吸收塔喷淋层的概述及堵塞问题处理方案

吸收塔喷淋层的概述及堵塞问题处理方案

梁海峰

山西大唐国际临汾热电有限责任公司041000

摘要：喷淋层又可以称为液体分布器，它是由喷淋管和喷嘴组成，将夜通过喷淋管的分配作用达到均匀分布的每个喷嘴，由喷嘴喷出，与逆向流动的烟气充分接触，SO2污染气体即在此吸收。现存在堵塞、磨损断裂，结构等问题，本文针对问题及处理方案展开了详细的分析和阐述。

关键词：吸收塔；喷淋层，堵塞；处理方案

1、喷淋层中喷淋管及管网的

喷淋层中的喷淋管目前主要有2种材质和结构形式：(1)全玻璃钢(FRP)材质，由于玻璃钢的材料特性，这种结构需要在喷淋管底部设置支撑梁。(2)FRP管，主管和支管之间用法兰连接，特点是采用等径管，管径大、壁较厚，能自身起到支撑梁的作用，FRP支管底部可不设支撑梁。据了解国外支管都用柔性接头，而我国只能做插管手糊加强性连接，考虑此连接部受弯和喷浆时可能由颤抖现象而引起疲劳开裂(因为喷头处压力为0.07MPa，喷头质量有8kg)。大部分用FRP(玻璃纤维增强塑料)材料制作，质量较轻。在实际运行中，全玻璃钢喷淋层底部的支撑梁有被上部喷嘴喷出的浆液击穿破坏的现象。为避免由此带来的隐患，喷淋层采用第2种形式，喷淋FRP支管底部不设支撑梁。吸收塔喷淋区域塔径，喷淋FRP支管较长，喷淋层供应商利用管道分析软件对喷淋层进行受力分析，选择合理管壁厚，通过在支管上加筋提高FRP支管的强度和刚度，并对其各个生产环节进行认真监督检验。最上层喷浆管至第一段除雾器高差。根据喷浆后雾滴大小及烟气上升流速考虑，一般在3m～3.5m左右。

喷淋层中管网的作用是浆液通过分布在喷淋管上的喷嘴喷出雾状液以吸收烟气中的S02。要求管内外均耐磨蚀，管内同时要求耐浆液腐蚀，管表面要求耐浆液冲刷。其设计，首先要考虑喷头的布置，应保证塔内喷出浆液匀称，避免疏密不均。喷头的数量根据液／气比需要的浆液量而定。为保证浆液与烟气的接触充分，一般喷浆管分成3～5层，喷淋层间距通常为lm～2m，一般按1．5～1．7m计。

2、喷嘴的设计

喷嘴的性能对脱硫率有重要影响。目前在湿法喷淋层脱硫塔内通常采用空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥、螺旋型5种喷嘴。常用的脱硫喷嘴有2种形式：螺旋型实心锥喷嘴和空心锥切线型喷嘴。螺旋型实心锥喷嘴的特点是喷淋量大，所以喷嘴个数少，缺点是结构易碎，且液滴均匀性也有待提高。在湿法脱硫吸收塔上，空心锥切线型喷嘴是螺旋型实心喷嘴的替代产品，其自由畅通直径大，应用最为普遍，因此选用该型式喷嘴。脱硫喷嘴采用的材料主要有反应烧结碳化硅(RBSC)和氮化硅结合碳化硅(SNBSC)。RB-SC属于精细陶瓷，显气孔率小，弯曲强度大，适用于制作精细的螺旋型喷嘴。SNBSC主要制造空心锥类喷嘴。目前，脱硫喷嘴的国产化，有的厂家正在开拓脱硫喷嘴业务，但是目前的制作还处于仿制阶段。从国外公司的供货情况看SNBSC是喷嘴的主导材料。各喷淋层喷嘴错开布置，保证浆液重叠覆盖率至少达170％～250％，最外层喷嘴与塔壁要保持合理距离，防止塔壁穿孔漏浆。

1)喷嘴的选择

浆液本身要求喷头能耐腐蚀。但由于喷嘴处压力较高，流速较大，内部要求能耐磨蚀，表面要求能耐冲刷(因为有上层浆液喷下)。故喷头材料要求全部用碳化硅制成。同时喷的形式，近塔壁的均用上下喷角为小于90度的喷头。这种喷头有法兰连接和丝扣连接，承插连接三种，如喷浆管用FRP材料，则应用后两者连接方式。

2）喷嘴特性参数

喷嘴的特性参数主要有喷嘴压降、喷雾角、喷嘴流量等。

(1)喷嘴压降是指浆液通过喷嘴通道时所产生的压力损失，主要与结构参数和浆液粘度等因素有关。压降越大，系统能耗也越大。一般喷淋系统喷嘴压降典型值为0．05-0．1MPa。

