某电厂烟气脱硫FGD系统除雾器改进方案及效果

刘 杰

（内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古 包头 014030）

1 研究背景及改进目的

截止2003年，国内大部分运行中的电厂都未采用脱硫系统，2003年12月24日，国家环保总局颁布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2003），对火力发电厂的SO2的排放浓度和排放总量明确提出了要求，要求火力发电厂烟气中SO2的浓度不能超过400 mg/m3。2012年1月1日颁布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011），新标准更是要求火力发电厂烟气中SO2的浓度不能超过100 mg/m3。

自2011年开始，地方环保部门对火力发电厂脱硫设施提出了新的要求，对脱硫设施的可靠性也提出了更高要求，要求综合效率在90%以上，这就意味着脱硫效率要达到95%以上，同时脱硫投运率也要达到95%以上。

综合效率=脱硫效率×脱硫投运率

如达不到上述要求，则会对超标排放单位征收双倍排污费。以2011年为例，某电厂的SO2排污费一年为290万元，且地方政府还追究了超标排放相关单位负责人的责任。

通过对脱硫系统除雾器的研究，我们找到了影响除雾器寿命和可靠性的主要原因，通过改进可以延长除雾器的寿命，提高除雾器的除雾效率和可靠性，同时还可以提高脱硫系统的效率和可靠性，减少SO2排放，保护环境，达到国家对减排的要求。

2 脱硫系统FGD结构与运行

2.1 石灰石-石膏湿法脱硫（FGD）系统

火力发电厂脱硫系统是电厂的一个重要系统，大部分火力发电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。电厂烟气脱硫采用一炉一塔方案，锅炉来的原烟气由主烟道引出，经过各自的增压风机（静调轴流风机）升压后，进入烟气换热器（回转再生式气换热器，简称GGH）、吸收塔进行脱硫，脱硫后的净烟气经塔顶除雾器除雾，返回至GGH进行加热，最后，烟气通过烟囱排入大气。石灰石-石膏湿法脱硫系统见图1。

2.2 电厂烟气脱硫采用传统的单回路喷淋空塔工艺

单回路喷淋空塔将分布有氧化空气管道的石灰石浆液池直接布置在吸收塔底部，塔体上部设置喷淋层（每座吸收塔3层喷淋层），从锅炉来的原烟气在吸收塔内进行脱硫反应，脱硫效率不可低于95%。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫系统（FGD）除雾器布置在吸收塔上层。

图1 FGD系统图

2.3 FGD除雾器结构与运行

FGD除雾器布置在吸收塔上层，含硫烟气经过反应区时，与浆液进行中和反应后形成雾滴，雾滴随烟气上升到除雾器区域，被除雾器除去，防止下游回转再生式气换热器（GGH）和烟道被烟气中携带的石灰石、石膏微粒造成结垢、堵塞及腐蚀。除雾器性能直接关系到烟气脱硫系统能否正常运行。除雾器的主要性能参数有：①除雾性能。除雾性能可用除雾效率来表示。②除雾效率是指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值，除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。影响除雾效率的因素很多，主要包括：烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。脱硫工程用于衡量除雾性能的参数主要是除雾后烟气中的雾滴含量。一般要求，通过除雾器后，雾滴含量在一个冲洗周期内的平均值＜75mg/Nm3。该处的雾滴指雾滴粒径＞15 μm，烟气为标准干烟气。其取样距离为离除雾器1～2 m的范围内。目前，国内尚无脱硫系统除雾器性能测试标准，电厂主要检测手段为检测压力降。压力降指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失，系统压力降越大，能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片结垢严重时，系统压力降会明显提高，所以通过监测压力降的变化有助于把握系统的运行状态，及时发现问题并进行处理。湿法脱硫系统除雾器的压力降一般要求＜200 Pa。

图2 除雾器

3 改进方案

3.1 研究电厂的除雾器现状

该厂除雾器在检修时发现主要存在以下几个问题：

（1）除雾器堵塞严重，一级、二级除雾器几乎全部堵塞，烟气无法正常通过，烟气阻力远超过正常值。

（2）除雾器冲洗管道及管道支吊架部分垮塌，冲洗管道积灰严重，无法正常进行除雾器冲洗，这也是除雾器堵塞的一个重要原因。

（3）除雾器一共分为一级除雾器和二级除雾器，其中每层有6列，一级除雾器中间两列已经完全垮塌，掉入吸收塔内，临近几列也因为积灰严重而有垮塌的危险。除雾器固定方式不合理，无法承受积灰带来的重量。

（4）大部分除雾器叶片由于吸收塔内烟气温度过高已经变形，部分甚至老化断裂。

3.2 除雾器改进的技术方案

（1）由于除雾器大范围损坏，所以需考虑整体更换除雾器。首先，受原吸收塔直径影响，根据原除雾器形式还建议采用原设计的屋脊型除雾器，有利于保证足够的除雾面积。

（2）为了提高除雾效率，计划将原之字形除雾器叶片改为除雾效率更高的正弦波形叶片，由原来不易冲洗的三折之字形除雾器叶片，改为易于冲洗的正弦波形叶片，同时合理调整叶片宽度与叶片之间的距离。

（3）改进除雾器支撑结构，将原除雾器的简易扎带形式支撑加强，改为更为坚固的卡块紧固形支撑，使整体除雾器本体结构更为可靠，整体强度大大提高，即便有积灰在上面，也不至于垮塌。

（4）改进除雾器冲洗管道布置。原除雾器冲洗管道由玻璃钢方管悬吊，在除雾器进行冲洗时产生晃动，不利于冲洗，同时在长时间受力情况下产生断裂，导致冲洗管道掉落。另一方面，冲洗管道与除雾器本体距离较远，冲洗水单位面积的压力不够，不利于冲洗。

（5）改进除雾器冲洗喷头。远除雾器冲洗喷头雾化较好，但是口径过大，导致冲洗压力不足。计划改为口径较小，冲洗角度为90°且冲洗压力大的喷头。一方面冲洗压力增大，另一方面减少了冲洗水量，可以增加冲洗次数，保证除雾器良好的除雾效果。

4 改进效果

在进行此次改进的一年里，经过改进后的除雾器运行情况良好，未发生堵塞现象，除雾器压差正常，除雾效果良好。在一年时间内电厂利用两次小修机会，对该除雾器进行检查，发现除雾器部分叶片仅有薄层水垢，属于正常现象，不影响除雾器运行。至此，本次改进圆满成功。不仅节省了检修的人力物力，而且保证了脱硫系统的正常运行，经济效益、社会效益明显。

[1]石俊.火电厂湿法烟气脱硫系统除雾器研究.内蒙古石油化工.2008，5:20-22.

[2]吕留根.脱硫除雾器冲洗喷嘴性能指标优化.西南大学学报，2010，12：57-61.

[3]禾志强.石灰石-石膏法脱硫系统除雾器堵塞研究.锅炉技术，2010，1：77-80.