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燃煤电厂脱硫废水干燥塔分析及问题处理

发表时间：2021/7/2 来源：《中国电力企业管理》2021年3月作者：罗伟忠

[导读] 该文介绍了燃煤电厂脱硫废水干燥塔工程应用过程中发生的相关问题，并进行了分析及提出处理意见。脱硫废水干燥塔目前已成功应用于浙江浙能长兴发电有限公司（以下简称：浙能长电），单台干燥塔实际处理能力达4t/h，目前用于直接处理脱硫原水。

浙江浙能长兴发电有限公司罗伟忠

摘要：该文介绍了燃煤电厂脱硫废水干燥塔工程应用过程中发生的相关问题，并进行了分析及提出处理意见。脱硫废水干燥塔目前已成功应用于浙江浙能长兴发电有限公司（以下简称：浙能长电），单台干燥塔实际处理能力达4t/h，目前用于直接处理脱硫原水。2016年运行至今，出现过两次仓泵频繁堵灰的问题，最终通过技术调整予以解决。
关键词：干燥塔雾化器
        一．引言
        浙能长电原先配套设计的脱硫废水处理系统为传统的三联箱，处理后的脱硫废水排放进入租借的灰场。2016年8月，浙能长电在国内率先实施运用脱硫废水烟气旁路蒸发技术，至今陆续建成投运了#2、#3、#4锅炉脱硫废水烟气旁路干燥塔系统，单台干燥塔系统设计最大出力为4t/h，实现了较低投资成本和运行成本的脱硫废水处理，为燃煤电厂脱硫废水零排放技术路线提供了一种新的选择[1]。
        二．干燥塔系统设备分析
        脱硫废水烟气旁路干燥塔系统主要由废水输送系统、烟气系统、喷雾干燥塔系统、仓泵输灰系统和控制系统等组成，核心设备为高速离心雾化器、干燥塔。
        2.1雾化器分析：
        离心雾化器的工作原理：当料液被送到高速旋转的雾化盘上，并以不断增长的速度向盘边缘移动，同时液膜厚度逐渐拉薄，离开旋转盘喷嘴时，液体即被雾化。
        2.1.1 雾化器的喷雾距半径
        相关经验证明雾化器喷雾距半径与流量及雾化盘直径正相关，与转速成负相关。脱硫废水干燥塔内雾化蒸发过程是个传热传质过程，一般蒸发过程中喷雾距半径较经验公式计算值稍小，但实际运行中雾化效果往往达不到理论值。
        2.1.2 雾化器的雾化效果
        有关研究表明，当雾化盘的边缘速度小于50m/s时，得到的雾滴很不均匀，当大于60m/s时，就不会出现不均匀情况，通常操作时的边缘速度为90~160m/s[2]。
当雾化盘为光滑盘时，雾滴的切向速度取决于液体与雾化盘内表面之间的摩擦效应，如果液体与盘面间产生严重滑移，那么液体离开雾化盘边缘时的切向速度会比雾化盘边缘的圆周速度小得多，这时雾化效果就会变差。为了避免给料量大时料液产生滑移的问题，雾化盘通常设计成叶片盘、喷嘴盘。浙能长电采用的雾化盘即为喷嘴盘，因为喷嘴的设置，物料实际上的主加速段在喷嘴内部完成，因此给料量对雾化效果的影响被削弱，转速成为了雾化效果的重要影响因素。
        2.2干燥塔分析：
        干燥塔的设计直径可结合废水雾化蒸发时间及雾滴飞翔距离来估算设计，废水雾化蒸发时间包括恒速蒸发段与降速蒸发段。此外，干燥塔直径还可按雾化器喷雾距半径来简单估算，其直径一般为喷雾距半径的2至2.8倍，离心雾化干燥塔的设计高度一般为设计宽度的0.6至1.2倍，为了使干燥塔灰能从锥斗顺利排出，干燥塔锥斗及下灰斜管（干燥塔仓泵进料管）倾角需大于灰安息角，一般设计干燥塔底部锥角小于等于60°[2]。实际设计中，建议干燥塔直径与高度尽量取高值，虽然建设用钢略有增加，但是这样可以加强干燥塔对脱硫废水水质变化的适应性，也可以通过调节雾化器转速等方式增加最大处理量。
        三．干燥塔运行问题处理
        3.1针对雾化器历次故障原因，提出以下维护建议:
        雾化器补油。雾化器长时间工作后应更换一次润滑油，防止油中杂质损坏轴承及变速齿轮或堵塞吸油口。

