收塔煙氣流速的設計還應該與之結合起來考慮，由于無旁路，一旦出現“石膏雨”，將導致機組停運，降低脫硫裝置的可靠性。因此，“三無”脫硫裝置塔內煙氣流速不宜設計過高，并應留有足夠裕量，一般應低于3.8 m/s。
2.1.3 選擇合適的除霧器類型
平板式除霧器設計流速一般在3.5~4.5 m/s 之間。屋脊式除霧器設計流速比平板式除霧器高，一般為3.8~7 m/s，屋脊式除霧器對煙氣流速的適應范圍更寬，煙氣通過葉片法線的流速要小于塔內水平截面的平均流速，即使塔內煙氣流速偏高，在通過除霧器時，由于流通面積增大而使得煙氣流速減小，減少煙氣帶漿；另外，屋脊型除霧器的結構較平板型除霧器更穩定，可以耐受的溫度較高。對于“三無”脫硫裝置，為提高其可利用率，宜選用能有效減少漿液夾帶和安全性更好的屋脊式除霧器。在設計除霧器沖洗系統時要考慮的因素包括沖洗面選擇、沖洗水壓力、沖洗強度、噴嘴角度、沖洗頻率、沖洗水水質等。噴嘴入口壓力高，噴出漿液中小粒徑的比例增多，易形成“石膏雨”，因此在設計上對漿液循環泵至噴嘴入口處的管道、噴淋層及管件等沿
程阻力應詳細計算，確定準確的循環泵揚程，保證噴嘴的霧化效果。
2.1.4 采用較小液氣比
液氣比是指單位時間內吸收塔循環漿液量與吸收塔出口煙氣的體積比。脫硫系統的液氣比是保證煙氣中SO2、SO3及煙塵有效吸收的關鍵指標之一，足夠的液氣比是保證脫硫效率的前提，吸收塔的液氣比宜控制在13~18 L/m3之間。液氣比也不能設計過高，太高的液氣比會使煙氣中的液滴夾帶量增多，同樣會增大除霧器的負荷。因此在保證脫硫效率的前提下，液氣比越小越好。
2.2 煙囪內筒型式的設計
2.2.1 “濕煙囪”內筒型式的改進“濕煙囪”定義為用以排放飽和且全部清潔過的煙氣的煙囪。目前電廠一般將采用濕法脫硫工藝、取消GGH 時的煙囪稱為“濕煙囪”。對于濕煙囪的設計，為盡可能減少從煙囪排放出去的液體并引起煙囪降雨及環境污染，最有效的處理措施是濕煙囪內能有效地收集煙氣帶入的較大液滴及防止煙囪內壁上的液體被二次攜帶，為此要求內筒形線及內襯表面應盡可能地平滑，煙囪排煙筒內煙氣流速不得超過酸液液膜撕裂的臨界流速，該臨界流速與內襯表面的粗糙度有關。為此，綜合國內規程以及歐美國家的設計標準，煙囪筒內流速一般按18~20 m/s 取值，考慮實際運行中煤質的變化情況，流速宜取下限值。某工程每臺鍋
爐吸收塔出口凈煙氣量為1 418 243 m3/h（額定工況），煙道內筒直徑取7.4 m，流速為18.32 m/s。煙囪總高度210 m，為滿足環保對煙囪出口流速的要求，煙囪內筒在202 m高處設置變徑，煙囪內筒直徑由7.4 m收縮至6 m，變徑管長度6 m，煙囪頂部留2 m的直段。煙囪內筒由“直筒型”改為“直筒型+出口收縮段”型式設計，這樣可以減少煙流下洗，便于煙氣擴散，避免凈煙氣冷凝液在煙道或煙囪里面沉積，同時在單臺機組運行時，煙道與煙囪入口位置為微負壓狀態，還可有效避免運行中的煙氣串風現象。此方案的實施應在設計時綜合考慮其經濟性和可行性。
2.2.2 煙囪內筒設置積液槽
以某電廠為例，其吸收塔出口凈煙氣溫度約為50 ℃，根據計算，若煙氣溫度降低1 ℃，將有7.4 t/h冷凝水析出，降低2 ℃則有14.4 t/h 冷凝水析出，可見煙氣因降溫而析出水量非常大，因此無GGH脫硫裝置在煙道及煙囪內筒低點處都應該設置足夠的排水裝置。因此，為及時排出冷凝液，防止酸液的二次攜帶，對采用鋼內筒的煙囪的酸液排出設計建議采用圖1（煙囪底部不設置排灰斗）所示的型式。由于煙囪底部的淤積物中含有酸液、灰塵、吸收塔逃逸的漿液等，淤積物的粘度較大，可能造成酸液排出管的堵塞和結垢，必要時煙囪底部的積液槽或灰斗處應設置沖洗管道和沖洗噴嘴。 
2.3 運行操作中的注意事項
為了保證脫硫裝置與機組同步運行，提高裝置的可利用率，除了在設計和設備選型上采取措施外，運行操作也要有所提高，操作上要精細、合理，及時發現問題和處理問題，才能有效避免煙氣帶漿現象的發生，從而保證FGD裝置的正常運行。
2.3.1 除霧器壓差
在操作過程中，除霧器壓差是一個重點關注的參數。除霧器壓差一般為100~150 Pa，壓差增大，會形成“石膏雨”。除霧器壓差增大是因為堵塞造成的，堵塞的原因有多種，如：煙氣流速高、漿液pH值高、液氣比高等都會造成除霧器堵塞，當發現除霧器堵塞，首先要正確判斷堵塞的原因，然后采取合理的處理措施。
2.3.2 除霧器沖洗水
除霧器沖洗水是保證除霧器壓差的主要手段。沖洗效果的好壞取決于沖洗水量、沖洗周期、沖洗壓力。沖洗水量及沖洗周期與機組負荷、煙氣溫度有關，機組負荷高所需沖洗水量大，因此機組負荷發生變化時，沖洗水量及沖洗周期應隨之調整。沖洗壓力是保證沖洗水量的關鍵參數，不隨機組負荷變化[11]。
2.3.3 pH值
pH值高對“石膏雨”的形成有一定的影響。正常工況下，pH 值應控制在5.6~5.8 范圍內，漿液pH 值高，能提高脫硫效果，但高的pH值也會帶來負面的影響。由于pH值高，漿液中碳酸鈣濃度增大，易在系統表面結垢，會造成除霧器的堵塞，因此，漿液pH值應在設計值范圍內操作，在操作過程中不宜以提高pH值來提高脫硫效率。
2.3.4 漿液密度
脫硫裝置中漿液密度會隨石灰石中的碳酸鎂含量變化，一般情況漿液密度控制在1.15 kg/L，所對應漿液固含量在20%左右。漿液密度高，漿液的粘度會有所提高，易附著在除霧器表面導致結垢，因此在操作時，漿液密度應控制在設計范圍內。
2.3.5 運行調整
“石膏雨”現象多出現在鍋爐高負荷運行期間，這與煙氣流量有關。當機組帶大負荷時，在保證鍋爐正常燃燒用氧前提下，適當減少風量，控制爐膛負壓與升壓風機壓力，降低煙氣流量與流速。
3 結語
“石膏雨”是濕法脫硫系統運行中的一個實際問題，應采取必要的技術措施進行解決。在FGD系統設計和運行中，通過優化設計、選擇合適的設備、加強運行操作等，可在很大程度上解決“石膏雨”問題。
