摘要：某发电公司660Mw机组烟气脱硫除雾器结垢事故频发，严重影响机组的正常运行。针对该问题，进行了垢物化验，系统分析了影响除雾器运行的各种因素。由于冲洗不及时，烟气携带的浆液在除雾器叶片间发生了沉积和结晶反应形成的混合垢是脱硫系统除雾器故障的原因，并提出了一系列预防措施。
关键词：脱硫；除雾器；结垢；堵塞；预防措施
石灰石-石膏湿法脱硫技术是世界范围内烟气脱硫的主流技术，除雾器是石灰石-石膏湿法烟气脱硫塔中非常重要的核心装置，用于分离净烟气携带的液滴。由于被分离的液滴中含有石膏等固态物，存在除雾器结垢的风险，需定期进行在线冲洗，保持除雾器叶片表面清洁。同时火电厂已取消了脱硫旁路，因此除雾器故障不仅会造成脱硫系统的停运，还会导致整个机组停机。
一、除雾器工作原理、系统组成及特点
通常使用的除雾器有双波除雾器和单波除雾器（如图1），均是利用水膜分离的原理实现气水分离，原理如图2。当带有液滴的烟气进入人字形板片构成的狭窄、曲折的通道时，由于流线偏析产生离心力，将液滴分离出来，液滴撞击板片，部分黏附在板片壁面上形成水膜，缓慢下流，汇集成较大的液滴落下，从而实现气水分离。冲洗系统则由冲洗喷嘴、冲洗管道、冲洗水泵、冲洗水自动开关阀、压力仪表、冲洗水流量计以及程控器等组成。除雾器冲洗系统的作用是定期冲洗掉除雾器板片上捕集的浆体、固体沉淀物，保持板片清洁、湿润，防止叶片结垢和堵塞流道。另外，除雾器冲洗水还是吸收塔的主要补加水，是系统水平衡中的重要部分。由于析流板除雾器是利用烟气中液滴的惯性力撞击板片来分离气水，因而除雾器捕获液滴的效率随烟气流速的增加而增加，流速高作用于液滴的惯性大，有利气水分离。但当流速超过一定限值时，烟气会剥离板片的液膜，造成二次带水，反而降低除雾器效率。另外，流速的增加使除雾器的压损增大，增大了脱硫风机的能耗。
二、系统概述
某发电公司2X600MW超临界燃煤空冷机组，配套建设有石灰石-石膏湿法脱硫装置。每座吸收塔顶部安装2层屋脊式除雾器加一层管束式除雾器，除雾器进出口压差最高110pa，随着时间的推移，多次出现除雾器结垢和堵塞问题。除雾器发生结垢或堵塞时，系统阻力过高，引起增压风机失速，锅炉负压维持困难，直接导致机组降负荷或停运。
1.垢物化验分析，观察发现，除雾器不同位置的垢物其硬度和形态差异较大，多为软硬混合垢，部分区域的垢物分层明显，两层软垢内部夹一层硬垢。对典型垢物进行化学分析和扫描电镜微观分析，同时选取副产物石膏进行对比分析。化学分析结果见表1，扫描电镜结果如图3和图4所示。根据化学分析结果可见，除雾器上的垢物与石膏的组成较为接近，主要成分均为
。结合除雾器的工作机理，可以认为除雾器的垢物与石膏的来源均为脱硫浆液所携带的固体颗粒物。但是扫描电镜微观显示其晶体形态完全不同，除雾器垢物是颗粒与片状晶体的混合物，而脱硫石膏呈现出颗粒状（或短柱状）晶体结构。
表1学分析结果
图3除雾器垢物扫描电镜分析图
图4膏扫描电镜分析图
2.原因分析，①冲洗效果差脱硫系统的除雾器都设计有冲洗装置，冲洗效果对除雾器结垢堵塞影响重大。除雾器冲洗水管道、喷嘴、阀门是否正常、喷嘴的布置、冲洗周期、冲洗水压均对冲洗效果有直接影响。首先通过查阅资料，排除了冲洗水喷嘴与除雾器叶片间距设计、冲洗覆盖率对冲洗效果的负面作用。在事故发生后，检修人员对该机组冲洗水管道和喷嘴进行了逐个检查，结果表明20多个喷嘴发生了堵塞或脱落。原因是喷嘴形式为轴向实心锥，两级除雾器下表面冲洗水管上的喷嘴均为喷口迎向烟气方向，除雾器叶片上脱落的软垢极易进入喷嘴的出口，由于不是连续冲洗，喷嘴出口堆积的软垢经过一段时间的停留，会变得结实从而造成喷嘴堵塞。另外当冲洗水含固量较高或存在异物时，也会造成喷嘴堵塞。在后续运行中，发生喷嘴堵塞的区域形成冲洗死角，除雾器叶片无法得到冲洗，极易结垢。另外还有部分冲洗水喷嘴脱落或冲洗水管断裂，也会大大降低冲洗效果。红圈处的喷嘴脱落，冲洗水成柱状下流，冲洗面积大大减小，所对应的区域将无法得到有效冲洗。此类故障在运行中难以发现，需要每次停机时加强检修，及时将脱落和堵塞的喷嘴进行修复。冲洗周期是保证冲洗效果的主要手段，冲洗间隔太长，石膏浆液和烟气中的飞灰不断附着，除雾器表面结垢加重
