湿法脱硫系统中除雾器的升级改造实践

王敏琪，王晨辉

（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江乐清325609）

湿法脱硫系统中除雾器的升级改造实践

王敏琪，王晨辉

（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江乐清325609）

在分析比较各型除雾器布置方式优缺点的基础上，通过将湿法脱硫系统两级水平型除雾器改造升级为一级管式+二级屋脊型除雾器，降低吸收塔出口烟气液滴携带量，从而改善GGH堵塞和设备腐蚀问题。吸收塔出口烟气液滴含量由改造前的55.9 mg/m3降低到改造后的38.2 mg/m3，取得了良好的改造效果和社会效益。

湿法脱硫；屋脊型；除雾器

0 引言

除雾器是湿法脱硫系统的重要组成设备，用来去除吸收塔出口脱硫后湿烟气中的细小液滴，保护下游设备免遭腐蚀和结垢。对于带有GGH（烟气换热器）的湿法脱硫系统，除雾器的液滴去除率将直接关系到GGH换热元件的结垢程度。

浙江浙能乐清发电有限责任公司4台600 MW燃煤机组均采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，脱硫后的净烟气经GGH加热后排放。脱硫系统投运后，GGH多次发生堵塞，经过脱硫旁路取消改造后，脱硫系统无法单独撤出进行离线高压水冲洗或化学清洗，对机组的安全、经济运行带来较大的影响。

自2011年开始，环保部门要求脱硫综合效率在90%以上[1]，意味着对燃煤发电厂脱硫设施的可靠性提出了更高要求。GGH堵塞的主要原因是烟气除尘或吸收塔除雾器除雾效果不佳。相关数据显示机组除尘率达到99.8%以上，达到电除尘设计效率，所以GGH堵塞的主要原因为除雾器除雾效果不佳。通过对吸收塔除雾器进行改型升级，降低了净烟气携带的液滴含量，并最终取得了一定效果。

1 除雾器概况

1.1 除雾器工作原理

逆流喷淋吸收塔在运行过程中，易产生大量小粒径液滴。液滴不仅含有水分，还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等，任何进入烟囱的液滴都会将SO2排放到大气中，同时也造成后续设备的严重腐蚀。因此，被净化的气体在离开吸收塔之前必须要进行除雾。

除雾器依据液滴的惯性、离心力、撞击、地心引力等原理设计。在板片束内含液体的气体若干次被强迫改变前进方向，在随烟气前进过程中，离心力给予气流力量，使更重的液滴甩在板片的湿墙上。通过搅动和表面接触，聚集的液滴自身重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从板片分离下来[2]，而除湿后的烟气穿过除雾器，进入下级设备。除雾原理如图1所示。

图1 除雾器除雾示意

1.2 除雾器板片结构及布置方式

湿法脱硫系统中除雾器板片常用高分子材料制作，板片种类繁多，按几何形状可分为折线型和流线型。板片结构如图2所示。

图2 除雾器板片结构

图2中b与c板型临界流速较高，容易清洗，目前在大容量机组脱硫系统中应用较广。

除雾器布置方向根据烟气流分为垂直布置和水平布置，目前吸收塔内除雾器以垂直布置为主。垂直布置有水平型、屋脊型、V字型和组合型等[3]，如图3所示。

图3 除雾器布置方式

在工程应用中，水平型布置除雾器即使在烟速较低时，离开板片的细小液滴也容易再次雾化进入烟气中。而屋脊型、V字型和组合型除雾器收集的液滴沿板片凹槽下流，通过改进液滴排放路径，能达到较好的除雾效果，但压损和占用空间比水平型大，设备复杂。重庆某发电厂试验结果表明，组合型除雾器能处理流速高达7 m/s烟气，并且增加了除水雾的表面积，从而提高除雾效率。

1.3 除雾器主要性能参数

1.3.1 除雾效率

除雾效率是指除雾器在单位时间内捕获到的液滴质量与进入除雾器液滴质量之比，是考核除雾器性能的关键指标。主要影响因素包括烟气流速、通过除雾器板片烟气均匀性、板片结构、板片间距和布置方式等。

