濕法脫硫除塵器的設(shè)計(jì)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

發(fā)布日期：2017-12-10 15:45

濕法脫硫是在脫硫除塵器內(nèi)噴淋堿性液體（或漿液）除去煙氣中二氧化硫，是目前常用的脫硫方法。
霧化器是濕法噴淋脫硫過程中的核心部件，其合理的設(shè)計(jì)布置和操作不僅能夠使吸收液有效霧化，極提高氣液兩相的接觸面積，同時(shí)也能夠充分利用塔體空間，減少系統(tǒng)堵塞和帶水現(xiàn)象，延長霧化器使用壽命。
在135MW機(jī)組的脫硫設(shè)計(jì)過程中，要求機(jī)組脫硫效率為95%，采用空塔噴淋石灰漿液脫硫，主要成分Ca（OH）2。石灰漿液從儲(chǔ)槽用泵輸送到脫硫液罐，分析化驗(yàn)其有效成分含量，以確保脫硫液有效成分的濃度。本工程吸收塔包括吸收塔內(nèi)噴淋層、噴嘴、除霧器、煙氣入口和煙氣出口的位置，優(yōu)化PH值、液氣比、煙氣流速等性能參數(shù)。
1 濕法噴霧脫硫
1.1濕法噴霧脫硫工藝
該脫硫工藝為煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)增壓送入脫硫系統(tǒng)，F(xiàn)GD裝置配備合適的擋板，確保煙氣脫硫系統(tǒng)的旁路操作，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。脫硫懸濁液通過噴嘴形成細(xì)小液滴在吸收塔中分布，提高有效接觸界面。煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)和換熱后，從吸收塔下部洗滌區(qū)進(jìn)入，在塔內(nèi)逆向上升與噴淋下降的石灰液滴反應(yīng)；脫硫后的煙氣從塔頂部排出。為達(dá)到較好的除霧效果，吸收塔內(nèi)安裝兩級(jí)除霧器，脫除煙氣夾帶的液滴；為了減少吸收塔阻力，采用空吸收塔噴淋，脫硫液由循環(huán)泵送至噴嘴。噴嘴采用針對(duì)液-固混合懸濁液的O霧化器，耐磨損、不易堵塞，能有效霧化懸濁液，產(chǎn)生細(xì)小液液滴。
本項(xiàng)目吸收塔為圓柱形，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)襯玻璃鱗片。吸收塔配置3臺(tái)循環(huán)泵，每臺(tái)泵對(duì)應(yīng)1層噴淋層，保證每個(gè)噴嘴壓力基本相同，泵的揚(yáng)程分別為15.5、17.5、19.5m。
1.2濕法脫硫霧化器
霧化器是把液體分散成液滴的有效設(shè)備，根據(jù)噴霧狀態(tài)分為空心錐形噴霧和實(shí)心錐形噴霧。空心錐形噴霧為圓形淮滴環(huán)，被霧化液體通過進(jìn)液口與旋流腔（或通過一個(gè)緊靠噴嘴上游）的內(nèi)部開槽葉片形成。實(shí)心錐形噴霧覆蓋區(qū)域?yàn)橐煌耆錆M液滴的圓形，通常利用內(nèi)部葉片使液體在離開噴嘴口之前能夠形成湍流。
霧化效果的決定因素不僅與霧化器結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與液體的性質(zhì)和操作參數(shù)有關(guān)。液體的性質(zhì)主要包括液體的密度、粘度、溫度、表面張力等。在噴霧中，液體密度主要影響噴霧噴嘴的流量。液體粘度是影響噴霧形成的主要因素，它在較小程度上也影響流量。高粘度液體與水相比需要較高的下限壓力才能形成一種噴霧形狀并產(chǎn)生狹窄的噴霧角度。溫度的改變影響粘度、表面張力和密度，從而影響噴霧性能。表面張力主要影響O小工作壓力、噴流角度和液滴大小，表面張力的影響在低壓工作狀態(tài)下比較明顯；較高的表面張力減小噴流角度，對(duì)空心錐形噴霧噴嘴影響尤甚。
