锅炉烟气脱硫除尘系统的改造与存在问题
庄壁平（广州市煤气公司，广东广州510700)
广州市煤气公司油制气厂的热电分厂现有4台NG40/39-M型中压煤粉锅炉，3台使用1台封存。一般情况下运行1台，2台备用。根据有关文件要求，3台在用的锅炉必须安装烟气脱硫系统以减少二氧化硫的排放量。2004年，经过招投标，确定了锅炉烟气的脱硫除尘采用钠钙双碱法，即Na2 CO3＋Ca(OH)2溶液法。
1 改造前的基本情况
1.1 燃料
锅炉的燃料为烟煤，干燥无灰基挥发分为15％～22%，含硫量≤1%，低位发热量为18.4～21.0 MJ/kg。
1.2 除尘系统
除尘系统的流程见图1。烟气经尾部垂直烟道后进入两台并列的文丘里除尘器，再进入两台并列的水膜除尘器，最后经引风机排向烟囱。最初在文丘里除尘器喉部喷水，由于喷水管经常受高速烟气冲刷容易被磨穿，后来改在喉部前端（图1中文丘里除尘器喉部左侧）上方安装水箱以水帘形式布水。由于水膜除尘器顶部溢水槽部分堵塞，布水不均，形成水膜不理想，除尘效果也不理想，因此主要靠文丘里除尘器除尘。除尘液的pH值为6.5～7.3，脱硫效果不明显。按照原设计，该系统除尘效率可达92％左右，但实际运行效果达不到设计要求。
图1 燃煤锅炉烟气的除尘系统流程
1－锅炉尾部的垂直烟道；2－文丘里除尘器；3－水膜除尘器；4－烟道；5－引风机；6－烟囱。
1.3 除尘、冲渣液系统
除尘、冲渣液系统是一个闭式循环系统，系统流程见图2。经文丘里、水膜除尘器后的除尘液由回水沟回流到沉渣池，冲渣液在冷灰斗处冲渣后随同焦渣一起也回流到沉渣池。除尘液、冲渣液经两级沉渣池后进入两级沉灰池，澄清后经渣浆泵分别送到除尘液、冲渣液总管。
图2 除尘、冲渣液系统
1－沉渣池；2－沉灰池；3－在线pH值计；4－吸水井；5－渣浆泵；
6－水膜除尘器；7－文丘里除尘器；8－锅炉；9－碱液储罐。
1.4 除尘设备参数
除尘设备参数见表1。
表1 除尘设备的参数
|
设备名称 |
规 格 |
数量，台 |
|
文丘里除尘器 |
喉部尺寸：350×1000mm |
2 |
|
水膜除尘器 |
内径2000mm |
2 |
|
引风机 |
Q=9.05万m3/h, P＝3.9kPa |
1 |
2 改造内容
除尘系统改造的目标为烟尘质量浓度≤100mg/m3 , SO2质量浓度≤600 mg/m3。根据我厂的实际情况，决定将钠钙双碱法改为烧碱法（采用NaOH溶液脱硫，并兼作除尘液和冲渣液），不考虑脱硫产物的回收，对原设计进行了修改。
2.1 文丘里除尘器
原有文丘里除尘器的喉部尺寸较大，烟气流速较低，将喉部尺寸改造为350×800 mm以提高烟气流速。为降低阻力，在文丘里除尘器喉部后端的底部敷设了抛光大理石。取消了文丘里除尘器喉部前端的水箱，改在文丘里除尘器喉部中间安装1个喷嘴，喷淋水管规格为DN 50 mm。从喷嘴喷出的脱硫除尘液在高速烟气作用下形成细小水滴充分与烟气接触，起到初步除尘和脱硫的作用。
2.2 水膜除尘器
保留水膜除尘器的塔体，在塔体内部（烟气进口上方）布置3层直径为1950 mm的不锈钢旋流板，并在塔体顶部布置一层直径为1950 mm的不锈钢除雾板，旋流板叶片的旋转方向与烟气进入塔体的方向一致。烟气经文丘里除尘器后以高速进入塔体，通过旋流板时将脱硫除尘液吹成很细的雾滴，尘粒与雾滴充分接触并吸收水分后质量不断增大。在旋流板的导向作用下，烟气旋转运动加剧，使尘粒与烟气分离。尘粒在重力的作用落入塔底，达到除尘目的。
取消水膜除尘器顶部的溢水槽，在每层旋流板和除雾板上方各安装一根DN 50 mm的喷淋管。喷洒在旋流板上的脱硫除尘液在旋流板叶片的导向和烟气自身的旋转运动共同作用下，被吹散、雾化，大幅增加了脱硫除尘液与烟气的接触面积，使烟气中的SO2与NaOH充分反应，保证烟气中的SO2被脱硫除尘液充分吸收。与除尘液主管相连接的支管改为内衬胶的钢管，阀门使用弹性座封闸阀，以减少管道的结垢现象。
2.3 脱硫除尘液的配制及反馈自控系统
