垃圾焚烧发电厂喷雾塔积灰原因分析与改造

2019-09-06赵巧荣

资源节约与环保 2019年8期

赵巧荣

（重庆丰盛三峰环保发电有限公司重庆 401338）

1 概况

重庆丰盛三峰环保发电有限公司共4台600t/d垃圾焚烧炉，脱酸采用SDA旋转喷雾脱酸工艺，设计为一炉一塔，处理烟气量为95000Nm3/h，喷雾塔入口烟气温度为210℃，工况烟气量约为168000m3/h。

喷雾塔采用顺流旋转喷雾塔，喷雾塔顶部正中心配置一台旋转雾化机，烟气自喷雾塔顶部侧面进入，顺流向下的烟气与高速旋转喷射出的石灰液滴发生碰撞，继而发生化学反应，生成固体产物；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱酸反应后形成的产物为干粉，其部分在塔内分离，由锥体出口排出，另一部分随脱酸后烟气进入除尘器收集。

2 发现问题

自2012年投运以来，喷雾塔积灰情况十分突出，已严重影响到环保设备稳定运行，存在巨大环保隐患，也增加了现场维护检修工作量。

为适应当前日益严格的环保要求，喷雾塔雾化机喷浆浓度逐步提高，喷射流量3m3/h左右，喷雾塔入口烟道及筒体积灰情况加剧。高浓度大流量喷射石灰浆液，运行一段时间后，入口烟道积灰扩大，继而造成喷雾塔布风板部分堵塞，烟气阻力增加，烟气排放浓度存在超标风险，只能降低负荷以满足环保排放要求。同时，停炉检修频率增加，给生产造成较大损失，改造迫在眉睫。

3 问题分析

原因一：增大喷浆浓度和喷浆量是造成喷雾塔堵塞的原因之一。喷浆浓度和喷浆量增大后，液滴粒径偏大，雾化效果变差，由于气流分布不均，造成石灰浆液不能与酸性气体充分接触反应，脱酸效率下降；部分浆液由于雾化效果差，来不及蒸发干燥，滴落至喷雾塔下端，造成锥斗板结，结块结垢持续增加，继而堵塞下灰口，影响正常下灰。

原因二：流场不均，是造成布风板前段烟道底部积灰的主要原因。立管处急弯90°弯头直径为2200mm，按照烟气量95000Nm3/h、烟气温度210℃计算，弯头处流速12.3m/s；弯头后直段长度2700mm，再经过方圆接变为2400mm×1400mm，喷雾塔入口处流速为14m/s，流速接近该温度下烟道流速上限；流体经过90°弯头后流线突变，流线发生弯曲，由于惯性的作用，流体大量涌向外侧，从而导致烟道上部和中下部流体的速度相差较大，下部气流流速较小，容易出现灰分颗粒的沉降，而上部气流流速较大，与烟道壁发生剧烈摩擦，大幅降低烟道使用寿命，又造成大量的管道沿程能力损失。由于弯头段内外侧压力相差显著，导致大量二次流产生，造成大量的烟道能力局部损失。

烟气主流与管壁碰撞折射，使烟道内流场非常不均匀。烟气流速在逐渐增加，而弯头、整流段、方圆接内部均无设置导流板，造成烟气惯性加速冲向喷雾塔中心，造成喷雾塔入口段烟道底部为旋涡死角区。由于烟气流速为14m/s，速度较快，而入口烟道为105°向下倾斜，流体在下部烟道侧产生向心力，形成负压区，这使得一部分烟气出现回流，回流烟气携带喷雾塔雾化机喷射的液滴，在旋涡区降速、沉积。如图所示，旋涡区烟气流速低，故出现粉尘堆积。

当粉尘堆积不断扩散到布风板，继而堵塞布风板小孔，严重影响烟气通过，干扰塔内流场分布，影响脱酸效率。

4 解决问题的措施

（1）锅炉出口上升段烟道设有90度弯头，弯头后直段距离L=2700mm，烟道直径为 b=2200mm，弯头弯曲半径 Rw=3360mm，R=2250mm，Rn=1140mm，R/b=2250/2200=1.02，Rn/b=0.52；属非典型的急转弯头，流场分布不均，流场扰动较大，存在偏角，弯头内侧末端存在约1/5空流区域，故需增加导流板处理。导流板的增加，将减小内外侧烟气速度分布的差异，在一定范围内，合理增加导流板会改善流场分布，降低能量损失和压降，烟气速度差异缩小，甚至趋于均匀。如果进一步增加导流板，随着阻力的增大，压差和能量损失不会继续减小，反而会增大。本次改造选择90°弯头内增加两道导流板，并采取导流板尾部直板延伸；

（2）90度弯头内部增设两道导流板，使得烟道弯头外侧流场更加通畅，导流板尾部增加直段300mm，导流板间距740mm。导流板尾部直板的增加抑制了导流板尾部对速度场的扰动，消除了向心力，即起到引流的作用，又减小烟气离开弯头处的径向速度，从而有效的减小负压区，喷雾塔入口速度分布趋于均匀；

（3）烟道方圆接后端喷雾塔入口段增设导流板，三道导流板均分布置于喷雾塔入口段，导流板倾斜设置倾角度15°，导流板和喷雾塔入口段烟道底部保持平行，导流板长度300mm，保证进入喷雾塔的烟气均匀，流场合理。此导流板的增加将原有旋涡回流区域破除，通过烟气的自扫能力也可避免烟道底部积灰。