目前 ,旋转雾化脱酸反应塔工艺已经越来越成熟,但也有存在脱酸塔结壁的现象。锅炉尾部烟气经引风机的抽力排至脱酸塔,在脱酸塔内旋转雾化器将固定比例的石灰浆液与通过烟气旋流装置烟气进行逆流混合达到高效脱除烟气中二氧化硫。但是,由于脱酸塔在运行中处于封闭的状态,从外观无法判断内部情况,只有当运行中出现问题了才能发觉,往往没有办法处理,只能采取系统停运清理,增加检修工作量,造成不必要损失。
石灰浆液经雾化后,在雾滴完成表面干燥前触及设备壁面并附着而形成粘壁现象。雾滴的运动轨迹决定了粘壁位置,不同粘壁位置对生产的影响也不尽相同:反应塔直筒段底部和灰斗内粘壁,对设备压力损失增加、经济性降低的影响更大,且随着附着层的增厚而越发明显;脱酸塔上部、顶盖的粘壁并成块脱落坠入灰斗,造成反应塔底部堵灰,增加了设备损坏和停炉风险,是一个重要的安全隐患,其危害不容忽视。
脱酸反应塔底部堵灰的主要影响因素有:反应塔结构型式、原烟气温度、塔内烟气流场、雾化器运行状况(变频器故障、振动高)等。各影响因素及相应的注意事项或解决措施分别如下:
1、反应塔结构和形式。雾化器的雾滴是近乎以切向离开雾化盘,如果脱酸塔直径设计得过小,更容易在雾滴运动轨迹内的塔壁上发生石灰浆液粘壁现象,故半干式反应塔多呈矮胖型:但塔径也不宜设计得过大,否则,会增加设备占地面积。反应塔的直径选取需综合雾化器理想转速,烟气停留时间等因素,其高径比宜在1.0~1.2。
2、原烟气温度。当入口原烟气温度较低时,由于CEMS系统和烟气净化控制系统等存在一定的滞后,石灰浆浓度无法瞬时调整;此时,若烟气中酸性气态污染物浓度较高,很多电厂为保证达标排放常在调整石灰浆浓度之前先保证石灰浆流量,以致出塔烟气温度偏低(出塔烟温宜高于烟气酸露点20℃以上,一般应≥145℃),导致很多雾滴得不到充分干燥,更易发生半湿飞灰粘壁现象。出塔烟温过低,还会加剧下游烟气净化设备和管路的堵塞和低温腐蚀,因此,应极力避免。
可以在脱酸塔出口烟道喷入消石灰粉或小苏打粉辅助脱酸,或通过调节余热锅炉省煤器旁路等方式适当提高反应塔入口烟气温度。提高浆液质量浓度也有一定缓解作用,但浓度过高,会增加浆液输送管路堵塞风险,因此,浆液质量浓度通常不高于13%。
3、反应塔内烟气流场。反应塔内的流场分布会直接影响雾滴运动轨迹,因此,对飞灰粘壁影响很大。
a、如果石灰浆液粘壁位于反应塔顶盖和直筒上部,造成此现象的最直接原因就是反应塔烟气分配器下层旋流片出射角过大,可以采取措施调整出射角并适当降低雾化器转速来解决,通常出射角在25°~30°区间较为适宜。当黏附物积聚到足够大时,在热应力、重力等的作用下大块黏结物脱落并坠入灰斗。由于粘壁位置高,重力势能相对较大,可能会造成设备损坏甚至停炉,带来的不仅是经济损失,还有设备故障甚至安全隐患,应当引起足够重视。
b、如果出现反应塔直筒段下部和灰斗粘壁,通常是由于烟气流旋转强度偏弱或雾距过大造成的,这时可以适当增大烟气分配器旋流片出射角并提高雾化器转速。
C、如果实际烟气量偏低,达不到脱酸塔设计的烟气量,通过烟气旋流装置的烟气达不到设计的旋流效果导致内壁积灰严重,这种情况需要设备厂商重新核算并提供新的与现场实际情况相符的旋流片设计。目前美国KS新研发的双层旋流片设计能更好适应烟气量波动,尤其是烟气量偏低的情况。KS已为多个项目提供了新旋流片设计,项目经改造后不再出现塔内挂壁和积灰,在运行烟气量偏低情况下有效延长了雾化器的稳定运行时间。
4、雾化器运行状况。雾化器运行维护得好与坏,直接关系到脱酸塔能否正常运行,必须引起重视。
雾化器轴振动高。振动过高会破坏雾化器动平衡,导致雾滴均匀度下降,一旦大颗粒飞行时间小于其干燥所需时间就会出现粘壁现象。如果焚烧烟气脱酸系统运行时,出现雾化器持续振动高报警甚至跳闸的情况,应及时排查雾化盘故障原因,并及时在线清洗或更换雾化器。
雾化器转速过低。某些电厂反应塔塔直筒内壁下部易粘壁且走向均匀、石灰耗量偏高。这主要是由于雾滴粒径和喷雾距离均与雾化器转速呈负相关,雾化器转速较低时雾距和雾滴粒径较大,更容易发生雾滴干燥不透和粘壁的现象。