在除尘、冲渣液系统中增设了2台容积5 m3的碱液贮罐及其相应的管道和阀门，碱液直接加到系统的回水总管中，见图2。增加在线pH值计及反馈自控装置一套，通过安装在渣浆泵吸水井旁的在线pH值计检测脱硫除尘液的pH值，并反馈到自控装置，自动调节脱硫除尘液的pH值。
2.4 操作要求
（1）将脱硫除尘液的pH值控制在8～10，供水主管压力为0.15 MPa左右。
（2）在启动锅炉之前,先投入脱硫除尘系统，在停炉操作结束后再退出脱硫除尘系统。
（3）在操作过程中，文丘里除尘器的喷嘴应保持常开，根据锅炉的负荷、燃煤含硫量、脱硫情况等增减旋流板的层数。定期对旋流板和除雾板进行冲洗，减少烟尘在旋流板上的粘附，防止堵塞烟气通道。
3 改造后运行效果
3.1 脱硫除尘效果
脱硫除尘系统改造后的脱硫除尘效果见表2。从表2可看出脱硫除尘效果明显，达到了预期目标。
表2 改造后的脱硫除尘效果
|
锅炉
序号 |
处理前 |
处理后 |
除尘效率
％ |
脱硫效率
％ |
|
含尘量
mg/m3 |
SO2含量
mg/m3 |
含尘量
mg/m3 |
SO2含量
mg/m3 |
|
3号 |
17300 |
1758.9 |
91.0 |
153.2 |
99.47 |
91.29 |
|
4号 |
20700 |
1829.5 |
97.7 |
173.4 |
99.53 |
90.52 |
3.2 脱硫除尘系统的压力损失
脱硫除尘系统改造后，水膜除尘器与文丘里除尘器的阻力增大，但与设计值相差不大，因此在文丘里除尘器与旋流板不堵塞以及不出现异常的情况下，基本不影响脱硫除尘系统的正常运行。
4 存在问题及解决方法
4.1 存在问题
（1）烟气带水。带水最严重时，当锅炉启动后连续运行14 天就因烟气带水而导致引风机振动严重超标，被迫停炉。
（2）文丘里除尘器堵塞。堵塞部位主要位于文丘里除尘器与水膜除尘器的接口处。
（3）旋流板叶片间的烟气通道堵塞。堵塞最严重部位是最下面一层，依次向上递减。
（4）文丘里除尘器喷嘴堵塞。
4.2 原因分析与解决方法
（1）造成烟气带水的主要原因
① 当3层旋流板都投入运行时，脱硫除尘液量必然增大，但除雾板的工作面积和除雾能力有限，不能完全将脱硫除尘液除去，从而造成烟气带水。其解决方法：只运行第1层旋流板（从下向上数，下同），尽量少投或不投入第2、3层旋流板，让第2、3层旋流板起到除雾板的作用。
② 冲洗旋流板和除雾板的时间过长，大量水的进入使水直接被烟气带走。解决方法：定期清洗旋流板、除雾板，但在锅炉高负荷或开启制粉系统时不进行清洗操作，一次只能清洗一层，不准同时对两层或多层进行清洗。
③ 操作不当，不按规定的时间和方法冲洗旋流板和除雾板。解决方法：制定操作规程，加强对操作人员的培训。
（2）文丘里除尘器堵塞的原因是文丘里除尘器的喷嘴运行时，烟气中干燥的尘粒与水结合，并在重力作用下落入文丘里除尘器底部。由文丘里除尘器出来的较干燥的烟气在进入水膜除尘器时，与从旋流板向下流的脱硫除尘液充分接触，烟气中较干燥的尘粒充分吸收水分后，下落沉积在文丘里除尘器与水膜除尘器的接口处。由于文丘里除尘器喷嘴流量设计不足，致使脱硫除尘液的流量不足以将文丘里除尘器出口管底部沉积的尘粒彻底冲走，造成文丘里除尘器的堵塞。解决办法：取消文丘里除尘器喷嘴，恢复原来的水箱，保证有足够流量的脱硫除尘液能及时冲走文丘里除尘器出口管底部沉积的尘粒。
（3）旋流板叶片间烟气通道堵塞的原因是与脱硫除尘液充分接触的烟气在上升过程中，吸收水分的尘粒在重力作用下掉落在旋流板叶片的背烟气面，由于布水不均和冲洗不及时或不彻底，使得尘粒在叶片上沉积而堵塞叶片间的烟气通道。解决办法：加装旋流板反冲洗装置。
（4）文丘里除尘器喷嘴堵塞的原因是螺旋状的喷嘴雾化效果好，但烟气中的尘粒容易在喷嘴湿的背烟气面上粘结而堵塞喷嘴。解决办法：取消文丘里除尘器喷嘴，恢复原来的水箱。
|
|
5 结语
经过逾1年的运行，改造后的脱硫除尘系统运行稳定，效果明显。但存在的问题不容忽视，通过我们的不断探索，问题将得到解决。 | |
