除雾器检修
经吸收塔处理后的烟气夹带了大量的浆液液滴,如果不除去这些液滴,其会沉积在吸收塔下游侧设备表面,形成酸性腐蚀,加速设备的损坏。对于采用湿法的脱硫工艺,则会造成烟囱“石膏雨”现象,污染电厂周围的环境。因此,在吸收塔出口处必须安装除雾器。除雾器的性能不仅直接影响吸收塔烟气流速的确定,而且影响湿法烟气脱硫系统的可靠性,甚至经常有因为除雾器造成烟气脱硫系统停运的事故发生。所以,科学合理地设计、检修除雾器,了解除雾器的一些重要参数,正确操作和管理除雾器对保证湿法烟气脱硫整个系统的可靠性有着非常重要的意义。
除雾器通常由两部分组成:除雾器本体及冲洗系统。除雾器本体由除雾器叶片、卡具、夹具、支架等按一定的结构形式组装而成,其作用是捕集烟气中的液滴及少量的粉尘,减少烟气带水,防止风机振动。除雾器冲洗系统主要由冲洗喷嘴、冲洗泵、管道、阀门、压力仪表及电气控制部分组成,其作用是定期冲洗由除雾器叶片捕集的液滴、粉尘,保持叶片表面清洁(有些情况下起保持叶片表面潮湿的作用),防止叶片结垢和堵塞,维持系统正常运行。
除雾器是以重力作用和惯性作用为工作原理的。
除雾器的结构中设有弯曲的烟气通道,当烟气以一定的速度通过弯曲通道部分时,烟气会被迫快速、连续地改变运行方向,烟气中的雾滴会在惯性和离心力的作用下,被甩到除雾器的叶片上。
除雾器叶片上的雾滴聚集量随着烟气的通过不断增加,最后雾滴汇集成雾滴流,在重力的作用下向下运动,下落到浆液池内,而气体则顺着通道运动出除雾器,这样就完成了雾滴和气体的分离。
除雾器的工作效率和气体的流动速度相关,随着气流的速度增加,雾滴的惯性作用加大,除雾器的除雾效率会提高。但是除雾器内的气流运动过快,会导致气体二次带水,反而降低除雾器的工作效率。
除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值,称为除雾效率。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多,主要包括烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。
通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行。烟气流速过高易造成烟气二次带水,从而降低除雾效率,同时流速高,系统阻力大,能耗高。通过除雾器断面的流速过低,不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。此外,如设计的流速低,吸收塔断面尺寸就会加大,投资也随之增加,因此,设计烟气流速应接近于临界流速。
吸收塔一般设两至三级除雾器,布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气穿过循环浆液喷淋层后,由除雾器除去所含浆液的雾滴。
除雾器在湿法脱硫系统中负责对吸收塔产生的烟气进行处理。除雾器起到了将水分与硫酸、硫酸盐与二氧化硫分离的作用。除雾器的应用能减少酸性物质对风机、热交换器、烟道的腐蚀与损坏,对周围环境也起到了重要的保护作用。
除雾器具有如下特点:去除烟气夹带雾滴(尤其对细小雾滴)、雾滴颗粒尺寸限制小、低压力降、低沾污性能、低硬结垢性能、高化学防腐性能、易清洗。
除雾器的主要性能参数有以下几点:
(1)除雾效率。指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进人除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。
(2)系统压力降。指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失,系统压力降越大,能耗就越高。
