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    濕法脫硫除塵器的設計與運行經驗總結

    發布日期:2017-12-10 15:45    關鍵字: 脫硫除塵器

    濕法脫硫是在脫硫除塵器內噴淋堿性液體(或漿液)除去煙氣中二氧化硫,是目前常用的脫硫方法。
    霧化器是濕法噴淋脫硫過程中的核心部件,其合理的設計布置和操作不僅能夠使吸收液有效霧化,極提高氣液兩相的接觸面積,同時也能夠充分利用塔體空間,減少系統堵塞和帶水現象,延長霧化器使用壽命。
    在135MW機組的脫硫設計過程中,要求機組脫硫效率為95%,采用空塔噴淋石灰漿液脫硫,主要成分Ca(OH)2。石灰漿液從儲槽用泵輸送到脫硫液罐,分析化驗其有效成分含量,以確保脫硫液有效成分的濃度。本工程吸收塔包括吸收塔內噴淋層、噴嘴、除霧器、煙氣入口和煙氣出口的位置,優化PH值、液氣比、煙氣流速等性能參數。
    1 濕法噴霧脫硫
    1.1濕法噴霧脫硫工藝
    該脫硫工藝為煙氣經風機增壓送入脫硫系統,FGD裝置配備合適的擋板,確保煙氣脫硫系統的旁路操作,提高系統穩定性。脫硫懸濁液通過噴嘴形成細小液滴在吸收塔中分布,提高有效接觸界面。煙氣經增壓風機和換熱后,從吸收塔下部洗滌區進入,在塔內逆向上升與噴淋下降的石灰液滴反應;脫硫后的煙氣從塔頂部排出。為達到較好的除霧效果,吸收塔內安裝兩級除霧器,脫除煙氣夾帶的液滴;為了減少吸收塔阻力,采用空吸收塔噴淋,脫硫液由循環泵送至噴嘴。噴嘴采用針對液-固混合懸濁液的O霧化器,耐磨損、不易堵塞,能有效霧化懸濁液,產生細小液液滴。
    本項目吸收塔為圓柱形,碳鋼材質,內襯玻璃鱗片。吸收塔配置3臺循環泵,每臺泵對應1層噴淋層,保證每個噴嘴壓力基本相同,泵的揚程分別為15.5、17.5、19.5m。
    1.2濕法脫硫霧化器
    霧化器是把液體分散成液滴的有效設備,根據噴霧狀態分為空心錐形噴霧和實心錐形噴霧?招腻F形噴霧為圓形淮滴環,被霧化液體通過進液口與旋流腔(或通過一個緊靠噴嘴上游)的內部開槽葉片形成。實心錐形噴霧覆蓋區域為一完全充滿液滴的圓形,通常利用內部葉片使液體在離開噴嘴口之前能夠形成湍流。
    霧化效果的決定因素不僅與霧化器結構有關,還與液體的性質和操作參數有關。液體的性質主要包括液體的密度、粘度、溫度、表面張力等。在噴霧中,液體密度主要影響噴霧噴嘴的流量。液體粘度是影響噴霧形成的主要因素,它在較小程度上也影響流量。高粘度液體與水相比需要較高的下限壓力才能形成一種噴霧形狀并產生狹窄的噴霧角度。溫度的改變影響粘度、表面張力和密度,從而影響噴霧性能。表面張力主要影響O小工作壓力、噴流角度和液滴大小,表面張力的影響在低壓工作狀態下比較明顯;較高的表面張力減小噴流角度,對空心錐形噴霧噴嘴影響尤甚。
    影響霧化器的主要操作參數有液體流量、噴霧沖擊力。噴嘴流量因噴霧壓力而異,它隨噴霧壓力的增大而增大。噴霧沖擊力是噴霧對目標表面的沖擊,取決于噴霧形狀分布和噴霧角度。對于特定噴噴霧形狀分布,噴霧沖擊力隨著噴霧角度的增大而減;對于不同類型的噴霧形狀分布,給定相同的噴霧角度時,空心錐形噴霧沖擊力大于實心錐形噴霧。在給定的噴霧條件下,所有噴霧液滴并非一樣大小,通常采用體積中位數直徑或全積-表面積直徑描述噴霧液滴。噴霧液滴直徑是評價脫硫霧化器效果的主要指標。
    1.3濕法脫硫除塵器噴嘴的布置
    1.3.1脫硫噴嘴的平面布置
    噴霧理論覆蓋范圍 是由噴霧夾角和噴霧截面距噴嘴距離決定,該數值是假設噴霧角在整個噴霧距離中保持不變的條件下計算得出。在實際噴霧中,有效噴霧角度因噴霧距離而異;當液體比水粘時,形成的噴霧角度相對較小,其角度取決于粘度、噴嘴流量和噴射壓力。根據一般設計經驗,在濕法噴霧脫硫除塵器內,每個噴嘴噴霧覆蓋區域應相互重疊1/3-1/4,能夠獲得一個噴霧均勻分布的效果。
    在霧化器塔盤的平面布置中,靠近塔壁的噴嘴軸線向內傾斜一定角度,減少脫硫液噴淋在壁面上,提高液滴的有效利用率。噴嘴采用碳化硅或鈦材料制成,噴淋管道為FRP,具有良好的耐腐、耐磨性能。在吸收塔進口處設置一套短管噴淋系統,包括噴淋泵、噴嘴和管道系統。系統設置2臺噴淋泵,1開1備。
    噴淋組件及噴嘴的平面布置保證液霧均勻覆蓋吸收塔的橫截面。每一噴霧層由帶連接支管的母管、溶液分布管道和噴嘴組成。噴淋區域平面布置如圖所示。