影響霧化器的主要操作參數(shù)有液體流量、噴霧沖擊力。噴嘴流量因噴霧壓力而異，它隨噴霧壓力的增大而增大。噴霧沖擊力是噴霧對(duì)目標(biāo)表面的沖擊，取決于噴霧形狀分布和噴霧角度。對(duì)于特定噴噴霧形狀分布，噴霧沖擊力隨著噴霧角度的增大而減小；對(duì)于不同類型的噴霧形狀分布，給定相同的噴霧角度時(shí)，空心錐形噴霧沖擊力大于實(shí)心錐形噴霧。在給定的噴霧條件下，所有噴霧液滴并非一樣大小，通常采用體積中位數(shù)直徑或全積-表面積直徑描述噴霧液滴。噴霧液滴直徑是評(píng)價(jià)脫硫霧化器效果的主要指標(biāo)。
1.3濕法脫硫除塵器噴嘴的布置
1.3.1脫硫噴嘴的平面布置
噴霧理論覆蓋范圍 是由噴霧夾角和噴霧截面距噴嘴距離決定，該數(shù)值是假設(shè)噴霧角在整個(gè)噴霧距離中保持不變的條件下計(jì)算得出。在實(shí)際噴霧中，有效噴霧角度因噴霧距離而異；當(dāng)液體比水粘時(shí)，形成的噴霧角度相對(duì)較小，其角度取決于粘度、噴嘴流量和噴射壓力。根據(jù)一般設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在濕法噴霧脫硫除塵器內(nèi)，每個(gè)噴嘴噴霧覆蓋區(qū)域應(yīng)相互重疊1/3-1/4，能夠獲得一個(gè)噴霧均勻分布的效果。
在霧化器塔盤的平面布置中，靠近塔壁的噴嘴軸線向內(nèi)傾斜一定角度，減少脫硫液噴淋在壁面上，提高液滴的有效利用率。噴嘴采用碳化硅或鈦材料制成，噴淋管道為FRP，具有良好的耐腐、耐磨性能。在吸收塔進(jìn)口處設(shè)置一套短管噴淋系統(tǒng)，包括噴淋泵、噴嘴和管道系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)噴淋泵，1開1備。
噴淋組件及噴嘴的平面布置保證液霧均勻覆蓋吸收塔的橫截面。每一噴霧層由帶連接支管的母管、溶液分布管道和噴嘴組成。噴淋區(qū)域平面布置如圖所示。

1.3.2噴霧脫硫除塵器的立面布置
濕法噴霧脫硫除塵器內(nèi)一般布置3層組合霧化器塔盤，2開1備。塔般層之間的距離根據(jù)霧滴的有效噴射軌跡及滯留時(shí)間確定，液滴在此處與煙氣接觸，SO2通過液滴表面被吸收。在空間布置中還必須使煙道氣進(jìn)口有一定向下傾斜坡度，從而保證煙氣的停留時(shí)間和分布均勻。
在噴霧脫充塔內(nèi)，除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴，該系統(tǒng)組為：二級(jí)除霧器、配備沖洗水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)（包括管道、閥門和噴嘴等）。二級(jí)除霧器系統(tǒng)為1臺(tái)在下部的第一級(jí)粗除霧器和1臺(tái)在上部的第二級(jí)細(xì)除霧器。