1.3.2 除雾器压力降

当除雾器板片严重结垢时压力降会明显升高，压力降越大，系统能耗越高，需定期对除雾器进行冲洗。

1.3.3 烟气流速

通过除雾器烟气流速太低，气流弯曲流动产生的离心力不足以使细小液滴聚集分离，烟气流速太高，会撕裂板片上液膜，造成烟气二次带水。根据不同除雾器板片结构和布置方式，一般烟气流速为3.5～5.5 m/s。

1.3.4 除雾器级数

除雾器级数越多，去除烟气中液滴的效果越好，但会增加系统压损，同时增加了除雾器冲洗的难度。屋脊型除雾器至少布置二级板片。

1.3.5 除雾器板片间距

板片间距越小，除雾效果越高，但压力降大，板片易结垢和堵塞；板片间距越大，冲洗效果越好，但除雾效果差，烟气携带浆液量大。所以板片间距的选取是维持除雾器稳定运行的关键，对于湿法脱硫系统的除雾器，板片间距应在20～75 mm。

1.3.6 除雾器冲洗覆盖率

冲洗覆盖率η由下式计算：

式中：A为板片有效同流面积；n为冲洗面的喷嘴数量；α为喷射角度；h为喷嘴至板片的垂直距离。

为了完全覆盖并得到可靠的覆盖余量，冲洗覆盖率应达到150%～200%，相邻喷嘴喷射的水雾应部分重叠，以确保冲洗水对整个除雾器表面有一定的覆盖程度。

2 除雾器改造前运行情况

2.1 除雾器型式及性能

4台脱硫吸收塔除雾器采用德国Munters Euroform的DV880/水平型二级除雾器，由一级粗除雾器和一级精除雾器组成，布置在吸收塔喷淋层上部，材质为PPTV（改性聚丙烯）。主要设计参数如表1所示。

表1 原除雾器的主要设计参数

2.2 除雾器冲洗水系统

为了防止除雾器板片结垢，必须设置冲洗水系统对板片进行冲洗，保持板片表面清洁、湿润，防止板片结垢和堵塞流道，冲洗水水质和压力是保证冲洗效果的2个重要因素。

冲洗系统由冲洗喷嘴、冲洗水泵、冲洗管路、冲洗阀门和附属表计等组成。除雾器冲洗系统水源取自海水淡化后一级RO（反渗透）产水，溶解固体＜400 mg/L，除雾器层冲洗水压在0.2 MPa左右，3路冲洗管分别冲洗第1级粗除雾器上下部和第2级精除雾器下部，冲洗水量为48.3 m3/h。布置方式如图4所示。

图4 除雾器冲洗水管布置方式

2.3 除雾器系统存在问题

原除雾器采用老式水平型折流板，两级除雾器间距约2.1 m。在实际运行过程中，除雾器前后压差长期在200 Pa左右，高峰值达300 Pa，已超出除雾器厂家设计值。

通过镁离子示踪法对2号机组的除雾器出口烟气进行液滴测试，在480 MW与600 MW负荷下2号吸收塔除雾器出口液滴含量（标况）分别为39.2 mg/m3和55.9 mg/m3，满负荷下出口液滴含量已超出厂家设计值，带出的液滴粘附在GGH换热面表面，加剧GGH堵塞。因此，2级水平型除雾器已不适应实际运行情况，迫切需要对除雾器进行改型升级。

3 除雾器改造与效果

3.1 除雾器本体改造

根据现有的吸收塔结构，通过大量除雾器厂家资料调查，确定采用一级仿水滴形管式除雾器+二级屋脊型除雾器组合方案，降低除雾器出口烟气携带液滴含量，减缓GGH堵塞[4]。新除雾器布置如图5所示。

图5 一级仿水滴形管式+二级屋脊型除雾器

仿水滴形管式除雾器布置在第一级屋脊型除雾器下方，对烟气中携带的大颗粒液滴进行初步拦截，尤其对颗粒度在400 μm以上液滴拦截效果显著[5]，契形尖向下布置引导水膜快速滴下，气液分离效果好，管子表面不易留存浆液，从而阻止烟气携带大部分石膏颗粒进入屋脊型除雾器，降低除雾器堵塞风险，同时起到均布烟气作用。

