石灰石 -石膏湿法烟气脱硫吸收塔除雾器改造分析及应用

陈开宇

贵州西电电力股份有限公司黔北发电厂，贵州 金沙 551800

【摘 要】为了提高除雾效果，改善除雾器堵塞情况，将原来两层屋脊式除雾器进行改造，并详细介绍了改造前后的除雾器、改造工期、改造费用和改造效果，本次改造有效减少了吸收塔出口的石膏液滴含量，保证了脱硫系统的正常稳定运行，经济效益和社会效益显著。

【关键词】除雾器 湿法脱硫 堵塞 改造 效果

1、 引言

黔北电厂4×300MW机组采用以石灰石为原料的石膏湿法烟气脱硫装置，为一炉一塔单元配置，吸收塔顶部布置两级屋脊式除雾器，于2009年投运。由于已运行多年，除雾器整体老化破损，局部凹陷变形，#3脱硫塔曾发生过除雾器叶片堵塞严重而冲开的情况，更严重的是除雾器的除雾功能减弱，大量的石膏雾滴进入烟囱，一方面会加快防腐层的腐蚀，另一方面会形成“石膏雨”，严重影响周边环境。

随着全球及国内经济、能源和环保形势的发展，燃煤发电企业的发展进入了新的关键时期，面临着经济转型、市场竞争、资源约束、环境保护等多方面的严峻挑战。为了提高除雾器除雾效果，消除安全隐患，更好地保障脱硫系统安全稳定运行，满足新的环保要求，对#3脱硫塔除雾器及其冲洗系统的改造势在必行。

2 、脱硫系统吸收塔的主要参数

脱硫吸收塔由除雾区、喷淋区、反应区、氧化结晶区四部分组成，烟气中SO₂的去除和石膏的生成都在吸收塔内完成。原设计布置五层喷淋层，浆液循环泵把吸收塔浆池中的浆液输送至喷淋层，通过喷嘴成雾状喷出与逆流而上的烟气反应，最后形成石膏沉淀至塔底通过石膏排出泵排出。最上面的喷淋层只布置与烟气逆流的喷嘴，其余喷淋层均布置有顺流和逆流双向喷射喷嘴。通过喷淋区后的净烟气经位于吸收塔上部的除雾器除去带有石膏的雾滴，“干净”的烟气离开吸收塔最终进入烟囱排入大气。

表1 吸收塔的主要参数

项目	数据
吸收塔直径（m）	12.5
吸收塔总高程（m）	45
FGD入口烟气量(标态干基6%，O2)（Nm3/h）	1094676
FGD入口SO2浓度(干态，6%，O2) （Nm3/h）	8888
喷淋层数	5层
除雾器形式	两级屋脊式+四层冲洗水
除雾器出口烟气携带水滴含量（mg/m3）	≤75
脱硫效率（%）	大于95

3、除雾器的改造措施

3.1 除雾器的原理

除雾器利用雾滴的惯性撞击作用，雾滴与波纹板叶片相碰撞而附着在叶片表面，由于转向离心力及其与波形板的摩擦作用、吸附作用和液体的表面张力使得液滴越来越大，直到聚集的液滴自身重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从叶片分离下来。

3.2 改造前的除雾器

原安装的除雾器是两级平板式除雾器（见图1、2），第一级除雾器叶片为一折板型(间距40 mm)，第二级除雾器叶片为二折板型(间距20mm)，在第一级除雾器下部和上部、第二级除雾器下部和上部各设置一层冲洗水。此种屋脊式除雾器可允许的最高局部烟气流速小于5.5 m/s。当设计净面流速介于2.5-4.5 m/s时，净烟气中雾滴携带量变化平缓且维持在75 mg/m³左右。每级除雾器叶片的结构形式不利于冲洗，易从折角处开始结垢，从而导致除雾器叶积垢堵塞，甚至造成除雾器模块移位。（见图3）

图1 单层除雾器立体图

第一级除雾器叶片 第二级除雾器叶片

图2 原除雾器两级叶片形状

图3 原除雾器模块移位

3.3改造后的除雾器

结合电厂已有的吸收塔系统，通过大量调研和分析，选择了性能更优的两级层屋顶式除雾器（除雾器叶片采用流线型、带勾设计）的改造方案，能提高除雾效果。改造的除雾器模块必须和现有的支撑钢梁尺寸相吻合，避免塔体的改动，从而节约成本。

