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湿法脱硫除尘器​的设计与运行经验总结

发布时间:2020-12-22 发布者:昌佳环保

湿法脱硫除尘器的设计与运行经验总结

湿法脱硫是在脱硫除尘器内喷淋碱性液体(或浆液)除去烟气中二氧化硫,是目前常用的脱硫方法。

雾化器是湿法喷淋脱硫过程中的核心部件,其合理的设计布置和操作不仅能够使吸收液雾化,极提高气液两相的接触面积,同时也能够充分利用塔体空间,减少系统堵塞和带水现象,延长雾化器使用寿命。

在135MW机组的脱硫设计过程中,要求机组脱硫效率为95%,采用空塔喷淋石灰浆液脱硫,主要成分Ca(OH)2。石灰浆液从储槽用泵输送到脱硫液罐,分析化验其成分含量,以脱硫液成分的浓度。本工程吸收塔包括吸收塔内喷淋层、喷嘴、除雾器、烟气入口和烟气出口的位置,优化PH值、液气比、烟气流速等性能参数。

1 湿法喷雾脱硫

1.1湿法喷雾脱硫工艺

该脱硫工艺为烟气经风机增压送入脱硫系统,FGD装置配备合适的挡板,烟气脱硫系统的旁路操作,提高系统稳定性。脱硫悬浊液通过喷嘴形成细小液滴在吸收塔中分布,提高接触界面。烟气经增压风机和换热后,从吸收塔下部洗涤区进入,在塔内逆向上升与喷淋下降的石灰液滴反应;脱硫后的烟气从塔顶部排出。为达到较好的除雾效果,吸收塔内安装两级除雾器,脱除烟气夹带的液滴;为了减少吸收塔阻力,采用空吸收塔喷淋,脱硫液由循环泵送至喷嘴。喷嘴采用针对液-固混合悬浊液的雾化器,损、不易堵塞,能雾化悬浊液,产生细小液液滴。

本项目吸收塔为圆柱形,碳钢材质,内衬玻璃鳞片。吸收塔配置3台循环泵,每台泵对应1层喷淋层,每个喷嘴压力基本相同,泵的扬程分别为15.5、17.5、19.5m。

1.2湿法脱硫雾化器

雾化器是把液体分散成液滴的设备,根据喷雾状态分为空心锥形喷雾和实心锥形喷雾。空心锥形喷雾为圆形淮滴环,被雾化液体通过进液口与旋流腔(或通过一个紧靠喷嘴上游)的内部开槽叶片形成。实心锥形喷雾覆盖区域为一充满液滴的圆形,通常利用内部叶片使液体在离开喷嘴口之前能够形成湍流。

雾化效果的决定因素不仅与雾化器结构有关,还与液体的性质和操作参数有关。液体的性质主要包括液体的密度、粘度、温度、表面张力等。在喷雾中,液体密度主要影响喷雾喷嘴的流量。液体粘度是影响喷雾形成的主要因素,它在较小程度上也影响流量。高粘度液体与水相比需要较高的下限压力才能形成一种喷雾形状并产生狭窄的喷雾角度。温度的改变影响粘度、表面张力和密度,从而影响喷雾性能。表面张力主要影响工作压力、喷流角度和液滴大小,表面张力的影响在低压工作状态下比较明显;较高的表面张力减小喷流角度,对空心锥形喷雾喷嘴影响尤甚。

影响雾化器的主要操作参数有液体流量、喷雾冲击力。喷嘴流量因喷雾压力而异,它随喷雾压力的增大而增大。喷雾冲击力是喷雾对目标表面的冲击,取决于喷雾形状分布和喷雾角度。对于特定喷喷雾形状分布,喷雾冲击力随着喷雾角度的增大而减小;对于不同类型的喷雾形状分布,给定相同的喷雾角度时,空心锥形喷雾冲击力大于实心锥形喷雾。在给定的喷雾条件下,所有喷雾液滴并非一样大小,通常采用体积中位数直径或全积-表面积直径描述喷雾液滴。喷雾液滴直径是评价脱硫雾化器效果的主要指标。

1.3湿法脱硫除尘器喷嘴的布置

1.3.1脱硫喷嘴的平面布置

喷雾理论覆盖范围 是由喷雾夹角和喷雾截面距喷嘴距离决定,该数值是假设喷雾角在整个喷雾距离中保持不变的条件下计算得出。在实际喷雾中,喷雾角度因喷雾距离而异;当液体比水粘时,形成的喷雾角度相对较小,其角度取决于粘度、喷嘴流量和喷射压力。根据一般设计经验,在湿法喷雾脱硫除尘器内,每个喷嘴喷雾覆盖区域应相互重叠1/3-1/4,能够获得一个喷雾均匀分布的效果。

