脫硫除霧器課件

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脫硫除霧器1華北電力大學（保定）動力系

1一、脫硫除霧器的作用霧的來源：濕法脫硫（現(xiàn)在電廠的主流脫硫方式），吸收塔在運行過程中，易產(chǎn)生粒徑為10-60微米的霧。霧的成分：水分，它還溶有硫酸、硫酸鹽、SO2等。霧的危害：如不妥善解決，任何進入煙囪的“霧”，會攜帶SO2排放到大氣中，同時也造成風機、熱交換器及煙道的玷污和嚴重腐蝕。因此，濕法脫硫工藝上對吸收設備提出除霧的要求，被凈化的氣體在離開吸收塔之前要除霧。2

2石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)濕法脫硫系統(tǒng)工藝原理在制漿池內(nèi)加入石灰和水，配成石灰漿液，用泵送入吸收塔漿液段，再由循環(huán)泵送至低壓噴嘴噴淋煙氣，以此循環(huán)。除塵后的煙氣從塔底進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)部煙氣與噴淋漿液進行逆向接觸，從而脫除SO2。石灰漿液在吸收SO2后成為含有亞硫酸鈣和亞硫酸氫鈣的混合液，塔內(nèi)鼓入空氣進行氧化，生成的石膏漿液排出，后經(jīng)過濾得到固體石膏，上層清夜返回制漿池中。3

3二、除霧器的基本工作原理除霧器是依靠煙氣中液滴的慣性作用和重力作用為工作原理。當帶有液滴的煙氣以一定的速度通過除霧器通道時，由于煙道本身彎曲的特殊結(jié)構(gòu)，迫使煙氣在運動過程中連續(xù)地改變方向，使煙氣流在慣性力和離心力的作用下實現(xiàn)氣液分離，部分液滴被甩到除霧器葉片時被收集，當液滴在除霧器葉片上越聚越多，匯集到一定程度時，在自身重力的作用下向下運動回到洗滌池。而殘留在除霧器葉片上的固體物質(zhì)經(jīng)過沖洗也被回收到洗滌池里。4

4脫硫除霧器工作原理圖5

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6三、除霧器的組成脫硫系統(tǒng)中的除霧器通常由2部分組成,即除霧器本體及沖洗系統(tǒng)。7

71、除霧器本體除霧器本體由除霧器葉片、卡具、夾具、支架等按一定的結(jié)構(gòu)形式組裝而成。其作用是捕集煙氣中的液滴及少量的粉塵,減少煙氣帶水,防止風機振動。8

8除霧器葉片結(jié)構(gòu)除霧器葉片是組成除霧器的最基本、最重要的元件,其性能的優(yōu)劣對整個除霧系統(tǒng)的運行有著至關(guān)重要的影響。除霧器葉片通常由高分子材料(如聚丙稀、FRP(玻璃鋼即樹脂加玻纖等))或不銹鋼，兩大類材料制作而成。主要考慮材料的強度，耐溫性，耐磨損腐蝕性，價格等除霧器葉片種類繁多。按幾何形狀可分為折線型(a、d)和流線型(b、c)。9

9a型葉片結(jié)構(gòu)簡單,加工制作方便,易沖洗,適用于各種材質(zhì);b、c型葉片臨界流速（除霧器特性參數(shù)）較高,易清洗,目前在大型脫硫設備中使用較多;d型葉片除霧效率高,但清洗困難,使用場合受限制。10

10除霧器整體布置形式11相比于水平板型布置方式，人字型V字型除霧器的設計流速大，經(jīng)波紋板碰撞下來的霧滴可集中流下，減輕產(chǎn)生煙氣再次夾帶霧滴現(xiàn)象，除霧面積也比水平式大，因此除霧效率高。

112、除霧器沖洗系統(tǒng)除霧器沖洗系統(tǒng)主要由沖洗噴嘴、沖洗泵、管路、閥門、壓力儀表及電氣控制部分組成。除霧器沖洗系統(tǒng)的作用是定期沖洗掉除霧器板片上捕集的漿體、固體沉淀物，保持板片清潔、濕潤，防止葉片結(jié)垢和堵塞流道。另外除霧器沖洗水還是吸收塔的主要補加水,是系統(tǒng)水平衡中的重要部分。除霧器一般盡可能采用雙面沖洗的布置形式。12

