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涨知识 | 燃煤电厂脱硫设备运行中存在的问题及优化

北极星电力网新闻中心  来源:《重庆电力高等专科学校学报》    2018/5/16 9:51:10  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 湿法脱硫 火电机组 电厂

北极星火力发电网讯:分析烟气湿法脱硫系统结垢、腐蚀、磨损、泄漏及堵塞等常见问题,提出有效减少设备故障的措施,并提出只有改善设备管理、优化运行,才能保证脱硫系统高效、稳定地运行,最终实现企业节能、减排、效益最大化。

“十一五”期间火电机组脱硫设备快速普及,但工程质量参差不齐,部分设施腐蚀、结垢以及磨损情况严重,难以胜任甚至无法持续正常运转,技改势在必行。同时,国家在“十三五”规划中对节能减排提出新的目标要求,火电厂大气二氧化硫、氮氧化物、粉尘排放浓度要达到燃气轮机排放标准,以目前的脱硫工艺而言难以满足。因此,针对脱硫设备及其运行参数做一些优化调整,以提高设备的安全性、稳定性是非常必要的。

1、脱硫设备常见问题及解决方法

1.1设备腐蚀

腐蚀是脱硫设备面临的第一大问题,尤其对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。腐蚀是相对金属而言的,可分为以下类型:

①点蚀,即金属表面出现细微的“锈孔”,腐蚀一般为纵深方向,最终导致钢材穿透,氯离子对其的影响明显;

②缝隙腐蚀,即在金属焊接处、螺钉连接处出现细微缝隙,电解质进入形成电解池发生电化学腐蚀

③应力腐蚀,即在拉应力和氯离子腐蚀环境共同作用下,金属的局部出现由表及里的裂纹;④磨损腐蚀,即腐蚀性流体(烟气中的灰分、石灰石、石膏颗粒等)与金属构件以较高速度相对运动而引起的金属损伤。

目前脱硫系统均采取了有效的防腐措施,主要有以下几种。

(1)使用耐腐蚀不锈钢(含镍、铬、铝的合金),常用316L,904L,2205。出于成本考虑,很少整体使用不锈钢,而是在碳钢基体贴合金层。316L能够耐受氯离子的腐蚀,为脱硫系统常使用的材质;904L能够耐受很强的氯离子腐蚀和点蚀、缝隙腐蚀,可作为金属贴衬;2205双向不锈钢具有良好的抗冲击韧性和抗应力腐蚀能力,因此设计时可用于减轻质量。

(2)使用非金属材料,如玻璃钢(FRP),PP等。FRP是一种纤维加强型合成树脂,具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲劳性,而且质量轻,可用作喷淋层管道等耐磨构件;PP材质具有很强的抗冲击性,可用作除雾器及冲洗水管。

(3)金属基体表面涂防腐层,如玻璃鳞片、橡胶、碳化硅(陶瓷)。玻璃鳞片具有很好的防渗透性,通常作为脱硫吸收塔及烟道内壁的防腐涂层;橡胶内衬是目前金属管道防腐的主要手段,特别是丁基橡胶,具有良好的防磨、防腐特性;碳化硅陶瓷或搪瓷防腐的应用,主要看重的是它的防磨性较好。

1.2设备磨损

磨损和腐蚀是紧密相连的。烟气中的飞灰、石灰石颗粒、石膏颗粒是造成磨损的主要因素,尤其是石灰石中的二氧化硅,磨损能力很强。高流速也是增加磨损的原因。防腐层的磨损会加速设备腐蚀,在磨损和腐蚀的双重作用下,设备的损坏速率将会大大增加。

脱硫设备的磨损和腐蚀相互交织,表现如下:

①叶轮的机械磨损和气蚀;

②喷淋层喷嘴的机械磨损;

③搅拌器叶片的磨损,在机械磨损和腐蚀的双重作用中,机械磨损占主要;

④管道衬胶的磨损经常发生在管道弯头、石灰石供浆管、浆液循环泵大小头。

使用耐磨材料,降低浆液固含量,保证烟气流场均匀、稳定是防止磨损的主要方法。

1.3设备结垢

浆液中氯离子或亚硫酸盐含量超标,容易导致脱硫设备容器或管道内壁结垢,严重时影响设备正常运行。结垢最严重的部位一般是滤液水系统和旋流器稀浆管道,以及一些浆液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多个电厂真空泵内结垢导致真空泵皮带损坏。