(2)喷雾角是指浆液离开喷嘴口后形成的液膜锥的锥角，主要受喷嘴孔半径、旋转室半径和浆液入口半径等因素影响。选择喷雾角时，必须与喷嘴在塔内布置相结合，保证塔内覆盖均匀度与覆盖率，通常要求喷淋角为90～120度。。

(3)喷嘴流量是指单位时间内通过喷嘴的体积流量，主要与压降、喷嘴结构参数等因素有关。喷嘴流量根据系统布置与工艺计算确定。由式可知，对于给定喷嘴，确定了喷嘴流量也就确定了喷嘴工作压力。

3)喷嘴在塔内布置设计，喷嘴在塔内布置是非常重要的，只有进行合理、优化的喷嘴布置设计，才能达到系统设计要求，使脱硫系统达到高脱硫率。其中喷嘴在塔内布置的方法有两种：一种是同心圆布置，另一种是矩阵式布置。进行喷嘴在塔内布置中应该注意以下问题：

(1)选择合理的喷嘴覆盖高度，通常根据喷嘴特性及两层喷淋之间距离来确定。

(2)选择合理的单层喷嘴个数。一般来说，喷嘴个数根据工艺计算来确定。通常每层布置一个喷淋管网，每层应装有足够多的喷嘴，尽量减少连接喷嘴的管道长度。喷嘴数量选择按如下公式计算：

(3)当喷嘴覆盖高度确定以后，则就可以计算单个喷嘴的覆盖面积。

(4)当在脱硫塔内布置喷嘴时，选择合适的喷嘴之间的距离。通常根据喷嘴个数和脱硫塔直径来选择喷嘴间距，并要与连接喷嘴的喷管布置方案整体考虑。

(5)选择合理的经济流速，并根据喷管产品的标准来确定石灰石浆液母管和支管直径。

(6)当检验喷淋层在脱硫塔覆盖率时，不仅要考虑喷嘴液流与母管、支管和支撑的碰撞对覆盖率的影响，还要考虑所有喷嘴在脱硫塔内覆盖均匀度。工程设计时通常要求塔内喷淋覆盖率为200％～300％，且覆盖比较均匀。进行喷淋层间距选择时还必须要考虑喷嘴液流与母管、支管和支撑的碰撞对覆盖率的影响。

3、吸收塔喷淋层的喷嘴及部分喷淋支管堵塞。严重影响脱硫效率，特对此现象进行分析。

造成喷嘴堵塞的主要原因：公司脱硫系统自2011年投运后，每次脱硫设施检修后从未做过喷淋试验，故对各喷嘴运行情况未掌握。检修针对有问题的喷嘴进行了更换或处理，对喷嘴及支管是否畅通的判断标准不统一给各级人员造成了误导。从本次喷嘴堵塞的结果看，有因塔内浆液结垢堵的，有管道内衬胶脱落堵的，也有其它杂物堵的，具体分析其成因如下，造成浆液结垢堵的主要原因一是燃烧低硫煤时一台或多台浆液循环泵停运，停运后由于冲洗水泵的出口压力设计值只有0.4MPa，故不能对喷嘴进行有效冲洗，长期的积累造成了部分喷嘴堵塞；两台湿式球磨机排渣管运行不畅。管道内衬胶质量不高，导致运行中衬胶脱落堵塞管路或喷嘴，从而影响脱硫效率。检修工艺不良导致渣进入冲洗水系统，或检修杂物、生活杂物进行地沟等排放回收系统，最后收集于系统中，运行中导致管路或喷嘴堵塞。

预防措施：

1）每次脱硫系统停运后，吸收塔注清水对喷淋管及喷嘴做喷淋试验及冲洗，由检修人员进行确认并进行检修。检修工作结束后，再次做喷淋试验，由运行、检修及点检人员进行检查验收，保证所有喷淋管及喷嘴畅通；

2）对冲洗水系统进行改造，确保运行中某台浆液循环泵停运时泵体及其管道、喷嘴均能得到冲洗。

3）对喷嘴及其管道的供应商进行综合评价，建立一种长期合作共赢的关系，以确保在我们的生产中使用的衬胶管道质量合格。

4）检修在相关系统消缺时，要注意工序工艺流程，并注重过程管理和质量管理，防止其它杂物进入系统。

5）对生产现场现在的排放沟盖板进行改造，尽量少出现网格盖板，以防止其它杂物进入系统。

6）每次清理喷淋管及喷嘴结垢时，应联系化学实验室对垢样进行分析化验，根据化验结果采取针对性的措施。

【参考文献】：

[1]田亚菲、申建中.脱硫工艺脱硫效率影响因素探讨[J].中国科技信息，2011，(1)：79-81.

[2]刘德宏影响石灰石-石膏法烟气脱硫效率的因素分析[J].能源研究与利用，2015，(4)：46-49.