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結(jié)垢、磨損、腐蝕、石膏雨,被稱為“濕法(鈣基)脫硫的四大難題”。系統(tǒng)設(shè)備磨損引發(fā)的系統(tǒng)影響已是聯(lián)盟群內(nèi)經(jīng)常討論的話題,“石膏雨”由于環(huán)保部門“監(jiān)督”更是熱門,而系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕引發(fā)的管路堵塞問題往往被忽視。本次針對其中噴淋層部分,結(jié)垢、堵塞進(jìn)行淺析。
1.噴淋層堵塞的影響
1.1脫硫效率降低
噴淋層一般位于塔體的中上部,通過漿液循環(huán)泵,將漿液均布至煙氣層,洗滌煙氣,漿液濃縮,是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的“心臟”部分,如果噴淋層堵塞,則會(huì)出現(xiàn)流場不均,形成煙氣“走廊”,煙氣無法被漿液完全充分洗滌,影響整體脫硫效率。
1.2噴淋層塌陷
目前工業(yè)用噴淋層管路一般以玻璃鋼等,輕質(zhì)材料、材質(zhì)為主。耐熱性、抗沖擊性能較差,噴淋層管道一旦堵塞,隨之會(huì)出現(xiàn)量變引起質(zhì)變現(xiàn)象,極易受循環(huán)泵啟?!八N”影響而斷裂,從而引起局部或整體塌陷現(xiàn)象。局部斷裂、塌陷后,由于循環(huán)泵流量增大,電流也隨之增加,長期運(yùn)行能耗增加,影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1.3軟補(bǔ)償器撕裂,出口表管斷裂
噴淋層堵塞,循環(huán)泵流量減少(相當(dāng)于出口節(jié)流),管道內(nèi)壁壓力增加,軟補(bǔ)償器承受壓力增加,一旦超過其承載力會(huì)導(dǎo)致破損。但由于泵流量大,破損初期外泄流量小,泵的電流及壓力波動(dòng)會(huì)很細(xì)微,無法“及時(shí)”判斷。隨著泄露漿液輻射面增大,脫硫島其它設(shè)備面臨跳停、燒毀危險(xiǎn)。
1.4循環(huán)泵管道振動(dòng)
一般脫硫設(shè)計(jì)循環(huán)—噴淋管線為支母管式,當(dāng)噴淋層出現(xiàn)堵塞后,管路壓阻上升,循環(huán)泵汽蝕余量增加,嚴(yán)重者可導(dǎo)致循環(huán)泵重心偏移,形成整個(gè)管道振動(dòng)或振動(dòng)加劇現(xiàn)象(國內(nèi)某電廠因此原因,導(dǎo)致循環(huán)管路整體坍塌)。
1.5循環(huán)泵體振動(dòng)
由于循環(huán)泵出口堵塞,泵壓阻上升,流量減小。循環(huán)泵工作狀態(tài)發(fā)生偏移,設(shè)備動(dòng)平衡改變,導(dǎo)致泵體振動(dòng)增大。嚴(yán)重者可導(dǎo)致循環(huán)泵軸心發(fā)生偏移,泵—減速機(jī)—電機(jī)聯(lián)軸器及連接膜片損壞。聯(lián)軸器緊固螺絲斷裂,飛出傷人(某電廠因聯(lián)軸器飛出傷人,導(dǎo)致一死一傷)。
1.6石膏含水量增大
噴淋層堵塞部分煙氣洗滌不充分,導(dǎo)致脫硫效率下降。為了維持脫硫效率,維持凈煙氣出口SO2數(shù)值,大部分采取提高pH值補(bǔ)償(通用)做法。pH的提高,偏離最佳氧化pH值范圍,導(dǎo)致半水亞硫酸鈣增多。半水亞硫酸鈣晶簇呈開放多孔、海綿或針狀,在壓力下晶簇破碎呈“漿液化”。
1.7除霧器變形、坍塌
噴淋層大面積堵塞,煙氣未經(jīng)充分噴淋洗滌,煙氣走廊里“偷溜”的高溫?zé)煔庵苯优c除霧器接觸,高溫?zé)煔馐钩F器葉片或?qū)~(管束)變形。影響除霧器除霧效果,再次沖洗時(shí),沖洗不凈?!叭辗e月累”導(dǎo)致除霧器負(fù)重增加,固定件承受壓力隨之增加。到達(dá)臨界時(shí),固件發(fā)生破損脫落。固定梁發(fā)生坍塌,除霧器也隨之坍塌墜落。
1.8 吸收塔塔壁、金屬固件防腐
煙氣未經(jīng)充分噴淋洗滌,高溫?zé)煔馀c塔壁及凈煙道直接接觸,破壞防腐層化學(xué)性質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)致塔壁、煙道、金屬固件防腐層脫落,(工礦環(huán)境偏酸性且含有cl-離子)所以吸收塔“母體”因酸腐蝕遭到破壞。再者,防腐脫落碎塊重新堵塞循環(huán)泵入口網(wǎng),形成“堵塞循環(huán)”。如:國內(nèi)某電廠因噴淋層堵塞造成塔壁溫度高達(dá)90℃高溫,最終導(dǎo)致吸收塔報(bào)廢。
