某电厂三通道除雾器堵塞过程探析与防控措施

官大纯，纪小春

(1.湖南华电石门发电有限公司，湖南 常德 415300;2.四川华电宜宾发电总厂，四川 宜宾 644000)

0 引言

三通道除雾器是指烟气流动方向沿垂直方向折转了三次的除雾器。三通道除雾器与一通道、两通道除雾器相比，具有除雾效率高的优点，但也具有难冲洗、易堵塞的缺点。

除雾器局部堵塞后，会增加增压风机的电耗，同时也会加速除雾器及其他部位的堵塞，降低除雾效率。穿过除雾器的浆液液滴会沉积在除雾器、烟道和GGH表面，严重者，会引起GGH大面积堵塞［1］、压垮除雾器［2］、减少烟道的通流面积，影响脱硫系统的可靠运行。

除雾器堵塞是石灰石—石膏烟气湿法脱硫系统的通病。除雾器究竟是怎么堵塞的、为何会大面积堵塞、堵塞的原因是什么、如何防治?本文就这些问题，在对某电厂堵塞的除雾器进行仔细研究的基础上，提出了一些浅见，以期抛砖引玉。

1 三通道除雾器堵塞过程探析

1.1 堵塞形式

根据对某电厂三通道除雾器堵塞情况的观察发现，三通道除雾器最易堵塞的是第二个通道，第二通道堵塞后，由于浆液液滴的下坠上附作用，堵塞物分别向第一通道和第三通道内部聚积，慢慢堵塞所有通道。不过，因除雾器上部坠落的浆液液滴含水量较大有湿润作用，而下部堵塞物被回旋烟气带走后，又会有新的堵塞附着其上，因而，除雾器迎风面和背风面的堵塞物均不太致密也不坚硬，易清除。而其他部分则密度较大，易成型。观察卸掉除雾器相邻板片后的堵塞物，发现最完整的是第二通道和转向部位，其余通道相对残缺。这些堵塞物两端紧邻板片处坚硬而致密，中部则有很多由于气体逃逸和积水蒸发后形成的孔穴，较为疏松，将之清除后，露出较为坚固的垢层，这些垢层连成一片，使流道变窄，甚至封闭。通过对实物的观察和分析，我们认为，引起除雾器堵塞的形式有两种:一种是桥架方式;另一种是拥堵方式。

1.2 堵塞过程解析

除雾器投运初期，烟气中的雾滴会较为均匀地附着在除雾器的迎风侧和背风侧，形成液膜。在工况异常的情况下，这些水膜中含的浆液变多，当向下流动所依靠的重力等于烟气向上的托力时，这些浆液液膜相对静止。在热烟气的蒸发作用下，液膜开始超饱和而结晶，晶体沿与板片相垂直的方向纵向发展，慢慢形成一定厚度的垢层，如图1(a)所示。

图1 除雾器堵塞过程示意

当工况再次发生变化时(如烟气流速、吸收塔浆液浓度、石灰石浆液含量等)，除雾器捕集的液滴大幅增加，如图1(b)所示，D面的液滴会流到C面，E面的液滴一部分也会直接掉落到C面，造成C面液滴拥挤。而F面的液滴将向下移动，当下滑到垂直通道部分时，会加速下滑，b点处的液滴瞬时增多，最终在b点处造成拥堵。这种方式最终会形成拥堵的情形。

当捕集的液滴黏稠度较大时，液滴流动迟缓，大部分会滞留在第二通道，如图1(c)所示。在烟气流速较高的情况下，第二通道的迎风面的液滴被二次携带，附着物较少，而背风面液滴中的水分也会被带走，表面会慢慢形成一层硬垢。高速烟气经过狭窄通道后进入第三通道，此处间距变宽，流速下降，液滴将第二次被捕集。被捕集的液滴继续下滑至第二通道，聚积的浆液表面继续被蒸干，形成第二层硬垢，使第二通道变得更为狭窄，只需很少浆液就会将之完全堵死，如图1(d)所示。这种方式就像古代的人修拱桥一样，故命名为桥架。最终会形成桥架的情形。

无论是拥堵还是桥架方式，一旦通道被封堵，则在被堵塞的除雾器上部将形成局部低压区，烟气将在此处回旋，加速大液滴的形成和沉降，最终把该区域除雾器的第三通道填满。而在其下部将形成局部高压区，烟气在此处折转方向，也会形成回旋气流，浆液液滴撞击并粘附在第一通道内，最终也会将之大部填满。

2 引起三通道除雾器堵塞的原因

2.1 烟气含尘量大

该电厂设计脱硫系统入口烟气飞灰浓度≤200mg/m3，但从紧贴除雾器板片的垢层及部分通道堵塞物颜色看，明显呈黑色，说明烟气含灰量大大超过设计值。大量烟尘被浆液液滴包裹后，被烟气席卷至除雾器，直至被除雾器截留，在这个过程中，烟尘还未完全湿透，仍具有吸水性，使被捕集的液滴中硫酸盐过饱和度大大增加而结晶形成硬垢。这种情况在烟气带水较重时不易发生，但在除雾器投运之初，由于烟气带水正常，且干燥的除雾器板片本身就有吸水性，因而结垢概率很大，此时结的垢均匀而致密，如图1(a)所示。

引起烟气含尘量大的原因有两个:一是在机组启动初期，电除尘器还未投运正常就投入脱硫系统运行;二是在机组正常运行后，电除尘器自身故障，除尘效率达不到设计要求。通过调查了解，这两种情况该电厂均存在。