12四、除霧器的主要參數(shù)1-除霧器性能參數(shù)2-除霧器的特性參數(shù)3-除霧器的主要設計參數(shù)13

131、除霧器性能參數(shù)(1)除霧效率指除霧器在單位時間內(nèi)捕集到的液滴質(zhì)量與進入除霧器液滴質(zhì)量的比值。除霧效率是考核除霧器性能的關(guān)鍵指標。影響除霧效率的因素很多,主要包括:煙氣流速、通過除霧器斷面氣流分布的均勻性、葉片結(jié)構(gòu)、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。對于脫硫系統(tǒng)來說，目前將除霧后煙氣霧滴的含量作為衡量除霧性能的主要參數(shù)。一般要求，一個沖洗周期內(nèi)通過除霧器的霧滴含量的平均值小于75mg/Nm3。該處的霧滴粒徑大于15um時，煙氣為標準干煙氣。其取樣距離為離除霧器距離1～2m的范圍內(nèi)。14

14(2)系統(tǒng)壓力降指煙氣通過除霧器通道時所產(chǎn)生的壓力損失,系統(tǒng)壓力降越大,能耗就越高。除霧系統(tǒng)壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結(jié)構(gòu)、葉片間距及煙氣帶水負荷等因素有關(guān)。當除霧器葉片上結(jié)垢嚴重時系統(tǒng)壓力降會明顯提高,所以通過監(jiān)測壓力降的變化有助把握系統(tǒng)的狀行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)問題,并進行處理。除霧器的設計核心問題是如何在最小壓降情況下保證最大的除霧效率。15

152、除霧器的特性參數(shù)（1）除霧器的臨界分離粒徑除霧器臨界分離粒徑是指除霧器在一定氣流流速下能被完全分離捕捉的最小液滴粒徑。除霧器利用液滴運動時產(chǎn)生的慣性力進行分離，在一定的氣流流速下，粒徑大的液滴，其慣性力就大，易分離。當液滴粒徑小于一定程度時，除霧器對液滴就失去分離捕捉能力。除霧器臨界分離粒徑越小，表明除霧器的除霧性能越高。16

16（2）除霧器臨界煙氣流速在一定煙氣流速范圍內(nèi)，除霧器對液滴分離的能力隨煙氣流速增加而提高，但是當煙氣流速超過一定數(shù)值后除霧能力反而會下降，這一臨界煙氣流速稱為除霧器的臨界煙氣流速。臨界點的出現(xiàn)，主要是因為產(chǎn)生了霧沫的二次夾帶所造成的，即分離下來的霧沫，再次融入煙氣中，被煙氣帶走，其原因是：①撞在葉片上的液滴由于自身動量過大而破裂、飛濺；②氣流沖刷葉片表面上的液膜，將其卷起、帶走。為了達到一定的除霧效果，煙氣流速非常重要，氣流最高速度不能超過臨界速度，最低速度要保證能達到所要求的最低除霧效率。17

173、除霧器的主要設計參數(shù)(1)煙氣流速煙氣流速過高：易造成煙氣二次帶水,從而降低除霧效率,同時流速高系統(tǒng)阻力大,能耗高。煙氣流速過低：不利于氣液分離,同樣不利于提高除霧效率。根據(jù)不同除霧器葉片結(jié)構(gòu)及布置形式,設計流速一般選定在3.5～5.5m/s之間。18

18(2)除霧器葉片間距葉片間距過大：除霧效率低,煙氣帶水嚴重,易造成風機故障,導致整個系統(tǒng)非正常停運。葉片間距過?。撼哟竽芎耐?沖洗的效果也有所下降,葉片上易結(jié)垢、堵塞。葉片間距根據(jù)系統(tǒng)煙氣特征(流速、SO2含量、帶水負荷、粉塵濃度等)、吸收劑利用率、葉片結(jié)構(gòu)等綜合因素進行選取。葉片間距一般設計在20～95mm。19

19（3)除霧器沖洗水壓沖洗水壓低時：沖洗效果差沖洗水壓過高：易增加煙氣帶水,同時降低葉片使用壽命。除霧器水壓一般根據(jù)沖洗噴嘴的特征及噴嘴與除霧器之間的距離等因素確定一般情況下,第1級除霧器的沖洗水壓高于第2級除霧器,除霧器正面的水壓應控制2.5×105Pa以內(nèi),除霧器背面的沖洗水壓應>1.0×105Pa,具體的數(shù)值需根據(jù)工程的實際情況確定。20

20(4)除霧器沖洗水量選擇除霧器沖水量除了需滿足除霧器自身的要求外,還需考慮系統(tǒng)水平衡的要求有些條件下需采用大水量短時間沖洗,有時則采用小水量長時間沖洗,具體沖水量需由工況條件確定(5)沖洗覆蓋率沖洗覆蓋率是指沖洗水對除霧器斷面的覆蓋程度。沖洗覆蓋率%=（nπh2tan2α）/A×100%式中n為噴嘴數(shù)量;α為噴射擴散角;A為除霧器有效通流面積,m2;h為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離,m。根據(jù)不同工況條件,沖洗覆蓋率一般可以選在100%～300%之間。即噴嘴噴射擴散角面積的重疊率?？偟囊笫钦麄€除霧器斷面不能有死角，達到100%沖洗，防止因未沖洗到而造成堵塞，從而造成系統(tǒng)停運。21