在雾化器塔盘的平面布置中,靠近塔壁的喷嘴轴线向内倾斜角度,减少脱硫液喷淋在壁面上,提高液滴的利用率。喷嘴采用碳化硅或钛材料制成,喷淋管道为FRP,具有良好的耐腐、能。在吸收塔处设置一套短管喷淋系统,包括喷淋泵、喷嘴和管道系统。系统设置2台喷淋泵,1开1备。

喷淋组件及喷嘴的平面布置液雾均匀覆盖吸收塔的横截面。每一喷雾层由带连接支管的母管、溶液分布管道和喷嘴组成。喷淋区域平面布置如图所示。


1.3.2喷雾脱硫除尘器的立面布置

湿法喷雾脱硫除尘器内一般布置3层组合雾化器塔盘,2开1备。塔般层之间的距离根据雾滴的喷射轨迹及滞留时间确定,液滴在此处与烟气接触,SO2通过液滴表面被吸收。在空间布置中还使烟道气有向下倾斜坡度,从而烟气的停留时间和分布均匀。

在喷雾脱充塔内,除雾器用于分离烟气携带的液滴,该系统组为:二级除雾器、配备冲洗水系统、喷淋系统(包括管道、阀门和喷嘴等)。二级除雾器系统为1台在下部的第粗除雾器和1台在上部的级细除雾器。

第粗除雾器叶片间隙稍大,分离上升烟气所携带的较大液滴。上方的级细除雾器叶片距离小,分离上升烟气中的微小液滴和除雾器冲洗水滴。烟气流经除雾器时,由于惯性作用,液滴被挡板截留。被滞留的液滴由于含固体颗粒,因此挡板存在结垢的可能性,为烟气通过除雾器时的压降不超过设定值,应定期进行在线清洗。为此,设置定期清洁设备,包括喷嘴系统。

除雾器的上下两面和二级除雾器的下面布置有冲洗喷嘴,正常运行时在下层除雾器的底面和顶面,上层除雾器的底面自动按程序轮流清洗各区域。除雾器冲洗可根据烟气负荷、除雾器两端的压差自动调节冲洗的频率。喷雾脱硫除尘器设置2台除雾器冲洗水泵,1台运行,1台备用,流量为30m3/h,扬程为30m。除雾器冲洗水泵的选用主要考虑除雾器冲洗所需的用水量。

2 湿法脱硫除尘器中雾化器的常见问题

2.1喷嘴选择不恰当

喷嘴流量选择不当:若喷嘴流量选择过小,则不能提供足够的脱硫液;若喷嘴流量选择过大,由于循环泵总流量,将会影响喷嘴的雾化效果。

喷嘴材质选择不当可能产生如下一些问题。磨损:喷嘴喷口和内流通道表面的物质逐渐脱落,进而影响流量、压力和喷雾形状。腐蚀:由于喷雾液或环境的化学作用引起腐蚀,破坏喷嘴材料。温度损害:由高温引起的对非喷嘴材料产生的老化影响。

2.2平面布置不合理

喷嘴布置数量问题:喷嘴布置数量过少,将不能整个塔截面获得均匀的液滴;若布置数量过多,不级增大安装和维修工作量,而且过度密集的液滴可能产生二次聚合,达不到优化运行的目的。

管道粗细问题:由于每一喷雾层是由很多喷嘴组合而成,特别是大直径脱硫除尘器,喷嘴数量,为众多喷嘴获得均匀匹配的流量,合理设计连接和喷嘴的管道直径。

2.3衰败度间隔布置不合理

每层喷嘴组合件以及除雾器之间保持适当的间距,若间距过大,将增加脱硫除尘器高度,增大设备投资;若间距太小,将影响液体的雾化和除雾效果。

2.4喷嘴堵塞

阻塞:污垢和其它杂质阻塞了喷嘴口内部,进而限制流量和干扰喷雾形状。粘接:喷嘴口边缘内侧或外侧材料上,由于液体蒸发引起的喷溅、雾化或化学堆积作用凝结一层干燥的凝固层,阻碍喷嘴口或内流通道。

2.5安装、维修问题

错误安装:安装时偏离轴心,过度上紧或改变安装位置,均能导致液体渗漏,对喷嘴雾化性能产生不良影响。在维修和清洗中,由于应用不正确的工具对喷嘴造成一些非预期的损害。


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