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因为齿轮油泵出口压力跟油黏度、油流量、油管道阻力有关，雾化器刚启动时润滑油温度低黏度大，运行稳定后油温上升幅度大、油黏度下降，油压较刚启动时会下降。当油泵油压上下晃动厉害了，说明了油泵吸油困难，此时则需要及时加油或清理油泵吸入口。若油压下降速度较快，则加油的同时还需调整雾化器密封风量，谨防雾化器加油过量。若加油后油压仍不上升，则需要怀疑油套管损坏导致雾化器油箱漏油了。
        雾化器密封风调整。雾化器的维保需严格按照厂家要求执行，雾化器长时间工作后应更换一次润滑油，防止油中杂质损坏轴承及变速齿轮或堵塞吸油口。因雾化器油箱与主轴并非完全密封，主轴处油密封采用压缩空气密封方式，这对雾化器控制密封风和加油工作提出了严格要求，一旦油加过多将造成雾化器漏油至干燥塔内部，极其容易造成干燥塔仓泵输灰堵塞。雾化器运行时需保持密封风管路畅通，调节密封风压正常。密封风压设定建议在锅炉中负荷段进行，以此保证在锅炉任意负荷段的密封效果。
        雾化器主轴铜套检查。雾化器绝大多数故障均为主轴铜套磨损引起，因为铜套是防止主轴横向窜动的保障，一旦雾化器动平衡破坏首先磨损的便是铜套，铜套与轴间隙磨大后下一步即会损伤轴承与主轴。
        铜套的过早磨损系雾化器运行不平稳所致，雾化器运行不平稳原因主要有：1、处理量波动大2、雾化盘积垢3、分配盘部分堵塞。针对1建议通过自动控制逻辑优化及调节阀选型优化，尽量使雾化器处理水量保持稳定；针对2建议按要求严格控制雾化器加油及密封风调整工作，因为雾化盘高速旋转过程中产生负压，雾化盘区域空间产生烟气回流，雾化盘与分配盘夹层中会导致负压吸料，一旦雾化盘中进油，则油雾会与烟气中携带的飞灰形成油灰垢附着于雾化盘外表面及雾化盘与分配盘的夹层中，严重影响到雾化器运行时的动平衡，因此雾化器长时间运行后需安排检查清理雾化盘；针对3建议在脱硫废水管道加装滤网，滤网的过滤精度按雾化器分配盘孔径选型，此外还得防止脱硫废水淤泥堵塞分配盘。
        3.2根据浙能长电干燥塔仓泵发生两次频繁堵灰问题，提出以下处理方法:
        2019年下半年，浙能长电频发仓泵堵灰问题。经检查发现干燥塔仓泵输灰管道弯头处被硬灰附着堵塞，进一步检查发现灰垢含油及雾化盘外表面有油灰附着，判断为雾化器停运后，高位布置的润滑油泵进出口管道内部存油倒流至雾化器油箱，造成油箱内润滑油溢出；雾化器启动后，因部分润滑油灌入油泵进出口管道，造成油压下跌，导致维护盲目补油，最终造成雾化器油箱频繁溢流的恶性循环。此外雾化器密封风运行中误关也是该阶段干燥塔仓泵堵塞的原因之一。
        2020年底至2021年初，浙能长电干燥塔发生了频繁堵灰问题。其中2020年12月1日脱硫废水含固量3.84%时，#2、3、4干燥塔投脱硫废水原水运行均发生了严重的筒壁粘灰现象；2021年3月25日脱硫废水含固量1.35%，#2干燥塔投脱硫废水原水运行未发生问题，#3、4干燥塔筒壁及出口烟道位置均有严重的粘灰现象；而3台干燥塔改投脱硫废水清水（通过三联箱澄清器）时均未发生问题。结合浙能长电#2、3、4干燥塔筒体的设计尺寸：#2塔Φ7.5m×13m，#3塔Φ7m×10.6m，#4塔Φ7m×11m，说明了脱硫废水原水含固率对干燥塔的运行影响至关重要，干燥塔设计成较大的尺寸则能较好地适应原水含固率的变化。
        为了#3、4干燥塔能够继续处理较高含固量的脱硫废水，浙能长电先期采用降低雾化器转速和处理量的手段，理论上能够在降低废水雾化初速度的同时保证雾化效果，但是实际运行试验失败，这仍旧说明了对于喷嘴盘雾化器，转速才是确保雾化效果的重要因素。后期，浙能长电安排了脱硫废水池清池及增加雾化器转速的措施，在脱硫废水含固量为1.2%时，#3、4干燥塔运行频繁堵灰问题得以解决。
        四．结论
        通过近5年干燥塔的运维实践，浙能长电总结得出干燥塔较大的设计尺寸对提升处理脱硫原水的适应性十分有利、雾化器漏油将造成输灰管道堵塞、脱硫原水含固率超标将造成干燥塔内部干灰结块及塔体内部干灰粘壁，雾化器的故障问题则通过及时更换铜套能够有效控制。
参考文献：
[1]袁伟中;刘春红;童小忠等.燃煤锅炉采用烟气旁路干燥技术实现脱硫废水零排放.电力科技与环保.2017
[2]王喜忠等.喷雾干燥（第二版）.2003