21(6)除霧器沖洗周期。沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時間間隔。由于除霧器沖洗期間會導致煙氣帶水量加大(一般為不沖洗時的3～5倍)以沖洗不宜過于頻繁,但也不能間隔太長,否則易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。除霧器的沖洗周期主要根據(jù)煙氣特征及吸收劑確定,一般以不超過2h為宜。(7)除霧器的級數(shù)級數(shù)的增加，除霧效率增大，而壓力損失也隨之增大。除霧器的設計要以提高除霧效率和降低阻力損失為宗旨。因此，單純地追求除霧效率而增加級數(shù)，卻忽視了氣流阻力損失的增加，其結(jié)果將使能量的損耗顯著增加。現(xiàn)在的WFGD（濕式煙囪排氣去硫裝置）系統(tǒng)為了提高除霧效果,一般采用兩級葉片,第一級為粗除,第二級為精除。22

22五、除霧器的常見問題1——除霧器的結(jié)垢、堵塞、坍塌2——除霧器的熱變形坍塌23

231、除霧器的結(jié)垢堵塞坍塌嚴重結(jié)垢,會引起局部堵塞或整體塌陷,有的甚至將除霧器底部沖洗水管和支撐梁壓斷。此問題主要出現(xiàn)在一級除霧器,即下部的初級除霧器,使得除霧器局部滑動移位,甚至局部脫落。24

241.1除霧器結(jié)垢的類型（1）濕—干垢:多數(shù)除霧器結(jié)垢都是這種類型，因煙氣攜帶漿液的霧滴被除霧器捕捉后，在環(huán)境溫度、黏性力和重力的作用下，固體物質(zhì)與水分逐漸分離而結(jié)垢。這類垢較為松軟，通過簡單的機械清理以及水沖洗的方式即可清除。25

25（2）結(jié)晶垢:在少數(shù)情況下，由于霧滴中含有少量亞硫酸鈣和未反應完全的石灰石，會繼續(xù)進行各種化學反應，反應物會黏結(jié)在除霧器表面而結(jié)垢，然后與煙氣中的SO3、飛灰等相互作用會生成類似水泥的硅酸鹽，隨著運行時間的累積而硬化，即使高壓水也難以清除，在煙塵量大時堵塞更快。26

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271.2可能導致結(jié)垢的原因1.2.1設計方面除霧器沖洗水壓力不足：除霧器沖洗水壓力是指沖洗時入口母管處的壓力,一般要求大于0.2Mpa。脫硫系統(tǒng)沖洗水壓力偏小,會使得沖洗效果得不到保證。脫硫系統(tǒng)水平衡有問題：特別是機組低負荷運行時表現(xiàn)得比較突出。很多設計將設備和軸承冷卻、潤滑、密封水全部進入系統(tǒng),造成吸收塔高液位影響系統(tǒng)水平衡時,運行人員只得停止除霧器沖洗,以防止吸收塔溢流;沖洗壓力和流量控制及監(jiān)測方式不正確：有些系統(tǒng)在除霧器沖洗門前未設置沖洗水的流量和壓力測點,不能及時監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏及沖洗水壓力低,難以保證沖洗效果。除霧器差壓不準,形同虛設,起不到監(jiān)視和報警作用。28

281.2.2安裝質(zhì)量方面安裝質(zhì)量較差。表現(xiàn)在扣件松動,除霧器間隙不均勻等;噴嘴位置未進行調(diào)整,噴嘴分布不均勻,有的直接對著大梁和塔壁,根本起不到?jīng)_洗作用等。1.2.3運行原因電廠長期低負荷運行或部分煙氣脫硫,煙氣流速低,系統(tǒng)積灰,引起除霧器和GGH堵塞,系統(tǒng)阻力增大;沖洗水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏嚴重,沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理,致使系統(tǒng)水平衡出現(xiàn)問題,吸收塔液位一直維持在高位,除霧器沖洗減少,甚至長時間不沖洗;由于除霧器沖洗閥門反復動作,電動頭故障率比較高,防水措施不太好,閥門接線處經(jīng)常進水,閥門內(nèi)漏比較嚴重,使得閥門行程和嚴密性發(fā)生變化,沖洗水壓力降低,影響沖洗效果;電廠沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理上述缺陷,也沒有定期對除霧器進行檢查。這些運行方面的問題導致了除霧器沖洗不干凈,漿液積累、結(jié)垢,使除霧器超載而塌陷。29

