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某电厂三通道除雾堵塞过程探析与防控措施

2013-08-21 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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0、引言 三通道除雾器是指烟气流动方向沿垂直方向折转了三次的除雾器。三通道除雾器与一通道、两通道除雾器相比,具有除雾效率高的优点 ,但也具有难冲洗、易堵塞的缺点。 除雾器局部堵塞后,会增加压风机的电耗,

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  0、引言
    三通道除雾器是指烟气流动方向沿垂直方向折转了三次的除雾器。三通道除雾器与一通道、两通道除雾器相比,具有除雾效率高的优点 ,但也具有难冲洗、易堵塞的缺点。
    除雾器局部堵塞后,会增加压风机的电耗,同时也会加速除雾器及其他部位的堵塞,降低除雾效率。穿过除雾器的浆液会沉积在除雾器 、烟道和GGH表面,严重者,会引起GGH大面积堵塞、压垮除雾器、减少烟道的通流面积,影响脱硫系统的可靠运行。
    除雾器堵塞是石灰石-石膏烟气湿法脱硫系统的通病。除雾器究竟是怎么堵塞的、为何会大面积堵塞、堵塞的原因是什么、如何防治?本文就这些问题,在对某电厂堵塞的除雾器进行仔细研究的基础上,提出了一些浅见,以期抛砖引玉。
  1、三通道除雾器堵塞过程探析
    1.1 堵塞形式
    根据对某电厂三通道除雾器堵塞情况的观察发现,三通道除雾器最易堵塞的是第二个通道,第二通道堵塞后,由于浆液液滴的下坠上附作用,堵塞物分别向第一通道和第三通道内部聚积,慢慢堵塞所有通道。不过,因除雾器上部坠落的浆液液滴含水量较大有湿润作用,而下部堵塞物被回旋烟气带走后,又会有新的堵塞附着其上,因而,除雾器迎风面和背风面的堵塞物均不太致密也不坚硬,易清除。而其他部分则密度较大,易成型。观察卸掉除雾器相邻板片后的堵塞物,发现最完整的是第二通道和转向部位,其余通道相对残缺。这些堵塞物两端紧 邻板片处坚硬而致密,中部则有很多由于气体逃逸和积水蒸发后形成的孔穴,较为疏松,将之清除后,露出较为坚固的垢层,这些垢层连成一片,使流道变窄,甚至封闭。通过对实物的观察和分析,我们认为,引起除雾器堵塞的形式有两种:一种是桥架方式;另一种是拥堵方式 。
    1.2 堵塞过程解析
    除雾器投运初期,烟气中的雾滴会较为均匀地附着在除雾器的迎风侧和背风侧,形成液膜。在工况异常的情况下,这些水膜中含的浆液变多,当向下流动所依靠的重力等于烟气向上的托力时,这些浆液液膜相对静止。在热烟气的蒸发作用下,液膜开始超饱和而结晶,晶体沿与板片相垂直的方向纵向发展,慢慢形成一定厚度的垢层,如图1(a)所示。
    当工况再次发生变化时(如烟气流速、吸收塔浆液浓度、石灰石浆液含量等),除雾器捕集的液滴大幅增加,如图1(b)所示,D面的液滴会流到C面,E面的液滴一部分也会直接掉落到C面,造成C面液滴拥挤。而F面的液滴将向下移动,当下滑到垂直通道部分时,会加速下滑,b点处的液滴瞬时增多,最终在b点处造成拥堵。这种方式最终会形成拥堵的情形。
    当捕集的液滴黏稠较大时,液滴流动迟缓,大部分会滞留在第二通道,如图1(c)所示。在烟气流速较高的情况下,第二通道的迎风面的液滴被二次携带,附着物较少,而背风面液滴中的水分也会被带走,表面会慢慢形成一层硬垢。高速烟气经过狭窄通道后进入第三通道,此处间距变宽,流速下降,液滴将第二次被捕集。被捕集的液滴继续下滑至第二通道,聚积的浆液表面继续被蒸干,形成第二层硬垢,使第二通道变得更为狭窄,只需很少浆液就会将之完全堵死,如图1(d)所示。这种方式就像古代的人修拱桥一样,故命名为桥架。最终会形成 桥架的情形。
    无论是拥堵还是桥架方式,一旦通道被封堵,则在被堵塞的除雾器上部将形成局部低压区,烟气将在此处回旋,加速大液滴的形成和沉降,最终把该区域除雾器的第三通道填满。而在其下部将形成局部高压区,烟气在此处折转方向,也会形成回流气流,浆液液滴撞击并粘附在第一通道内,最终也会将之大部填满。
  2、引起三通道除雾器堵塞的原因
    2.1 烟气含尘量大
    该电厂设计脱硫系统入口烟气飞灰浓度<200mg/m3,但从紧贴除雾器板片的垢层及部分通道堵塞物颜色看,明显呈黑色,说明烟气含灰量大大超过设计值。大量烟尘被浆液液滴包裹后,被烟气席卷至除雾器,直至被除雾器截留,在这个过程中,烟尘还未完全湿透,仍具有吸水性,使被捕集的液滴中硫酸盐过饱和度大大增加而结晶形成硬垢。这种情况在烟气带水较重时不易发生,但在除雾器投运之初,由于烟气带水正常,且干燥的除雾器板片本身就有吸水性,因而结垢概率很大,此时结的垢均匀而致密,如图1(a)所示。
    引起烟气含尘量大的原因有两个:一是在机组启动初期,电除尘器还未投运正常就投入脱硫系统运行;二是在机组正常运行后,电除尘器自身故障,除尘效率达不到设计要求。通过调查了解,这两种情况该电厂均存在。
    2.2 吸收塔中吸收剂过剩量太多
