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燃煤电厂玻璃钢脱硫塔运行存在的问题及优化

时间:2018-09-01 10:28    作者:林晟信科    浏览次数:128    本文来源:/news/492.html

  “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,部分玻璃钢脱硫塔设施腐蚀、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,以目前的玻璃钢脱硫塔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玻璃钢脱硫塔设备常见问题及解决方法

  1.1设备腐蚀

  腐蚀玻璃钢脱硫塔面临的第一大问题,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:

 、俚闶,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;

 、诜煜陡,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

 、塾αΩ,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玻璃钢脱硫塔设备磨损

  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。

  玻璃钢脱硫塔设备的磨损和腐蚀相互交织,表现如下:

 、僖堵值幕的ニ鸷推;

 、谂缌懿闩缱斓幕的ニ;

 、劢涟杵饕镀哪ニ,在机械磨损和腐蚀的双重作用中,机械磨损占主要;

 、芄艿莱慕旱哪ニ鹁7⑸诠艿劳渫、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:

 、偕璞秆⌒筒缓侠,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;

 、诔砥鞒逑醋爸玫纳杓、布置和冲洗程序不合理;

 、鄢砥鞫厦嫔狭魉俜植疾痪;

 、艹逑此沽、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:

 、俦Vね蚜蜓唐肟诜鄢竞吭谏杓埔蠓段;

 、诤侠硌≡癯砥鞒逑此沽统逑粗芷;

 、酆侠砜刂莆账䅟H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:

 、傥账砥餍Ч缓,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;

 、谕蚜蜃爸迷诵惺,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;

 、跥GH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;

 、芡蚜騁GH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;

 、菸账砥骱团缌懿闵杓撇贾貌缓侠,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:

 、俦Vね蚜蜓唐肟诜鄢竞吭谏杓埔蠓段,避免大量烟气粉尘进入脱硫装置,造成GGH积灰堵塞;

 、谘细窨刂莆账砥餮共钤200Pa以下,尽量减少净烟气携带液滴;

 、垩细窨刂仆蚜蜃爸迷诵胁问谝蠓段,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;

 、茉谕蚜蛳低称舳,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;

 、萸炕疓GH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;

 、薷慕缌懿、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

  管道堵塞的主要原因是:

 、偕杓屏魉俨缓侠、自流管道倾斜度不够,造成浆液沉积、结垢,进而引起堵塞;

 、谒诨蛘吖艿滥诒谀诔奈锿崖、检修施工遗留物等造成管道堵塞;

 、刍楦汉傻、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,某一层喷淋层长期停止运行,浆液倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;

 、芊殴乇詹谎,泄漏浆液沉积、结垢,导致管道堵塞。

  防止管道堵塞的主要措施是:

 、偕杓屏魉俨荒芄,管径不能过细,自流管道倾斜度要足够,必须设置冲洗水,避免造成浆液沉积、结垢;

 、诳刂颇诔氖┕すひ,避免局部冲刷,减少塔壁或者管道壁内衬物脱落;

 、奂忧考煨藓蟮南殖∏謇;

 、苌柚帽匾穆送,避免因异物造成管道堵塞;

 、莼楦汉傻、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,实行喷淋层定期轮换停投,避免因浆液长期倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;

 、耷謇砟诼┓,避免因泄漏浆液的沉积、结垢造成管道堵塞。

  2脱硫工艺优化

  2.1脱硫系统设计优化

  (1)取消增压风机和GGH,消除增压风机在压力控制方面给主机带来的风险;避免GGH运行中出现的堵塞问题,同时也降低脱硫系统的电耗。

  (2)除雾器安装应考虑检修和人工机械除垢的方便性,增加各级除雾器之间的空间,利于停机冲洗。

  (3)提高冲洗水和冷却水的水质,控制水的氯离子含量、含固量、硬度等,控制值越低越好。

  (4)设计入口烟道事故喷淋洗涤水回收利用或处置方案(目前为循环使用,只起到了降温的作用)。

  (5)泵采用无水机封和氧化铝陶瓷叶轮,减少机封损坏率,消除机封水系统的结垢堵塞,延长叶轮的使用寿命。

  (6)广泛采用碳化硅、FRP代替橡胶衬里和作为非承载结构,强腐蚀区采用904L贴衬防腐。

  2.2运行优化

  2.2.1加强6个调整

 、僭鲅狗缁牡髡。在锅炉负荷变化时,通过增压风机入口信号,调节动(静)叶角度维持正负压,保证风机正常运行。增压风机动(静)叶控制应禁止随意解除自动。

 、谑セ牡髡。保持料、水的合适比例,随着浆液细度、电流的变化,调整加钢球的时间和质量。

 、劢汗抟何坏牡髡?刂剖沂合洳钩渌,控制浆液浓度。维持所有坑、箱、罐液位至规定范围,以保证系统的可运行,同时杜绝跑、冒、滴、漏情况发生。

 、芪账何坏牡髡。通过吸收塔液位的调节,维持吸收塔的水平衡,保证吸收塔液气接触空间。

 、莞康髡。通过调节给浆量,维持吸收塔pH值,营造合适的反应环境。

 、拚婵掌ご牡髡。通过含水量的变化调整石膏的厚度和皮带的速度,以维持石膏品质。

  2.2.2严格控制关键参数

  脱硫系统的关键参数有吸收塔浆液pH值和密度、吸收塔液位、石灰石浆液密度、氧化风压力、除雾器压差、石膏含水率、氯离子浓度、出口二氧化硫浓度等。严格控制这些参数,做到控制值绝不超限。

