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图4 吸收塔—喷淋喷嘴示意图
7 号机组再次停机,吸收塔喷淋支管检查,最末端2 根喷淋管道全部堵塞,倒数第3 根喷淋管尾端7 只喷嘴堵塞。对剩余支管倒数第5 只喷嘴从顶端至支管底部的高度进行了测量,为350mm,与上次测量结果保持一致。
8 号机组停机,检查吸收塔喷淋管道,最末端1 根喷淋管尾部5 只喷嘴堵塞,进行了清理疏通,浆液沉积情况未测量。再次停机时,吸收塔喷淋管道检查,最末端1 根喷淋管尾部5 只喷嘴堵塞,测量每根支管倒数第5 只喷嘴顶端至喷淋管底部,高度为430mm,检修过程中对堵塞喷嘴进行了清理,同时对所有吸收塔喷淋管道进行了冲洗。
2故障原因分析
通过7 号机组两次停机检查吸收塔各喷淋支管内沉积高度的测量结果看,沉积量基本未发生变化,证明管内沉积并非停机过程中出现,而通过两次停机检查时,末端喷管堵塞情况来看,可以断定吸收塔喷管内的沉积物主要是在运行过程中完成的累积。
观察管内沉积物的物理特性, 主要以粒径0.12mm 的颗粒为主,其中靠近母管来流方向喷淋管内的沉积物绝大部分为小颗粒,沿母管流动方向,吸收塔喷淋支管内沉积物的粒径逐渐增大,其中末端喷管内的沉积物中有少量颗粒粒径达到35mm。所以推测其沉积过程主要经历以下几个阶段。
首先吸收塔浆液中的混合的颗粒物在搅拌器的扰动下悬浮在浆液中,并通过浆液循环泵的吸附作用进入喷淋母管内,此时由于循环泵的搅拌作用,颗粒物分布较为均匀。
颗粒物在进入循环母管后仍会处于悬浮状态,而大颗粒在重力的作用下会开始逐渐沉降,开始向母管中下部移动,处于上部悬浮状态的中小颗粒优先进入到靠近来流方向的支管内,而较大粒径的颗粒则随浆液继续随浆液向前流动,随着母管直径的减小,颗粒物的分层效果降低,较大的颗粒也开始分别进入喷淋管内,而对于最末端喷淋支管来讲,进入大颗粒物的几率最高,同时由于母管末端流速降低的影响,颗粒物的含量较前部支管会明显增高。
对于吸收塔单个喷淋支管,由于受到进口端至尾端喷嘴数量逐渐减少的影响,支管内的流速是逐渐降低的,而颗粒物进入喷淋支管后受到流速降低的影响,开始逐渐沉降,在支管的尾端流速降至最低,而沉积量会升至最高,这与单个喷淋管的测量结果吻合。
横向比较吸收塔喷淋支管,处于最末端喷淋支管内的沉积量明显高于其它支管,而剩余支管内的沉积量基本保持一致,所以推测,最末端支管内由于含固量较高且大颗粒物较多,在运行中逐渐沉积后流动的浆液不足以将其冲出喷嘴,最终导致吸收塔喷嘴出现堵塞,同时最末端喷嘴堵塞后,其前部的喷嘴就成为最末端喷嘴,会继续重复其堵塞过程,这与机组末端3 根支管的堵塞顺序相吻合。而对于前部支管而言,由于其进入其内部的含固量及颗粒粒径明显小于末端支管,尾端喷嘴底部沉积后流动的浆液仍可将其冲出喷嘴,从而可以达到一个稳定的动态平衡过程,因而没有发生堵塞现象。
所以,综合来看,吸收塔喷淋支管发生堵塞的主要原因主要为以下几点:
1)浆液中含有大量的颗粒物,该种物质如果大量沉积,易导致吸收塔喷嘴的堵塞。
2)母管末端的流速较低,导致进入支管内浆液的颗粒物含量大幅升高,导致堵塞发生。
3防范措施
1)控制浆液中颗粒物的含量。通过对吸收塔喷淋支管的沉积物进行化验,确定其内部CaCO3含量为4.5%,剩余大部分为盐酸不容物,初步推断为SiO2 等杂质,其来源为石灰石原料, 由于该物质可磨系数较低,在湿磨机内部不易破碎,同时由于石灰石供应地域的特殊性,从来料或者制浆阶段控制颗粒物含量较为困难,所以拟定在浆液系统内增加一套类过滤装置,运行过程中定期排放固体颗粒,以减少颗粒物的含量,具体方案仍需讨论。
2)保证循环母管尾部回流管的畅通,提高母管末端的浆液流速,减少颗粒物的沉积量,进而减少进入末端支管的颗粒物含量。
4结束语
通过专业技术分析脱硫吸收塔喷淋管多次堵管的异常故障,对影响脱硫的运行效率因素了如指掌,找出了发生堵塞的主要原因,针对故障原因提出了切实有效的防范措施,避免了故障的频繁发生,提高了脱硫的运行效率,确保了火电机组脱硫系统的安全可靠运行。
本文发表于《工业技术与职业教育》2017年9月第1 5 卷第3 期
作者姜晓莉,工程师,主研方向为火电厂集控运行。
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