    1.3.2噴霧脫硫除塵器的立面布置
    濕法噴霧脫硫除塵器內一般布置3層組合霧化器塔盤,2開1備。塔般層之間的距離根據霧滴的有效噴射軌跡及滯留時間確定,液滴在此處與煙氣接觸,SO2通過液滴表面被吸收。在空間布置中還必須使煙道氣進口有一定向下傾斜坡度,從而保證煙氣的停留時間和分布均勻。
    在噴霧脫充塔內,除霧器用于分離煙氣攜帶的液滴,該系統組為:二級除霧器、配備沖洗水系統、噴淋系統(包括管道、閥門和噴嘴等)。二級除霧器系統為1臺在下部的第一級粗除霧器和1臺在上部的第二級細除霧器。
    第一級粗除霧器葉片間隙稍大,分離上升煙氣所攜帶的較大液滴。上方的第二級細除霧器葉片距離小,分離上升煙氣中的微小液滴和除霧器沖洗水滴。煙氣流經除霧器時,由于慣性作用,液滴被擋板截留。被滯留的液滴由于含固體顆粒,因此擋板存在結垢的可能性,為保證煙氣通過除霧器時的壓降不超過設定值,應定期進行在線清洗。為此,設置定期清潔設備,包括噴嘴系統。
    一級除霧器的上下兩面和二級除霧器的下面布置有沖洗噴嘴,正常運行時在下層除霧器的底面和頂面,上層除霧器的底面自動按程序輪流清洗各區域。除霧器沖洗可根據煙氣負荷、除霧器兩端的壓差自動調節沖洗的頻率。噴霧脫硫除塵器設置2臺除霧器沖洗水泵,1臺運行,1臺備用,流量為30m3/h,揚程為30m。除霧器沖洗水泵的選用主要考慮除霧器沖洗所需的O用水量。
    2 濕法脫硫除塵器中霧化器的常見問題
    2.1噴嘴選擇不恰當
    噴嘴流量選擇不當:若噴嘴流量選擇過小,則不能提供足夠的脫硫液;若噴嘴流量選擇過大,由于循環泵總流量一定,將會影響噴嘴的霧化效果。
    噴嘴材質選擇不當可能產生如下一些問題。磨損:噴嘴噴口和內流通道表面的物質逐漸脫落,進而影響流量、壓力和噴霧形狀。腐蝕:由于噴霧液或環境的化學作用引起腐蝕,破壞噴嘴材料。溫度損害:由高溫引起的對非耐高溫噴嘴材料產生的老化影響。
    2.2平面布置不合理
    噴嘴布置數量問題:噴嘴布置數量過少,將不能保證整個塔截面獲得均勻的液滴;若布置數量過多,不級增大安裝和維修工作量,而且過度密集的液滴可能產生二次聚合,達不到優化運行的目的。
    管道粗細問題:由于每一噴霧層是由很多噴嘴組合而成,特別是大直徑脫硫除塵器,噴嘴數量更多,為保證眾多噴嘴獲得均勻匹配的流量,必須合理設計連接和噴嘴的管道直徑。
    2.3衰敗度間隔布置不合理
    每層噴嘴組合件以及除霧器之間必須保持適當的間距,若間距過大,將增加脫硫除塵器高度,增大設備投資;若間距太小,將影響液體的霧化和除霧效果。
    2.4噴嘴堵塞
    阻塞:污垢和其它雜質阻塞了噴嘴口內部,進而限制流量和干擾噴霧形狀。粘接:噴嘴口邊緣內側或外側材料上,由于液體蒸發引起的噴濺、霧化或化學堆積作用凝結一層干燥的凝固層,阻礙噴嘴口或內流通道。
    2.5安裝、維修問題
    錯誤安裝:安裝時偏離軸心,過度上緊或改變安裝位置,均能導致液體滲漏,對噴嘴霧化性能產生不良影響。在維修和清洗中,由于應用不正確的工具對噴嘴造成一些非預期的損害。
    3結論
    霧化器是濕法噴霧脫硫的關鍵部件,每層噴嘴組合件的合理平面布置和塔內空間立面的設計是保證脫硫除塵器穩定運行的基本前提;同時還必須合理選擇霧化器的型號和材質,以及正確的安裝和維修,延長其使用壽命。

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