垃圾焚烧电厂反应塔堵灰的原因及对策

　　半干式反应塔是去除垃圾焚烧烟气中SO2、HCL和HF等酸性气态污染物的重要设备，事关污染物达标排放、安全稳定运行以及运行成本控制等，在运行中需要重点关注。本文结合当前最普遍的半干式反应塔雾化器脱酸技术在设计、制造、安装和运行维护等工作中发现的问题，分析其形成的原因，并提出相应建议，供业内参考。

　　垃圾焚烧半干法脱酸工艺

　　典型的生活垃圾焚烧烟气半干法脱酸工艺流程：来自余热锅炉的原烟气从反应塔顶部经分配并起旋后，向下呈环状进入塔内;同时，制备好的石灰浆在过滤后也被泵送至反应塔顶部的离心式雾化器，被雾化成粒径为30~50um的雾滴后与烟气剧烈混合，吸收烟气中的HCL和SO2等酸性气态污染物。由于雾滴粒径小、比表面积大且与烟气的相对运动速度高，短时内其表面干燥和烟气降温主要集中在雾化器周围完成。随后，未完全干燥或反应的颗粒和烟气在塔内下行过程中进一步反应，到达反应塔底部时，除部分颗粒物被灰斗收集外，其余颗粒物将跟随烟气经出口烟道流向袋式除尘器，可进一步脱除烟气中的酸性气态污染物。工程中常将粉末活性炭在反应塔和除尘器之间的烟道处与烟气充分混合，并在袋式除尘器滤袋表面停留足够时间，实现烟气中二噁英英类和重金属及其化合物的有效脱除，其后绝大部分飞灰坠入灰斗被收集。为便于半干法的调峰和雾化器的更换维护，此处一般设置消石灰或小苏打粉末喷射口。半干式反应塔和袋式除尘器灰斗收集的颗粒物经由卸、输灰设备集中到灰仓，飞灰应按规定处理处置。

　　反应塔底部堵灰的原因及对策

　　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。

　　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、反应塔结构和型式。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炬过大造成的，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。

　　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周向均匀、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炬和雾滴粒径较大，更容易发生雾滴干燥不透和粘壁的现象。通常，垃圾焚烧烟气脱酸用雾化器的转速宜≥8000rpm。

　　反应塔出口烟道堵灰

　　某些垃圾焚烧发电厂非常容易出现反应塔出口烟道积灰堵塞的现象，其原因主要有：

　　1、出口烟道直径偏大，管内烟气流速低于防止飞灰沉积的最小流速;

　　2、反应塔出口烟道的进气口紧贴灰斗壁、坡口向上，粒径较大的飞灰颗粒更容易流入水平的出口烟道内并沉积;

　　3、出塔烟气温度低、设备和管路的密封和保温性能差，烟气在烟道内结露，而飞灰中的脱酸产物CaCL2等加剧了粉尘的沉积和堵塞;

　　4、部分垃圾发电厂操作中取烟气出口烟道三个温度测点中的最高值作为温度控制点，取值不具代表性，对防止出塔烟气结露有不利影响。

　　针对上述原因，可采取的应对措施有：a、结合出塔烟气量(含半干法产生的水蒸气)和防止飞灰在烟道内沉积的最小烟气流速(宜按12~16m/s设计，水平烟道取高值)，合理选取烟道直径;b、将脱酸塔出口烟道进气口延伸至灰斗轴线处，且坡口(45°左右)向下;c、采取措施严防出塔烟气结露，例如适当提高浆液浓度，提高反应塔进气温度，以及可有效提高保温和密封性能的其它措施等;d、取烟气出口烟道三个温度测点中更具代表性的中间值作为温度控制点。

　　飞灰潮湿

　　某些垃圾焚烧发电厂到了雨季会出现飞灰潮湿，严重到灰仓板结而无法卸灰，反应塔内无明显粘壁现象。调研后发现主要原因有：卸输灰系统密封性能较差;导致由卸输灰装置漏进的含湿空气混入使烟气结露，加上飞灰内本身含有极易吸湿的CaCL2，使得飞灰更加潮湿。

　　上述情况首先应检查相关输灰设备和设施的密封和保温性能，日常维护时检修口应及时关闭;其次可通过灰斗伴热来维持一定的飞灰温度，也是一个不错的解决方法。

　　半干式反应塔作为垃圾焚烧烟气净化系统的重要设备，其连续安全稳定运行对于垃圾焚烧发电厂的安全生产、烟气污染物达标排放以及经济运行均具有重要意义。在半干式脱酸塔设计、制造、安装和运行维护过程中均应采取措施防止或减少相关问题的出现，提高垃圾焚烧发电厂的安全性、可用率和经济性，积极为企业安全环保稳定运行服务。

　　文章来源：生活垃圾发电技术公众号

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