(3)烟气流速。烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行。烟气流速过高易造成烟气二次带水,能耗高;流速过低,不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。
(4)除雾器叶片间距。叶片间距大,除雾效率低,烟气带水严重;叶片间距小,会加大能耗,冲洗效果下降,叶片上易结垢、堵塞。
(5)除雾器冲洗水压。冲洗水压低,冲洗效果差;冲洗水压高,则易加大烟气带水量。
(6)除雾器冲洗水量。冲洗水量由系统具体工况决定。
(7)冲洗覆盖率。指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度,一般选择在150%~300%之间。
(8)除雾器冲洗周期。指除雾器每次冲洗的时间间隔。冲洗过于频繁会加大烟气带水量,冲洗间隔过长,会造成除雾器结垢。
(1) 针对不同工程自身特点,除雾器布置形式通常有平板式除雾器、屋脊式除雾器、管式除雾器+屋脊式除雾器、管束式除尘除雾一体化装置等。
在两级除雾器上游再设置一级管式除雾器,可以除去部分粒径较大的液滴,减轻后续除雾器的除雾负担,同时起到均布烟气流场的作用,提高后续除雾器除雾效果。
(2) 根据除雾器叶片的几何形状可分为折线型除雾器和流线型除雾器。
(3) 根据烟气在板片间流过时折拐的次数,可分为2~4通道的除雾器。烟气流向改变90°为一个折拐,也称为一个通道。通道的结构数和板片间距是除雾器板片的两个重要参数。有些板片上有特殊的设计,如倒钩、凸出的肋条、沟槽和狭缝,以便捕捉液滴和排走板片上的液体。
为提高雾滴脱除效率,一方面,加装钩片的除雾器比普通除雾器的除雾效果更佳,钩片长度也是影响除雾器性能因素之一;另一方面,通过调整除雾器的叶片间距、通道数量对其性能也有很大影响,通常叶片间距有25、28、30mm等多种间距形式,通道有2通道、3通道等形式。
除雾器安装布置方向分为垂直和水平两种。水平除雾器可以在较高的烟气流速下达到很好的除雾效果,它在烟气流速高达8.5m/s和入口烟气含液量明显高于设计的含液量时,通过除雾器的烟气夹带液体量非常少。在水平除雾器中,从烟气中去除的液滴沿板片凹槽垂直于烟气流向向下流,而垂直除雾器捕获的液滴是沿除雾器板片较宽的一边逆着气流方向向下流。因此,水平除雾器降低了气流剥离板片上液流形成的二次带水的可能性。而垂直除雾器的情况正好相反,特别当离开板片的液滴较小时,即使烟气流速比较低,也易于被再次雾化进入烟气中。因此,在较高烟气的流速下,水平除雾器表现出来的性能比垂直除雾器更好。
将垂直除雾器改为人字形、V形、菱形、X形,水平除雾器能较好地排放捕获液体的优点就可以在垂直除雾器上体现出来。这种布置方式改进了液体的排放路径,提高了水雾除去的表面积,但是压损和占用的空间比水平放置的大,且增加了吸收塔的高度和设备费用,冲洗系统也较复杂。
由于水平除雾器能处理较高流速的烟气,因此所需要的材料和占据的空间比垂直除雾器少,但是垂直除雾器可以布置在吸收塔出口水平烟道中,这也使得水平除雾器的部件可以采用除雾器烟道顶部的固定吊具吊装,组件可以做得比较大,拆装、更换方便。而垂直除雾器组件的拆装需要靠人力搬运,劳动强度大,组件不宜太重,通常为34~45kg。水平除雾器的缺点是,由于烟气流速较高,烟气通过除雾器的压损较大,一个二级水平除雾器在鉴定设计的烟气流速为6m/s的情况下,压损大约为250Pa。而设计烟气流速为3.4m/s的二级垂直除雾器的压损大约为250Pa(600MW机组烟气脱硫装置)。
折流板式除雾器布置空间要求:
影响除雾器性能因素主要由空塔流速、叶片结构、叶片间距以及叶片形式,除雾器设计冲洗水量通常留有较大裕量,为满足脱硫系统水平衡要求,实际运行中除雾器冲洗水量一般低于设计值。但部分湿法脱硫系统的吸收塔设计时,为降低成本,最高层喷淋层至除雾器底部距离较小(如0.9m),反应后的产物仅靠重力作用无法回落至浆池,而是大部分被烟气携带至除雾器表面,随着运行时间增长出现除雾器结垢现象。因此,除雾器底部与最高层喷淋层间距也至关重要。