并经高温烟气冲刷而硬化，形成厚实致密的硬垢，冲洗将彻底失效。②冲洗水量不足冲洗水量不足是冲洗周期过长的直接原因，也是除雾器结垢问题的根本原因。运行中吸收塔液位经常过高，难以接纳大量的除雾器冲洗水，原因是机组长期在70%以下负荷运行，烟气蒸发水量少，加上脱硫废水处理系统故障频发投运率过低，导致系统水平衡被破坏，脱硫塔液位难以控制。另一方面，现场检查还发现除雾器冲洗水阀存在内漏现象，内漏水全部进入吸收塔浆液池，导致在运行时冲洗水量进一步降低，冲洗效果无法保证。
三、预防措施
提高冲洗效果，塔内部除雾器冲洗水喷嘴和管道故障率较高，对此建议检修人员在每次停机后都应对该区域设备进行详细检查，及时更换和清理冲洗水管路上掉落和堵塞的喷嘴，修复冲洗水管道，确保冲洗水系统的“硬件”正常。在封人孔门前，应先做除雾器冲洗试验，观察冲洗效果，调整冲洗压力。
2.确保冲洗水量，足够的冲洗水量才能保证冲洗周期和冲洗效果。通过以下措施来确保除雾器冲洗水量：首先应避免机组长期在低负荷下运行，恢复脱硫废水处理系统出力，低负荷时通过存储部分滤液水（高负荷时再回用），适当提高废水排放量，禁止环境卫生冲洗水进人脱硫系统，维持系统水平衡。加强除雾器冲洗水阀的日常维护和管理，对于出现故障的阀门应在最短时间内给予修复，避免阀门内漏导致除雾器冲洗水量的减少。同时降低设备的切换频率，以此减少各类浆液泵及管道冲洗水量。
3.控制水质指标，对冲洗水水源进行优化，控制来水的硬度和s042-浓度。除雾器冲洗和工艺用水合用一座水箱，运行中注意检查石膏浆液和石灰石供浆系统的各个冲洗水阀门内漏情况，确保工艺水泵出口压力高于各浆液泵出口压力，避免浆液成分通过内漏的阀门进入工艺水箱，恶化除雾器冲洗水水质。
4.优化浆液运行参数，浆液的pH值应严格控制在5．2—5．8之间，且尽量稳定，避免大幅波动。在脱硫系统启动前，向吸收塔进石灰石浆液时，必须将pH值控制在下限水平，并加入适当的石膏晶种，利于反应产物在已有的晶体表面生长。尽快完成脱水系统的增容改造，运行中控制合理的石膏饱和度，避免浆液在吸收塔浆池外的其他部位发生结晶反应。
5.加强除雾器压差监视，除雾器压差计对于除雾器的运行至关重要，目前各个位置仅安装一个点，不能全面反映除雾器运行状况，建议增加一组测点，并定期进行疏通和校验，保证测量孑L畅通，提高测量值的准确度。同时建立引风机电流、脱硫塔入口烟气压力等参数的运行卡片，运行操作中通过观察引风机电流、吸收塔人口压力等参数的变化，间接判断除雾器压差的真实情况，在结垢问题出现早期采取应对措施，避免结垢的快速发展。
6.避免高温烟气冲刷，高温烟气对除雾器有损坏作用，建议设置事故喷淋装置，并设置事故喷淋用水备用水源。当出现入口烟气温度高报警时或循环泵全停时，连锁开启事故喷淋和除雾器冲洗水，保护除雾器不受高温烟气冲刷。在系统启动时，必须在循环泵运行的前提下，烟气才能进入吸收塔；系统停运时，必须是烟气停止进人后，循环泵保持运行至吸收塔出口烟气降至80℃以下，才能停运。湿法脱硫系统除雾器结垢与堵塞是一个长久的课题，建议通过加强检修、确保冲洗水量、控制水质指标、优化浆液参数、加强仪表在线监视和避免高温烟气冲刷等及方面采取措施，预防除雾器的结垢，保证脱硫系统的正常运行。
参考文献：
[1]秦超.烟气湿法脱硫亚硫酸钙结垢及GGH堵塞研究分析.2016
[2]段亦凡.火电厂湿法烟气脱硫技术手册.2016
[3]马平.湿法烟气脱硫系统气一气换热器堵塞机理分析.2016
论文作者:郭杰卿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/14
标签：烟气论文; 喷嘴论文; 浆液论文; 吸收塔论文; 系统论文; 石膏论文; 水量论文; 《电力设备》2018年第28期论文;