291.3解決方案1.3.1設計方面適當提高除霧器沖洗水壓力,使其達0.3MPa左右,并且考慮最小再循環(huán)流量。除霧器沖洗門前母管設壓力和流量測點,工藝水出口母管設流量測點,便于監(jiān)控閥門內(nèi)漏和除霧器沖洗效果。壓力測點最好設在除霧器沖洗門前母管上,不要裝在半空中,對于未單設除霧器沖洗水泵的系統(tǒng),沖洗門前母管最好設置手動門,便于檢修和運行。設備和軸承的冷卻、潤滑、密封水不要直接進入系統(tǒng),根據(jù)項目具體情況全部收集或排入雨水溝。系統(tǒng)的補給水最好由除霧器沖洗水來補充,盡量避免多余水直接進入系統(tǒng)。30

30除霧器支撐的設計應適當考慮加強除霧器葉板的支撐面積,減小除霧器格柵板之間的空隙,以加強穩(wěn)定性,避免除霧器局部側(cè)部滑出支撐梁。優(yōu)化設計或更換除霧器差壓(通過上下除霧器壓力計算)變送器型號,以確保準確測量并密切監(jiān)視除霧器差壓。除霧器沖洗門應設置在檢修平臺上,高度適中,便于檢修和維護;除霧器層和GGH層最好設置有手動沖洗水活接頭,便于定期檢查后手動沖洗;優(yōu)化人孔門設計,使其便于開關(guān)并密封良好。1.3.2安裝方面安裝牢固可靠,不松動;除霧器間隙均勻,不滑動,限位條全部安裝到位;31

31噴嘴位置應根據(jù)具體情況進行調(diào)整,噴嘴分布均勻,能覆蓋整個除霧器,不能直接對著大梁和塔壁。除霧器沖洗門安裝位置應考慮便于檢修和維護,執(zhí)行機構(gòu)要有防雨措施,防止進水損壞。1.3.3運行方面運行人員應密切監(jiān)視除霧器的沖洗壓力、流量、差壓等參數(shù)。熟記并記錄好脫硫系統(tǒng)初次啟動時或正常運行時的參數(shù)和數(shù)據(jù),發(fā)生變化時一定要及時分析和查找原因。每隔6個月(最好是3個月)必須進行除霧器檢查,視具體情況手動沖洗干凈;檢查脫硫裝置其他管道沖洗門內(nèi)漏情況,并及時處理;防止其他水進入系統(tǒng),確保系統(tǒng)運行時水平衡。32

322.除霧器的熱變形坍塌實例：連州電廠一期工程2臺125MW燃煤機組，設計煤種為當?shù)馗吡驘o煙煤。為滿足環(huán)保要求，2臺機組共用一套奧地利能源公司提供的濕法煙氣脫硫(FGD)裝置。2002-08-28，有關(guān)人員對運行近2年的FGD系統(tǒng)進行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)吸收塔內(nèi)除霧器，特別是上層的大部分都不同程度地遭到損壞。

332.1原因分析該廠除霧器采用聚丙烯材料制成，其最高耐溫為120℃，正常運行情況下，F(xiàn)GD系統(tǒng)入口的煙氣溫度為145℃左右，經(jīng)過噴淋管后，流經(jīng)除霧器的煙氣溫度為50℃上下，不會對其造成任何損壞。實際運行中，最易發(fā)生FGD失電事故。運行記錄表明，在2002-08-28之前發(fā)生4次失電。按設計，此時FGD旁路煙道擋板應動作，使煙氣走旁路，但是4次之中沒有一次正確動作。

34因為從運行值班室至尾部煙道的路程很長，加之旁路煙道檔板手動打開又需幾分鐘的時間，這就使高溫煙氣進入吸收塔，每次流經(jīng)吸收塔的時間可達10～15min，造成吸收塔內(nèi)的除霧器嚴重損壞，并且對系統(tǒng)中的其它設施如防腐襯膠、涂層、噴淋層等也有很大傷害。

352.2改進措施為防止熱煙氣對FGD系統(tǒng)設備的損害，有的電廠在FGD入口煙道處加裝一排沖洗水噴嘴，這是可行的。而連州電廠采用了更簡單的方法，即將入口煙氣檔板、出口煙氣檔板及2個旁路檔板的電源由FGD系統(tǒng)380V開關(guān)柜改到主廠房380V工作段或公用段。這樣一來，即使FGD系統(tǒng)完全失電，煙氣檔板仍然可正常操作，旁路檔板可在47s全部打開，保證熱煙氣通過，從而保護了FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠、磷片涂層、除霧器等其它吸收塔內(nèi)部設備。