第一級(jí)粗除霧器葉片間隙稍大，分離上升煙氣所攜帶的較大液滴。上方的第二級(jí)細(xì)除霧器葉片距離小，分離上升煙氣中的微小液滴和除霧器沖洗水滴。煙氣流經(jīng)除霧器時(shí)，由于慣性作用，液滴被擋板截留。被滯留的液滴由于含固體顆粒，因此擋板存在結(jié)垢的可能性，為保證煙氣通過除霧器時(shí)的壓降不超過設(shè)定值，應(yīng)定期進(jìn)行在線清洗。為此，設(shè)置定期清潔設(shè)備，包括噴嘴系統(tǒng)。
一級(jí)除霧器的上下兩面和二級(jí)除霧器的下面布置有沖洗噴嘴，正常運(yùn)行時(shí)在下層除霧器的底面和頂面，上層除霧器的底面自動(dòng)按程序輪流清洗各區(qū)域。除霧器沖洗可根據(jù)煙氣負(fù)荷、除霧器兩端的壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)沖洗的頻率。噴霧脫硫除塵器設(shè)置2臺(tái)除霧器沖洗水泵，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，流量為30m3/h，揚(yáng)程為30m。除霧器沖洗水泵的選用主要考慮除霧器沖洗所需的O用水量。
2 濕法脫硫除塵器中霧化器的常見問題
2.1噴嘴選擇不恰當(dāng)
噴嘴流量選擇不當(dāng)：若噴嘴流量選擇過小，則不能提供足夠的脫硫液；若噴嘴流量選擇過大，由于循環(huán)泵總流量一定，將會(huì)影響噴嘴的霧化效果。
噴嘴材質(zhì)選擇不當(dāng)可能產(chǎn)生如下一些問題。磨損：噴嘴噴口和內(nèi)流通道表面的物質(zhì)逐漸脫落，進(jìn)而影響流量、壓力和噴霧形狀。腐蝕：由于噴霧液或環(huán)境的化學(xué)作用引起腐蝕，破壞噴嘴材料。溫度損害：由高溫引起的對(duì)非耐高溫噴嘴材料產(chǎn)生的老化影響。
2.2平面布置不合理
噴嘴布置數(shù)量問題：噴嘴布置數(shù)量過少，將不能保證整個(gè)塔截面獲得均勻的液滴；若布置數(shù)量過多，不級(jí)增大安裝和維修工作量，而且過度密集的液滴可能產(chǎn)生二次聚合，達(dá)不到優(yōu)化運(yùn)行的目的。
管道粗細(xì)問題：由于每一噴霧層是由很多噴嘴組合而成，特別是大直徑脫硫除塵器，噴嘴數(shù)量更多，為保證眾多噴嘴獲得均勻匹配的流量，必須合理設(shè)計(jì)連接和噴嘴的管道直徑。
2.3衰敗度間隔布置不合理
每層噴嘴組合件以及除霧器之間必須保持適當(dāng)?shù)拈g距，若間距過大，將增加脫硫除塵器高度，增大設(shè)備投資；若間距太小，將影響液體的霧化和除霧效果。
2.4噴嘴堵塞
阻塞：污垢和其它雜質(zhì)阻塞了噴嘴口內(nèi)部，進(jìn)而限制流量和干擾噴霧形狀。粘接：噴嘴口邊緣內(nèi)側(cè)或外側(cè)材料上，由于液體蒸發(fā)引起的噴濺、霧化或化學(xué)堆積作用凝結(jié)一層干燥的凝固層，阻礙噴嘴口或內(nèi)流通道。
2.5安裝、維修問題
錯(cuò)誤安裝：安裝時(shí)偏離軸心，過度上緊或改變安裝位置，均能導(dǎo)致液體滲漏，對(duì)噴嘴霧化性能產(chǎn)生不良影響。在維修和清洗中，由于應(yīng)用不正確的工具對(duì)噴嘴造成一些非預(yù)期的損害。
3結(jié)論
霧化器是濕法噴霧脫硫的關(guān)鍵部件，每層噴嘴組合件的合理平面布置和塔內(nèi)空間立面的設(shè)計(jì)是保證脫硫除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的基本前提；同時(shí)還必須合理選擇霧化器的型號(hào)和材質(zhì)，以及正確的安裝和維修，延長其使用壽命。