控制氯离子含量(加强废水排放)、降低浆液pH值(促进亚硫酸根氧化)、及时脱水(防止石膏过饱和)可以有效降低结垢程度。

1.4设备泄漏

由腐蚀、磨损导致的设备或管道穿孔泄漏,表现为漏烟、漏气(汽)、漏浆、漏水、漏油、漏粉(石灰石与石膏粉)。脱硫介质为石灰石浆液或石膏浆液,一旦设备发生泄漏,会对环境及设备产生较大的污染。采用耐磨防腐材质,做好防泄漏试验是避免泄漏的有效措施。

1.5设备堵塞

——1.5.1除雾器堵塞

某厂除雾器的堵塞情况如图1所示。

造成除雾器堵塞的主要原因是:

①设备选型不合理,当设计存在偏差,实际烟气流速过高时,除雾器无法达到设计的除雾效果,导致堵塞;

②除雾器冲洗装置的设计、布置和冲洗程序不合理;

③除雾器断面上流速分布不均;

④冲洗水压力、流量不足。

图1某厂除雾器的堵塞情况

防止除雾器堵塞的主要措施是:

①保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内;

②合理选择除雾器冲洗水压力和冲洗周期;

③合理控制吸收塔pH值及浆液的氧化程度。

——1.5.2GGH堵塞

某厂烟气换热器(GGH)堵塞情况如图2所示。

图2某厂GGH堵塞情况

GGH堵塞主要有以下原因:

①吸收塔除雾器效果不好,净烟气携带液滴中石灰石、亚硫酸钙、石膏等混合粘附在GGH换热片上,逐渐形成结垢堵塞GGH;

②脱硫装置运行时,吸收塔运行液位过高,或吸收塔起泡,造成石膏浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH,使得GGH结垢堵塞;

③GGH吹灰方式不当会造成积灰堵塞,如采用压缩空气吹灰而吹灰蒸汽参数不符合要求,高压水吹灰没有及时投入,吹灰频率不够等;

④脱硫GGH设计不合理,GGH换热面高度、换热片间距、换热片类型、吹扫方式、布置形式、吹扫位置、吹扫速度等,都对GGH的积灰、结垢有影响;

⑤吸收塔除雾器和喷淋层设计布置不合理,造成吸收塔内流场分布不均,或者吸收塔设计的流速过快,如烟气流经吸收塔时,流量大携带能力增强,会造成烟气携带较多石膏液滴进入GGH,逐渐造成GGH积灰堵塞。

GGH的堵塞控制是一项综合性的工作,包括设计和设备的优化、运行的优化和设备的日常维护等,其中运行优化和加强设备的维护尤为重要,保证烟尘不超标、吸收塔浆液成分正常、除雾器不堵塞是控制GGH堵塞的必要条件。

防止GGH堵塞的主要措施是:

①保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内,避免大量烟气粉尘进入脱硫装置,造成GGH积灰堵塞;

②严格控制吸收塔除雾器压差在200Pa以下,尽量减少净烟气携带液滴;

③严格控制脱硫装置运行参数在要求范围内,包括吸收塔pH值、吸收塔液位等,制订预防吸收塔起泡的相关措施并严格执行;

④在脱硫系统启动时,建议尽量缩短启动浆液循环泵与增压风机的时间间隔,防止吸收塔浆液进入GGH;

⑤强化GGH吹灰管理,严格按照GGH厂家的要求进行吹灰,先吹下部,再吹上部,保证吹灰蒸汽品质,蒸汽吹灰前保证疏水温度在260℃以上;

⑥改进喷淋层、除雾器系统的设计,合理布置除雾器选型和喷嘴,保证吸收塔喷淋区的喷淋浆液普遍分布,避免烟气携带较多浆液,造成GGH积灰堵塞。

——1.5.3管道堵塞

某厂喷浆母管堵塞情况如图3所示。

图3某厂喷浆母管堵塞情况

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