改造后的除雾器模块叶片厚度3mm±0.1, 除雾器叶片采用流线型、带勾设计。采用纯新增强型聚丙烯材料PPTV制作而成，不含任何回料，叶片表面光滑，不易积垢。现场除雾器模块安装连接采用加强型PP材质卡环和螺栓固定两种方式，模块组与组之间同样采用加强型PP材质卡环和过度连接板螺栓固定，除连接牢固且便于拆装。雾器模块安装的两端采用PP材质管道与塔壁固定，防止除雾器模块移位。

改造后除雾器，可允许的最高局部烟气流速高达7.8m/s。在60％到100％BMCR工况下，除雾器出口烟气持液量不得超过75mg/Nm3（非冲洗时，对于大于15微米的雾滴颗粒，在吸收塔区域和时间上的平均值）。且当设计净面流速介于2. 5一6. 5 m/s时，净烟气中雾滴携带量不高于 75mg/m³；当设计净面流速介于3.5 -5.5 m/s时，净烟气中雾滴携带量变化平缓且维持在50 mg/m³左右。此屋顶式除雾器适应的烟气流速范围较广，大大减少了雾滴二次携带、除雾器效率急剧下降的可能性。

除雾器冲洗水喷嘴采用PP材质的实心锥，喷嘴与除雾器模块平面成90度冲洗，喷嘴在设计中应具有良好的雾化状态并考虑防堵措施，要确保整个除雾器表面均能被冲洗到，喷嘴至少具有130%的重叠部位（平均），保证除雾器冲洗效果。改造的第一级屋顶叶片间距 27.5~30mm 优化设计 ，叶片不带钩，倾斜角度为最优的角度37.5°。第二级除雾器叶片为两折弧形带倒钩板，叶片间隙为25mm。 叶片带钩，屋顶倾斜角度为最优的角度37.5°,从而达到更好的分离效果，可大大提高除雾性能（见图4）。

图4 除雾器叶片及布置

4、改造施工工期及费用

本次改造须停机施工，主要工作有防火措施的布置、吸收塔浆液排放及清理、塔内脚手架安装及平台搭设、原除雾器和冲洗水管道拆除、新除雾器和冲洗水管道的安装、脚手架拆除、新除雾器系统的调试、旧除雾器拆除后搬运至甲方指定地点等。本次除雾器改造施工工期共计20天，改造费用为40万元。

5、除雾器改造效果

截止2016年10月，改造的#3塔除雾器已稳定运行一年，在2016年7月的停机检修期间检查发现除雾器叶片表面依旧光滑、没有任何积垢和模块移位现象（见图5）。

图5 运行一年后除雾器情况

同时在运行过程中通过对比各吸收塔#1、2、4塔除雾器的压差发现：#3吸收塔的除雾器的前后压差基本维持在+200pa以内（详见表2），满足设计要求。

表2 #3塔除雾器改造前后除雾器压差对比

改造前	机组负荷（mw）	烟气流量（Nm3/h）	除雾压差（pa）
	250	1001445	+150
改造后	机组负荷（mw）	烟气流量（Nm3/h）	除雾压差（pa）
	256	1035445	+120
未改造的除雾器（2塔）	机组负荷（mw）	烟气流量（Nm3/h）	除雾压差（pa）
	248	985758	+180

按照设计要求，在除雾器二、三、四层最低要求是2小时冲洗1分钟，第一层是1-2周冲洗2-5分钟，但实际运行中，因为吸收塔的液位较难控制，所以冲洗时间并未严格按照此标准进行，但从图5来看，运行效果较理想。另外，通过一年的观察运行，#3吸收塔的排放通道#2烟囱周围很少产生“石膏雨”，说明除雾器的除雾能力大大提高。

6、结语

本次改造设计合理、投资低、工期短，在改造后的1年里，运行人员合理控制脱硫系统的各个参数，除雾器运行情况良好，未发生堵塞现象，除雾器的压差正常，改造效果显著。因此，此次两级屋脊式除雾器的改造方案合理可行，能够有效减少吸收塔出口的石膏液滴含量，避免石膏雨的产生，经济效益，环境污染风险大大降低。

作者简介：

1、陈开宇，1976年11月01日出生，男，助理工程师，大学本科，现任黔北发电厂热机检修部脱硫检修班长，从事脱硫设备检修维护工作。