两级屋脊型除雾器布置在管式除雾器上方，一级板片为2折正弦波板，二级板片为带倒钩正弦波板。板片采用PPTV材质，烟气通流横截面盲区采取异形块覆盖，增大除雾器有效面积。屋脊型除雾器相比水平型除雾器，能大幅提高除雾面积，减少烟气二次携带水滴，是目前主流除雾器之一。主要设计参数如表2所示。

表2 新除雾器的主要设计参数

3.2 除雾器冲洗系统改造

由于新除雾器荷载和冲洗水量相比原系统都有所增加，除雾器冲洗系统需按照新除雾器重新设计。新冲洗系统参数如表3所示。

表3 冲洗系统参数对比

与原冲洗系统比较，新除雾器冲洗系统喷嘴具有150%的重叠覆盖，增大了冲洗面积和冲洗水量，在板片结垢和堵塞前冲去或稀释黏附的浆液，保证板片长时间清洁。

3.3 改造效果

利用机组计划性检修机会，对1与2号机组除雾器进行了改型升级，通过对除雾器出口液滴镁离子示踪法测试，满负荷工况下出口液滴含量（标况）为38.2 mg/m3，而480 MW工况下出口液滴含量（标况）为25.2 mg/m3，完全达到设计值。与改造前数据比较如图6所示。

新除雾器相比水平型除雾器压力降有所增加。通过1年的跟踪观察，结合有效的除雾器冲洗，满负荷工况下除雾器压差控制在200 Pa以下，符合＜230 Pa的设计值。

图6 除雾器出口液滴比较

1与2号机组除雾器改造后，除雾效率达99%以上，在机组调停期间对除雾器进行检查，除雾器本体清洁无堵塞，冲洗管道连接牢固无松脱，冲洗喷嘴无堵塞，总体运行情况良好。

除雾器改造后，脱硫系统GGH差压无明显上升，未发生因GGH堵塞影响机组负荷情况，大幅提高了脱硫系统长期安全运行能力。

4 结语

通过分析GGH堵塞成因，提出对吸收塔除雾器进行改型升级，改造后各参数安全可控，新除雾器能满足各种工况下去除湿烟气携带雾滴要求，有效避免了GGH堵塞和下级设备腐蚀，减少了烟囱下“石膏雨”的概率。因此，将水平型除雾器改造为一级仿水滴形管式除雾器+二级屋脊型除雾器是可行的，不仅降低了运行成本，也带来社会效益。

[1]刘杰.某电厂烟气脱硫FGD系统除雾器改进方案及效果[J].科学之友，2012（9）∶58-59.

[2]曾庭华.湿法烟气脱硫系统的运行性与优化[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]周菊华.火电厂燃煤机组脱硫技术[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4]肖海平，张千，孙保民.湿法烟气脱硫系统气-气换热器堵塞机理分析[J].动力工程学报，2011，31（1）∶53-57.

[5]蒋建伟，楼杰，廖晓春.600 MW机组烟气湿法脱硫装置吸收塔除雾器改造及效果分析[J].能源技术经济，2011，23（12）∶66-69.

（本文编辑：陆莹）

Practice of Demister Upgrade and Reconstruction in Wet Flue Gas Desulphurization System

WANG Minqi，WANG Chenhui
（Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing Zhejiang 325609，China）

By analysis and comparison on advantages and disadvantages of arrangement modes of various types of demisters，two horizontal demisters of the wet flue gas desulphurization system are reconstructed as one tube-type demister plus ridge-type demister to reduce liquid droplet in flue gas from absorption tower outlet，by which GGH blockage and equipment corrosion are ameliorated.The liquid droplet in the flue gas from absorption tower outlet is reduced from 55.9 mg/m3to 38.2 mg/m3after reconstruction，which achieves favorable results and social benefit.

wet flue gas desulphurization；ridge-type；demister

X701.3

：B

：1007-1881（2014）11-0023-04

2014-09-11

王敏琪（1984－），男，浙江乐清人，助理工程师，从事发电厂脱硫专业技术管理工作。