吸收塔除雾器优化设计和运行维护

　　摘 要：除雾器是湿式石灰石/石膏法烟气脱硫系统的重要设备，本文从叶片形式、空塔气速、整体设计以及冲洗过程设定等方面进行了讨论。结合一些工程实例，提供了在设计和运行维护中的一些建议，可通过选择合理的参数，权衡相关制约条件，从而确保除雾效率，避免设备结垢和堵塞，维持设备的良好运行。 

　　关键词：烟气脱硫；石灰石/石膏法；除雾器 

　　0 引言 

　　除雾器是烟气脱硫的重要设备，如果设计不当，除雾效率低下，极易导致烟气带水，严重时会出现“石膏雨”，雾沫夹带较重时还会进一步影响系统的水量平衡。除雾器如果维护不当，会引发设备堵塞结垢，造成设备损坏，严重时会发生坍塌。 

　　由于建成项目的除雾器改造存在各种限制，经济上又有劣势，使人们逐渐把注意力转向如何通过选型与优化设计，合理的运行维护，来确保设备的良好投运。 

　　1 设备简介 

　　除雾器是化工设备中常见的气液分离装置，根据烟气脱硫系统中雾滴分布情况一般选用的是挡板型除雾器。这类除雾器的工作原理以惯性碰撞为主，气体在曲折的倾斜通道中以一定的速度向前流动，由于流向多次被改变，致使液滴在惯性力作用下，撞击在挡板表面而被捕捉，并受重力作用，逐渐向下聚集到挡板底端并流出。 

　　除雾器的叶片参数包括：流程数、流程长度、片间距、高度和倾角等。技术性能指标包括：空塔气速、除雾效率、操作压降和防堵性能等。脱硫系统采用最为普遍的形式是平板式和屋脊式。安装位置多位于吸收塔上部，也有位于出口水平烟道中。除雾器普遍采用波纹板组件组装而成。为防止液滴在除雾器波纹板上结垢，需周期性进行冲洗。 

　　2 叶片的选择 

　　脱硫除雾器叶片最为常见的是两种形式：正弦波型（在叶片拐弯处设集液沟），三个流程的折流板型。这两种形式在脱硫项目中都有广泛运用，除雾效率都能达到预期效果。 

　　正弦波型的叶片设置集液沟的初衷，主要是防止二次夹带。集液沟能够有效收集板面上的液滴，从而阻止液滴被气流再次吹走。但集液沟在遇到含固气流时会失效，因为它很快就会被堵塞。山西兆光二期2×600MW烟气脱硫工程，采用了两级都是正弦波形带集液沟的叶片形式，其除雾效果与同容量的项目不带集液沟的叶片相比，在烟气条件和塔内运行差异下，由厂家的测试得出，出口液滴含量分别为68.32mg/Nm3（标况，干态）和55.86mg/Nm3（标况，干态），可见集液沟优势并不明显。因为气流的含固性质，反而是叶片光滑、平整的叶片更易避免结垢。建议在工况较好的二级除雾器上采用带集液沟的叶片。三流程的折流板叶片的优势在于流程数的增加，提高了它的分离效率。但同时它的操作压降也较两流程的叶片要大。因此在工程中，较多的是采用以两流程叶片作为一级除雾器，而将三流程叶片作为二级除雾器。这种联合使用，既考虑了除雾效率，也避免了较大的操作压损。叶片采用PP塑料，最高耐温小于85℃，叶片厚度一般3mm，片间距20～40mm，二级除雾器作为精除，片间距也会相对小一些。 

　　3 稳定烟气流速 

　　塔内气速是影响除雾器除雾效率的重要因素，二者的变化规律：在临界流速以下，效率随气速的减小而下降；超过临界值，气速增大，效率会急剧下降。临界点的原因，是产生了雾沫的二次夹带，即分离下来的雾沫，再次被气流吹走。 

　　设备的临界气速能够达到6m/s，吸收塔的空塔气速可选择3.5～5m/s，一般在4m/s左右，既考虑利于反应的流速，同时又兼顾塔的经济性。通过除雾器的气速产生变化的原因，可能是因为结垢堵塞，降低了通过面积，也可能是煤质变化，烟气波动。由于受电煤紧张的影响，烟气实际情况要比设计煤种和校核煤种存在较大差异。在运行中，气速的波动，应作为除雾器状态的跟踪参数。 

　　4 脱硫系统的整体设计 

　　除雾器的性能和系统的整体设计密切相关。在塔的构造上，除雾器最低的冲洗层距离最上的喷淋层距离为3～4m，且必须大于2m，这段距离主要为了使液滴能够充分沉降。近年来为压缩塔成本，某项目将此高度减少至1.8m。经过一段时间的运行，一级除雾器即出现了堵塞。因此该高度还需在设计中严格控制。吸收塔液气比受脱硫效率和运行能耗两大因素的制衡，大型石灰石/石膏烟气脱硫一般选取8L/Nm3以上的液气比。为追求高的脱硫效率，越来越多的项目选择了液气比上限运行，导致除雾器负荷过大，除雾效率下降。实际上，液气比一味追求上限，只能有限提高脱硫效率，选取适当的液气比，可改善除雾器的运行工况，减少烟气带水。 

　　5 确保冲洗有效 

　　除雾器后夹带水分的最小保证值，一般在75mg/Nm3左右。吸收塔运行中，除雾器冲洗水受水量平衡和除雾器防堵两方面的制衡。在工况波动的时候，诸如SO2浓度上升，机组低负荷运行，吸收塔常会处在高液位运行，除雾器冲洗受到制约。 

　　如果停止除雾器冲洗，结垢和堵塞很快就会造成操作压损的急剧上升，一般除雾器的压损须控制在200pa以内。如果此时强行对除雾器进行手动冲洗，势必会引起吸收塔溢流，造成水量的浪费。控制逻辑上，一般选择延长冲洗周期。以河南某电厂除雾器冲洗为例，正常工况下，一天有12个冲洗周期，每次间隔2小时，每次冲洗持续2小时。但在低负荷工况下，每天只能进行3次冲洗，冲洗间隔达到了8小时，除雾器的运行工况十分恶劣。这样的处理，虽然在一定程度上缓解了两个制衡矛盾的冲突，仍然不可避免地造成了除雾器的损害。因此在低负荷运行时，应密切关注除雾器的压差变化。通过适当加大废水排放，确保除雾器冲洗不能停止。 

　　6 结论 

　　除雾器作为吸收塔的重要设备， 其设计选型和运行维护都对设备具有关键影响，本文结合工程实例，在设计和维护上给出了一些建议，包括：（1）将带集液沟的叶片和三流程叶片作为二级除雾器，一级除雾器尽量选择平整光滑的叶片。（2）空塔气速为4m/s左右，并在运行中记录气速波动，作为除雾器的一项跟踪指标。（3）应适当选择塔结构和液气比的参数。（4）确保冲洗有效，尤其是在吸收塔高液位运行时，通过增加系统排水，保证除雾器冲洗程序不能停止。 

　　参考文献： 

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