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燃煤電廠脫硫設備運行中存在的問題及優化
“十一五”期間火電機組脫硫設備快速普及,但工程質量參差不齊,部分設施腐蝕、結垢以及磨損情況嚴重,難以勝任甚至無法持續正常運轉,技改勢在必行。同時,國家在“十三五”規劃中對節能減排提出新的目標要求,火電廠大氣二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放濃度要達到燃氣輪機排放標準,以目前的脫硫工藝而言難以滿足。因此,針對脫硫設備及其運行參數做一些優化調整,以提高設備的安全性、穩定性是非常必要的。

1脫硫設備常見問題及解決方法

1.1設備腐蝕

腐蝕是脫硫設備面臨的第一大問題,尤其對于石灰石-石膏濕法脫硫工藝。腐蝕是相對金屬而言的,可分為以下類型:

①點蝕,即金屬表面出現細微的“銹孔”,腐蝕一般為縱深方向,最終導致鋼材穿透,氯離子對其的影響明顯;

②縫隙腐蝕,即在金屬焊接處、螺釘連接處出現細微縫隙,電解質進入形成電解池發生電化學腐蝕

③應力腐蝕,即在拉應力和氯離子腐蝕環境共同作用下,金屬的局部出現由表及里的裂紋;④磨損腐蝕,即腐蝕性流體(煙氣中的灰分、石灰石、石膏顆粒等)與金屬構件以較高速度相對運動而引起的金屬損傷。

目前脫硫系統均采取了有效的防腐措施,主要有以下幾種。

(1)使用耐腐蝕不銹鋼(含鎳、鉻、鋁的合金),常用316L,904L,2205。出于成本考慮,很少整體使用不銹鋼,而是在碳鋼基體貼合金層。316L能夠耐受氯離子的腐蝕,為脫硫系統常使用的材質;904L能夠耐受很強的氯離子腐蝕和點蝕、縫隙腐蝕,可作為金屬貼襯;2205雙向不銹鋼具有良好的抗沖擊韌性和抗應力腐蝕能力,因此設計時可用于減輕質量。

(2)使用非金屬材料,如玻璃鋼(FRP),PP等。FRP是一種纖維加強型合成樹脂,具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲勞性,而且質量輕,可用作噴淋層管道等耐磨構件;PP材質具有很強的抗沖擊性,可用作除霧器及沖洗水管。

(3)金屬基體表面涂防腐層,如玻璃鱗片、橡膠、碳化硅(陶瓷)。玻璃鱗片具有很好的防滲透性,通常作為脫硫吸收塔及煙道內壁的防腐涂層;橡膠內襯是目前金屬管道防腐的主要手段,特別是丁基橡膠,具有良好的防磨、防腐特性;碳化硅陶瓷或搪瓷防腐的應用,主要看重的是它的防磨性較好。

1.2設備磨損

磨損和腐蝕是緊密相連的。煙氣中的飛灰、石灰石顆粒、石膏顆粒是造成磨損的主要因素,尤其是石灰石中的二氧化硅,磨損能力很強。高流速也是增加磨損的原因。防腐層的磨損會加速設備腐蝕,在磨損和腐蝕的雙重作用下,設備的損壞速率將會大大增加。

脫硫設備的磨損和腐蝕相互交織,表現如下:

①葉輪的機械磨損和氣蝕;

②噴淋層噴嘴的機械磨損;

③攪拌器葉片的磨損,在機械磨損和腐蝕的雙重作用中,機械磨損占主要;

④管道襯膠的磨損經常發生在管道彎頭、石灰石供漿管、漿液循環泵大小頭。

使用耐磨材料,降低漿液固含量,保證煙氣流場均勻、穩定是防止磨損的主要方法。

1.3設備結垢

漿液中氯離子或亞硫酸鹽含量超標,容易導致脫硫設備容器或管道內壁結垢,嚴重時影響設備正常運行。結垢最嚴重的部位一般是濾液水系統和旋流器稀漿管道,以及一些漿液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多個電廠真空泵內結垢導致真空泵皮帶損壞。

控制氯離子含量(加強廢水排放)、降低漿液pH值(促進亞硫酸根氧化)、及時脫水(防止石膏過飽和)可以有效降低結垢程度。

1.4設備泄漏

由腐蝕、磨損導致的設備或管道穿孔泄漏,表現為漏煙、漏氣(汽)、漏漿、漏水、漏油、漏粉(石灰石與石膏粉)。脫硫介質為石灰石漿液或石膏漿液,一旦設備發生泄漏,會對環境及設備產生較大的污染。采用耐磨防腐材質,做好防泄漏試驗是避免泄漏的有效措施。

1.5設備堵塞

1.5.1除霧器堵塞

造成除霧器堵塞的主要原因是:

①設備選型不合理,當設計存在偏差,實際煙氣流速過高時,除霧器無法達到設計的除霧效果,導致堵塞;

②除霧器沖洗裝置的設計、布置和沖洗程序不合理;

③除霧器斷面上流速分布不均;

④沖洗水壓力、流量不足。

防止除霧器堵塞的主要措施是:

①保證脫硫煙氣入口粉塵含量在設計要求范圍內;

②合理選擇除霧器沖洗水壓力和沖洗周期;

③合理控制吸收塔pH值及漿液的氧化程度。

1.5.2GGH堵塞

GGH堵塞主要有以下原因:

①吸收塔除霧器效果不好,凈煙氣攜帶液滴中石灰石、亞硫酸鈣、石膏等混合粘附在GGH換熱片上,逐漸形成結垢堵塞GGH;

②脫硫裝置運行時,吸收塔運行液位過高,或吸收塔起泡,造成石膏漿液從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH,使得GGH結垢堵塞;

③GGH吹灰方式不當會造成積灰堵塞,如采用壓縮空氣吹灰而吹灰蒸汽參數不符合要求,高壓水吹灰沒有及時投入,吹灰頻率不夠等;

④脫硫GGH設計不合理,GGH換熱面高度、換熱片間距、換熱片類型、吹掃方式、布置形式、吹掃位置、吹掃速度等,都對GGH的積灰、結垢有影響;

⑤吸收塔除霧器和噴淋層設計布置不合理,造成吸收塔內流場分布不均,或者吸收塔設計的流速過快,如煙氣流經吸收塔時,流量大攜帶能力增強,會造成煙氣攜帶較多石膏液滴進入GGH,逐漸造成GGH積灰堵塞。

GGH的堵塞控制是一項綜合性的工作,包括設計和設備的優化、運行的優化和設備的日常維護等,其中運行優化和加強設備的維護尤為重要,保證煙塵不超標、吸收塔漿液成分正常、除霧器不堵塞是控制GGH堵塞的必要條件。
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