2.2 吸收塔中吸收剂过剩量太多

该电厂规定，吸收塔浆液pH值应控制在5.2～5.7之间，但该厂运行人员在吸收塔每次投运前，都有盲目大量预先向吸收塔进石灰石浆液的习惯，几乎每次投运脱硫系统时浆液pH都会持续数个小时超上限(有时达6.1以上)。而且在脱硫系统正常投运阶段，因在线pH表经常故障，失去连续监测手段，只能根据离线pH值进行石灰石供浆泵的启停操作，浆液pH值波动幅度较大，超过5.9的现象时有发生。

吸收塔浆液中未反应完全的吸收剂(CaCO3)因粒径小，极易被烟气携带，浆液所含的吸收剂越多，被带走的就越多。当除雾器捕集到这些液滴后，烟气中未除尽的SO2、O2还会继续与之发生反应，生成的亚硫酸钙/硫酸钙大幅增加，因过饱和而结晶，在除雾器板片上形成硬垢或堵塞物的可能性大增。

2.3 吸收塔浆液密度过高

该电厂规定，吸收塔浆液密度应控制在1080～1120kg/m3之间，但在实际操作时，不时有浆液密度超上限的现象，最高值曾达1160kg/m3。而根据脱硫系统设计文件的要求，吸收塔浆液密度应控制在1073～1107kg/m3之间。

当吸收塔中的浆液过饱和度超过1.4时，会形成新晶核［3］，这样的浆液液滴被除雾器捕集后，会在除雾器板片表面结晶、长大，要么形成架桥，要么造成拥堵，直至把除雾器流通堵死。

2.4 氧化效果不理想

氧化效果不理想，会产生大量细而轻的CaSO3，含有大量CaSO3的液滴被除雾器捕集后，要么在除雾器通道继续被氧化成石膏形成结晶，要么直接形成具有粘稠性的CCS(硫酸盐与亚硫酸盐的混合物)堵塞填充物。该电厂的氧化风机设计出力为5190m3/h，但因某套脱硫系统氧化风机设备故障，其出力仅4300m3/h左右。

2.5 冲洗周期不合理

该电厂运规规定，除雾器冲洗周期为每4h冲洗一次。但根据经验公式［2］计算，该厂额定工况下冲洗周期为0.47h冲洗一次较为合理，非额定工况冲洗周期可适当延长，但不至于达到4h。

经验公式如下:

式中:V为烟气量;k(n)为根据吸收塔液位L而选取的参数:k(1)=1，L ＞ 9.50m;k(2)=1.5，9.45 ＜L ≤9.50m;k(3)=3，9.40 ＜ L ≤9.45m;k(4)=6，9.30 ＜ L ≤9.40m;k(5)=12，L ≤9.30m。

除雾器冲洗周期过长，造成截留物大量滞留，难以冲净，易引起堵塞。

2.6 投运前和停运后末及时冲洗除雾器

除雾器投运前，板片很干燥，会吸收水分，使浆液变得超饱和，易结垢。而除雾器停运时，其板片上有大量捕集物，会失水变干成垢，难以清除。因此，除雾器启、停时必须进行冲洗。该厂在实际操作中，运行人员有冲洗停运除雾器的习惯，但对投运前冲洗除雾器的重要性认识不足，或冲洗时间提前得太多，而失去了冲洗的意义。

3 防控措施

3.1 及时消除设备缺陷

电除尘器投运正常与否，对除雾器的结垢和堵塞影响很大，应利用一切机组停运机组消除电除尘器存在的问题，确保除尘效率。改进检修工艺，提高检修质量，修复氧化风机存在的缺陷，使其达到额定出力，防止吸收塔浆液氧化不充分带来的结垢、堵塞问题。

3.2 修改运行规程

按设计文件要求，将吸收塔浆液密度控制标准由1080～1120kg/m3改为1073～1107kg/m3。同时，对除雾器冲洗周期重新规定:在除雾器压降测点正常可用的情况下，根据压降变化情况启动除雾器冲洗装置;在除雾器压降测点故障的情况量，根据经验公式测算冲洗间隔周期;在上述两种监测手段均失灵的情况，规定冲洗时间间隔不得超过2小时。

3.3 提高运行操作质量

脱硫系统投运前，在向吸收塔进石灰石浆液时，必须将pH值控制在下限水平，禁止大量预先进浆。

在除雾器启、停之时，必须对除雾器进行冲洗。确保增压风机启动时，除雾器呈湿润状态;脱硫系统停运之时，除雾器已被彻底冲洗干净。防止除雾器板片结垢。在GGH每次吹灰时，必须同步启动除雾器冲洗装置，以及时将除雾器捕集的烟尘冲回吸收塔。在脱硫系统正常投运后，严格控制吸收塔浆液的密度和pH值，定期投运除雾器冲洗装置。如果吸收塔水平衡难以维持，可先降液位再冲洗，也就是说，在水平衡与保持除雾器板片干净之间发生矛盾时，应舍前者保后者。

3.4 加强对热控仪表的维护工作

吸收塔压降仪表、密度计、pH计是否正常投运，对运行操作质量的高低和设备的健康水平密切相关。应有专人负责脱硫系统在线仪表的维护检验工作，定期参加培训，不断提高检修质量。切不可重主机仪表，轻辅机仪表。

4 结语

在石灰石—石膏湿法脱硫系统运行过程中，引起除雾器堵塞的因素很多，但归纳起来不外乎设备因素和人为因素两方面，只要卡住了其中任何一环，就能减轻甚至消除除雾器的结垢、堵塞现象。

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［2］曾庭华，杨 华，马 斌，等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化［M］.北京:中国电力出版社，2004.

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