针对燃煤机组超低排放改造,除考虑加大此部分空间外,通常也考虑增加最高层喷淋层至出口烟道底部间距,可以进一步增加烟气停留时间,对烟尘协同脱除也有一定效果。通常除雾器最高层喷淋层至除雾器底部之间距离至少为2m,除雾器顶部至出口烟道底部之间距离为1~2m,考虑提高吸收塔在协同洗尘方面的可靠性和稳定性,也可以考虑最高层喷淋层至除雾器底部空间为3m,除雾器顶部至出口烟道底部空间为3.5m。
1.冲洗管断裂
冲洗水管材质目前主要为聚丙烯塑料,冲洗水管断裂后会造成冲洗水从断口处流出,水压降低,断裂管路上的喷头全部失效,所覆盖的冲洗水范围内很快就会形成结垢堵塞。
另外,管束式除尘除雾一体化装置相对于屋脊式除雾器而言,其冲洗水系统相对复杂,支管部件较多。初期,管束式除尘除雾一体化装置的冲洗水系统多布置于模块下方,运行过程中受烟气冲击,逐渐暴露出部件易老化、开裂、脱落以及不便于检修等问题。目前,脱硫系统在采用管束式除尘除雾一体化装置时,通常将其冲洗水系统布置于管束式除尘除雾一体化装置模块上方。
2.冲洗管变形
由于温度变化的原因,冲洗水管会热胀产生变形,如果没有考虑此因素的话,会造成冲洗水管变形和脱落,造成喷头到除雾器叶片的距离变化,冲洗不到除雾器或冲洗覆盖面积变小,冲洗力量变弱,从而造成局部堵塞。
3. 除雾器掉落
一是由于除雾器上部压板松动或脱落、除雾器上下压差波动而造成除雾器掉落;二是由于除雾器梁间距尺寸大小不一造成的掉落。因为除雾器梁间距尺寸大小不一,造成除雾器叶片一侧搭搁得多,另一侧搭搁得少,从而导致搭搁少的一侧因变形而脱落。
4.除雾器堵塞
造成除雾器结垢和堵塞的主要原因有:
(1)系统的化学过程。吸收塔循环浆液中总含有过剩的吸收剂 (CaCO₃),当烟气夹带着这种浆体通过除雾器时,液滴被捕集在除雾器板片上,如果未被及时清除,浆液滴会继续吸收烟气中未除尽的SO₂,生成亚硫酸钙/硫酸钙,在除雾器板片上析出沉淀而形成垢。
⑵冲洗系统设计不合理。当冲洗除雾器板面的效果不理想时会出现干区,导致产生垢和堆积物。
⑶冲洗水质量。如果冲洗水中不溶性固体物含量较高,可能堵塞喷嘴和管道造成很差的冲洗效果。如果冲洗水中Ca²⁺达到过饱和,例如高硬度的地下水或工艺回收水,则会增加产生亚硫酸盐/硫酸盐的反应,导致板片结垢。
(4)板片设计。如果板片表面有复杂隆起的结构和有较多冲洗不到的部位,会迅速发生固体物堆积现象,最终发展成堵塞通道。
(5)板片的间距。板片间距太小易发生固体堆积、堵塞板间流道。但太宽会使临界流速下降,除雾效果下降。
(6) 吸收塔除雾器与喷淋层间距过小(<1.5m),容易造成烟气携带浆液堵塞除雾器。
(7) 吸收塔浆液 pH值过高,容易造成除雾器 CaCO₃结垢堵塞;吸收塔浆液氧化不足,容易造成除雾器亚硫酸钙结垢堵塞。
5. 除雾器冲洗水管卡子损坏
除雾器冲洗水管在启动瞬间压力较大,导致管内冲洗水振荡,从而导致冲洗水管卡断裂。安装过程中,施工质量不过关,偷工减料,均会导致除雾器冲洗水管卡子损坏。
(1)机组停运后,吸收塔排除浆液,检修人员开始打开吸收塔上半部分人孔门,用冲洗水冲洗除雾器模块,冲洗的要求是模块干净,无石膏。
(2)开启冲洗水阀门进行冲洗,检查冲洗水阀门的内漏和压力,阀门无内漏现象,开关灵活,动作迅速。
(3)除雾器冲洗水管的检查。冲洗水管无断裂现象;冲洗水管管箍固定紧固;冲洗水管断裂的用塑料焊枪把塑料焊条进行加热,焊接冲洗水管。
(4)除雾器冲洗水管喷嘴的检查。喷嘴应无缺损,若缺损,更换损坏的喷嘴;调整喷嘴角度,使喷嘴雾化角度正确。
(5)除雾器模块的检查。模块应无损坏、坍塌现象;模块本体连接卡子牢固;更换局部损坏严重、坍塌的模块。