    该电厂规定,吸收塔浆液pH值应控制在5.2-5.7之间,但该厂运行人员在吸收塔每次投运前,都有盲目大量预先向吸收塔进石灰石浆液的习惯,几乎每次投运脱硫系统时浆液pH都会持续数个小时超上限(有时达6.1以上)。而且在脱硫系统正常投运阶段,因在线pH表经常故障, 失去连续监测手段,只能根据离线pH值进行石灰石供浆泵的启停操作,浆液pH值波动幅度较大,超过5.9的现象时有发生。
    吸收塔浆液中未反应完全的吸收剂(CaCO3)因粒径小,极易被烟气携带,浆液所含的吸收剂越多,被带走的就越多。当除雾器捕集到这些液滴后,烟气中未未除尽的SO2、O2还会继续与之发生反应,生成的硫酸钙/硫酸钙大幅增加,因过饱和而结晶,在除雾器板片上形成硬垢或堵塞物的可能性大增。
    2.3 吸收塔浆液密度过高
    该电厂规定,吸收塔浆液密度应控制在1080-1120kg/m3之间,但在实际操作时,不时有浆液密度超上限的现象,最高值曾达1160kg/m3。而根据脱硫系统设计文件的要求,吸收塔浆液密度应控制在1073-1107kg/m3之间。
    当吸收塔中的浆液过饱和度超过1.4时,会形成新晶核,这样的浆液液滴被除雾器捕集后,会在除雾器板片表面结晶、长大,要么形成架桥,要么造成拥堵,直至把除雾器流通堵死。
    2.4 氧化效果不理想
    氧化效果不理想,会产生大量细而轻的CaSO3,含有大量CaSO3的液滴被除雾器捕集后,要么在除雾器通道继续被氧化成石膏形成结晶, 要么直接形成具有粘稠性的CCS(硫酸盐与亚硫酸盐的混合物)堵塞填充物。该电厂的氧化风机设计出力为5190m3/h,但因某套脱硫系统氧化风机设备故障,其出力仅4300m3/h左右。
    2.5 冲洗周期不合理
    该电厂运规规定,除雾器冲洗周期为每4h冲洗一次。但根据经验公式计算,该厂额定工况下冲洗周期为0.47h总算一次较为合理,非额定工况冲洗周期可适当延长,但不至于达到4h。
                  126600-V
               t=—————
                  33000k(n)
    式中:V为烟气量;k(n)为根据吸收塔液位L而选取的参数:k(1)=1L>9.5m;k(2)=1.5,9.45<L<9.50m;k(3)=3,9.40<L<9.45m;k(4)=6, 9.30<L<9.40m;k(5)=12,L<9.30m。
    除雾器冲洗周期过长,造成截留物大量滞留,难以冲净,易引起堵塞。
    2.6 投运前和停运后未及时冲洗除雾器
    除雾器投运前,板片很干燥,会吸收水分,使浆液变得超饱和,易结垢。而除雾器停运时,其板片上有大量捕集物,会失水变干成垢,难以清除。因此除雾器启、停时必须进行冲洗。该厂在实际操作中,运行人员有冲洗停运除雾器的习惯,但对投运前冲洗除雾器的重要性认识不足,或冲洗时间提前得太多,而失去了冲洗的意义。
  3、防控措施
    3.1 及时消除设备缺陷
    电除尘器投运正常与否,对除雾器的结垢和堵塞影响很大,应利用一切机组停运机组消除电除尘器存在的问题,确保除尘效率。改进检修工艺,提高检修质量,修复氧化风机存在的缺陷,使其达到额定出力,防止吸收塔浆液氧化不充分带来的结垢、堵塞问题。
    3.2 修改运行规程
    按设计文件要求,将吸收塔浆液密度控制标准由1080-1120kg/m3改为1073-1107kg/m3。同时,对除雾器冲洗周期重新规定:在除雾器压降测点正常可用的情况下,根据压降变化情况启动除雾器冲洗装置;在除雾器压降测点故障的情况量,根据经验公式测算冲洗间隔周期;在上述两种监测手段均失灵的情况,规定冲洗时间间隔不得超过2小时。
    3.3 提高运行操作质量
    脱硫系统投运前,在向吸收塔进石灰石浆液时,必须将pH值控制在下限水平,禁止大量预先进浆。
    在除雾器启、停之时,必须对除雾器进行冲洗。确保增压风机启动时,除雾器呈湿润状态;脱硫系统停运之时,除雾器已被彻底冲洗干净。防止除雾器板片结垢。GGH每次吹灰时,必须同步启动除雾器冲洗装置,以及时将除雾器捕集的烟尘冲回吸收塔。在脱硫系统正常投运后,严格控制吸收塔浆液的密度和pH值,定期投运除雾器冲洗装置。如果吸收塔水平衡难以维持,可先降液位再冲洗,也就是说,在水平衡与保持除雾器板片干净之间发生矛盾时,应舍前者保后者。
    3.4 加强对热控仪表的维护工作
    吸收塔压降仪表、密度计、pH计是否正常投运,对运行操作质量的高低设备的健康水平密切相关。应有专人负责脱硫系统在线仪表的维护检验工作,定期参加培训,不断提高检修质量。切不可重主机仪表,轻辅机仪表。
  4、结语
    在石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中,引起除雾器堵塞的因素很多,但归纳起来不外乎设备因素和人为因素两方面,只要卡住了其中任何一环,就能减轻甚至消除除雾器的结垢、堵塞现象。


【责任编辑:管理员 TEL:400-666-4470】

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