2. 噴淋層堵塞原因
2.1設(shè)計(jì)不合理
2.1.1 噴淋層分布不均
塔內(nèi)煙氣攜帶石膏液滴與塔內(nèi)壁接觸,導(dǎo)致流速減緩。石膏液滴會(huì)沿著塔體內(nèi)壁向下流動(dòng),(在除霧器與噴淋層之間)沉積在噴淋層支管四周,造成吸收塔噴淋層支管末端外層積物積累。
2.1.2 漿液循環(huán)泵選型
由于目前改造項(xiàng)目較多,有些項(xiàng)目需要噴淋層抬高。而循環(huán)泵未更換或者舊泵由于腐蝕和汽蝕導(dǎo)致效率降低的情況,這樣易造成循環(huán)泵揚(yáng)程不夠的現(xiàn)象,導(dǎo)致噴嘴壓頭過小(一般為300~900Kpa),從而造成噴嘴積液、結(jié)垢、堵塞。
2.1.3泵入口濾網(wǎng)選型
防止?jié){液中大塊石膏對泵造成損傷以及噴嘴堵塞。一般選用耐腐蝕不銹鋼或合金鋼材質(zhì),孔徑為5~25mm,面積為泵通流面積的2~3倍。選型錯(cuò)誤將導(dǎo)致漿液流速緩慢,隨漿液運(yùn)行時(shí)間增長,濃縮濃度增加,依然會(huì)出現(xiàn)泵入口漿液堵塞問題。
2.1.4噴淋層母管選型
噴淋母管直徑的選擇,一般FRP漿液管道輸送漿液的速度宜選擇在3m/s左右,設(shè)計(jì)一般為2.5~3.3m/s。流速太低造成噴淋管堵塞,較快則會(huì)造成沖刷腐蝕,壽命下降,磨損速度是速度的2.5~3次方。
2.1.5噴淋層噴嘴選型
噴嘴的種類包括空心錐、實(shí)心錐(壓降小)和螺旋型(易碎);噴嘴的數(shù)量和流量(取決于漿液循環(huán)流量);霧化粒度(取決于噴嘴形式、流量和壓降);霧化角等。選型錯(cuò)誤將導(dǎo)致漿液流速過快增加磨損,過慢會(huì)導(dǎo)致沉積堵塞。
2.2安裝缺陷
2.2.1支目管法蘭之間連接松動(dòng)引發(fā)漏流
檢修或者安裝過程中,施工人員專業(yè)性不強(qiáng)。母管法蘭與支管法蘭之間松動(dòng)或者鏈接脫落,致使部分漿液分流或者短路,泄漏、短路點(diǎn)后段流量減少或形成“盲腸”,在高溫和漿液沉積共同作用下,最終造成噴淋支管堵塞。
2.2.2支管與噴嘴之間連接松動(dòng)、脫落
檢修或者安裝過程中,噴嘴安裝不牢固。導(dǎo)致支管與噴嘴之間部分漿液分流或者短路,造成泄露點(diǎn)后流量減少,流速降低。漿液顆粒的沉積,最終造成噴嘴堵塞。
2.2.3 檢修支目管“檢查口”未封
檢修過程中,檢查噴淋層管道通用做法是分段開取檢查口,以判斷管道內(nèi)結(jié)垢狀態(tài)。由于施工人員的專業(yè)性不強(qiáng),“檢查口”遺忘未封或承受不住壓力,在運(yùn)行中導(dǎo)致大部分漿液分流,部分煙氣未經(jīng)洗滌,造成惡性循環(huán)。
2.2.4 噴嘴脫落
噴嘴堵塞后,管道內(nèi)流量減少,內(nèi)壓增加。在管內(nèi)壓作用下噴嘴脫落,這將導(dǎo)致支管漿液直接分流。脫落點(diǎn)后段支管壓力減小,流量減少。在高溫及沉積的共同作用下堵塞。
2.3異物堵塞
2.3.1檢修遺留物
由于塔體檢修管理不善,工人意識(shí)薄弱。很容易出體塔體檢修遺留物或施工工具等遺留塔體內(nèi),造成管道機(jī)械堵塞或損壞現(xiàn)象。
2.3.2塔內(nèi)結(jié)垢、防腐層脫落
一般脫硫塔內(nèi)襯防腐為玻璃鋼鱗片形式,此工藝一般為人工涂刷,可控性差,且材質(zhì)本身耐溫性、機(jī)械強(qiáng)度較差,隨運(yùn)行時(shí)間的加長,會(huì)局部脫落至塔體或塔壁,造成掛壁流場不均。脫落后再次循環(huán),進(jìn)入噴淋管路造成堵塞現(xiàn)象。
2.3.3 管道內(nèi)襯及防腐脫落
為防止管道腐蝕,部分工藝水管路設(shè)計(jì)為內(nèi)襯膠管路,由于設(shè)備質(zhì)量本身(硫化不均,局部氣孔或鼓包)或橡膠老化會(huì)出現(xiàn)局部脫落,隨系統(tǒng)流體至噴淋系統(tǒng),積聚在彎頭或噴嘴處,引起流量分布不均,局部壓損增大,噴淋層堵塞。
2.4流速減慢漿液沉積
2.4.1循環(huán)泵更改為變頻