  石灰石密度应控制在25%-30%,过低的密度会导致供浆量增大,系统水平衡不易控制;过高的密度不仅会增加设备的磨损,还会降低石灰石利用率。保持吸收塔浆液pH值稳定在5.0~5.6范围内,在满足脱硫率的情况下,靠低值控制。吸收塔浆液密度控制在1050~1150kg/m3,减轻磨损堵塞和设备负载。吸收塔液位是维持和检验脱硫系统水平衡的重要参数,经验表明,控制液位稳定在0.3m的范围内波动是适宜的。除雾器堵塞程度和压差呈正相关性,除雾器压差控制得越低越好。定期排放脱硫废水,降低系统氯离子含量和浆液杂质。

  2.2.3开展有效的化验监督

  化验监督就像“体检”,能够有效地反馈运行状态,指导运行调整。脱硫的化验监督项目相对较多,主要有石灰石成分化验、吸收塔浆液成分化验、石膏成分化验、旋流器浆液成分化验、工艺水成分化验、垢成分化验。

  化验时取样要有代表性,不仅取样部位要有代表性,而且取样时间(对应的工况)也要有代表性。例如脱硫结垢成分化验可选取吸收塔底部、入口烟道、除雾器、喷淋层等不同部位的样本。总之,化验监督一定要反映系统运行的整体真实情况。

  2.2.4探索建立计算机优化控制

  优先使用计算机优化控制作为运行的基本调整依据,逐渐减少对人为经验的依赖。探索建立脱硫系统的供浆量调节、氧化风量调节、脱硫效率调节(出口浓度调节)的计算机优化控制作为实际调整的参考。

  例如:氧化风量调节可根据当前时间点前1h工况和后1h工况(根据入口硫分、负荷预测),以烟气量、脱出二氧化硫量(依据脱硫效率或年度限值)、烟气含氧量、氧化风机额定出力等作为函数自变量,计算出需要的氧化空气量,指导运行人员调整氧化风机运行数量;脱硫效率调节亦可根据当前时间点前1h工况和后1h工况,以设定脱硫效率、

  排放浓度值、浆液pH值、入口硫分、烟气量等作为函数自变量,计算出所需要的液气比,指导运行人员调整循环泵运行组合。

  2.3设备维护优化

  设备维修的目的是为了保持设备长期稳定的运行,目前设备维修方式主要还是事后维修、定期维修(包括等级检修)。要建立合理的维修方式,防止不修、欠修、过修。以点检定修制为实施手段,使运行、检修、物资三位一体,加强设备运行过程的诊断监督。

  2.3.1落实和强化点检定修制

  制定脱硫特有设备检查与检修标准,例如防腐损伤容限评价标准、防腐施工标准、除雾器检查标准等。主要依据精密仪器,辅以实践经验开展设备诊断。

  设备点检管理建立五层防护体系:

 、僭诵邪嘧橐苑⑾置飨缘墓收匣蛞斐N;

 、谖ぐ嘧榘凑兆ㄒ捣止ひ苑⑾稚璞柑囟ú考囊涡匀毕菸;

 、畚さノ蛔üひ跃艿慵旌图际跽锒衔;

 、芟钅抗咀üひ苑治錾璞噶踊阆、检修计划、物资准备为主;

 、萏匦砉局鞴、专工以评价项目公司设备管理结果和提供特定专业技术支持为主。把定期检验、试验摆在更加突出的地位,把隐患、缺陷暴露在萌芽或初始阶段,做到有计划有预案地应对设备故障或异常。

  建立设备点检、设备管理台账。从缺陷分析、备件使用、维修后评价、维修成本分析等方面实现设备的可控、可靠。注重运行数据的统计、分析,例如除雾器冲洗参数统计分析、工艺水使用分布分析、浆液循环泵运行参数统计分析、循环泵组合方式与脱硫效率变化分析等,增强运行人员在设备管理中的先导作用。

  2.3.2加强检修质量控制和过程管理

  根据设备老化规律,加强检修管理。从检修周期(间隔时间)、检修工期、检修项目、检修工艺、检修质量控制标准、检修费用投入等方面入手,做好设备检修工作,保持设备健康状况水平。

  2.4工艺技术及设备优化

  采用新设备、新技术、新工艺。选择可靠性更高的设备,如选用直联循环泵,去掉减速机环节,彻底消除减速机润滑冷却等带来的一些问题;选用陶瓷叶轮代替金属叶轮,延长叶轮使用寿命;选用磁力搅拌器解决搅拌器机封泄漏问题;浆液管道用碳化硅防腐代替衬胶防腐,提高防磨水平,延长使用寿命等。

  3结束语

  环保行业是高能耗、高物耗的绿色行业,随着国家对环保的重视,环保设备管理及运行优化工作已经成为每个电厂的工作重点。在日趋严峻的环保压力面前,为使企业效益最大化,除了对环保设备进行提效改造外,最根本的就是在保证排放指标可控的情况下做到“过程控制、终端治理”。通过提高设备管理、优化运行,最终实现企业的节能、减排任务,同时使效益最大化。

       

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