隨之節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,脫硫系統(tǒng)循泵變頻改造是近年來的一個(gè)熱門,此部分改造必須充分分析、調(diào)研、合理控制頻率變化引發(fā)的流量變化影響,若極端控制頻率,很容易出現(xiàn)出現(xiàn)流量波動(dòng)引起流速降低,部分漿液在管道內(nèi)沉積,最終造成噴淋支管堵塞。
2.4.2循環(huán)泵葉片磨損
系統(tǒng)漿液本身由于濃縮,帶有腐蝕性離子(以氯離子最為明顯)和固體顆粒,葉輪磨損問題不可避免,運(yùn)行過程,需規(guī)范操作,合理控制參數(shù),及時(shí)檢修處理,若不然則會(huì)出現(xiàn)泵體流量、電流下降,管道內(nèi)流速下降,漿液局部沉積,最終造成噴淋支管堵塞。
2.5運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng)
2.5.1漿液含固量(密度)大
一般運(yùn)行控制中,漿液密度一般控制在1080~1250之間(不含表計(jì)誤差),密度過大,漿液中固含量上升,液體粘度增大,管路系統(tǒng)摩擦系數(shù)上升,管路磨損、堵塞現(xiàn)象概率增加。
2.5.2石灰石顆粒過大
鈣法(濕)工藝一般選用石灰石(CaCO3)漿液作為脫硫還原劑,石灰石的質(zhì)量也是影響系統(tǒng)效率的一個(gè)關(guān)鍵因素,一般控制在200目及以下,顆粒過大或雜質(zhì)含量太多,均會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)效率不穩(wěn)定、管路堵塞等現(xiàn)象。
2.5.3 漿液中含砂石顆粒
目前很多電廠大多采用混凝土工藝煙道,這就導(dǎo)致管廊內(nèi)一些砂礫等大顆粒物質(zhì)隨煙氣進(jìn)入脫硫漿液系統(tǒng),并在其中進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)流動(dòng),也會(huì)產(chǎn)生管路磨損、噴淋層堵塞問題。還原劑雜質(zhì)含量已在上文闡述,此部分不再進(jìn)行單獨(dú)說明。
2.5.4 pH控制過高
鈣法脫硫是以Ca2+離子(偏中性金屬離子)與SO42-離子(強(qiáng)酸性離子)為基礎(chǔ)的沉淀反應(yīng),加之亞硫酸氫根離子的影響,此反應(yīng)PH值宜控制在弱酸偏中性,一般控制在5.0~6.0(石灰石/石灰)之間,由于鈣離子離子本身原因,易與氫氧根形成堿性化合物,故需降低系統(tǒng)pH,增加氫離子含量,以加劇脫硫主反應(yīng)。若運(yùn)行過程中,pH控制不當(dāng),鈣硫比超過1.2。將會(huì)導(dǎo)致漿液在循環(huán)管道內(nèi)結(jié)垢,最終造成噴淋支管堵塞。
2.6定期工作不到位
2.6.1設(shè)備定修。
所有運(yùn)行設(shè)備均為損耗品,需通過定期檢修更換,才能滿足系統(tǒng)工藝需要。脫硫系統(tǒng)一般以泵、機(jī)、噴淋層為主,應(yīng)充分利用檢修,對系統(tǒng)進(jìn)行檢查、分析、處理。尤其噴淋頭采用雙向噴嘴時(shí),停運(yùn)后由于部分漿液隨噴頭流入支管,久而久之造成堵塞。
2.6.2 進(jìn)行定期沖洗。
脫硫系統(tǒng)主體工藝設(shè)備啟停運(yùn)行均應(yīng)進(jìn)行水力沖洗、重點(diǎn)關(guān)注噴淋層及除霧器單元。
3. 結(jié)論
噴淋層堵塞是脫硫運(yùn)行中容易被忽視的“毫毛斧柯”,噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型、安裝各個(gè)環(huán)節(jié)都很重要,運(yùn)行中的定期沖洗和檢修時(shí)的檢查維護(hù)也得保質(zhì)保量。只有這樣,才能讓噴淋層持續(xù)健康運(yùn)轉(zhuǎn),保證脫硫乃至整個(gè)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)借此文,喚起大家對“噴淋層堵塞”這一問題的重視。
轉(zhuǎn)載于北極星電力網(wǎng)
作者:于洋
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