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环保技术丨燃煤电厂脱硫设备运行中存在的问题及优化
浏览: 发布日期:2019-08-26

  近几年随着全民环保意识的增强和国家环保排放标准的提高,各火力发电企业纷纷进行脱硫、脱硝、除尘等环保设施升级改造,石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前电厂应用最多的脱硫技术,脱硫吸收塔作为电厂脱硫系统的主要建筑结构。其内壁的防腐层、内部安装的衬胶喷淋管道、喷嘴、板式和管式除雾器等大量使用易燃材料,防腐材料多为玻璃鳞片胶泥或橡胶,在进行塔体动火、焊接作业时极容易引起火灾,与吸收塔相连的管路为衬胶管路或FRP管路( 均为易燃物),衬胶施工使用的丁基胶水是极易挥发,燃点很低的物质,烟道防腐用的胶板也是易燃物质,稍有疏漏,就会发生火灾。据不完全统计,近几年全国已发生了脱硫吸收塔失火事故二十多起。

  “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。

  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。

  针对传统防腐材料易燃、安全性差等特点,使用新型防腐材料-高分子碳化硅涂料(陶瓷),是以改性树脂为主要材料,陶瓷材料例如碳化硅、二氧化硅、氧化锆等在真空状态下按照比例进行一定比例混合, 形成中具有高耐磨、高硬度、高堆积密度,高耐腐蚀的材料。金属基体表面涂碳化硅防腐层,现如今碳化硅内衬管道大量应用在电厂脱硫系统当中。

  浆液循环泵是脱硫系统中的重要组成部分,它的运行状况直接影响整个系统正常与否。同时浆液循环泵优势耗能大户,一台全年不间断运行的500KW浆液循环泵每年耗电量高达四百多万度。在长时间的运行过程中,叶轮、泵壳受到磨损、腐蚀、汽蚀等破坏,导致叶轮、泵壳出现凹坑,严重者甚至出现缺口和磨穿现象,对叶轮及泵壳造成结构性破坏,会严重降低设备的工作效率,最终导致设备报废。

  由于浆液循环泵所处的工况及其恶劣,一般运行一到两年叶轮就需更换或修复,叶轮的材料特殊,造价昂责,常规更换方式费用高、周期长。使用碳化硅复合材料及先进的技术、设备不断完善泵壳及叶轮修复工艺,为损坏的叶轮及泵壳进行防腐防磨及修复处理提供了完美的解决方案,可延长设备的使用寿命,缩短维修周期,节约维修和运行成本,在实践中取得了很好的效果。

  吸收塔浆液中含有大量氧离子,而浆液循环泵的叶轮、泵壳、护板以及吸收塔搅拌器大都是合金或衬胶材质,这对相关部件的化学腐蚀起了强烈的作用。再加上物理磨损,大大减缓了部件使用寿命。而碳化硅陶瓷工艺修复的叶轮、泵壳、护板及吸收塔搅拌器,在使用表面形成了厚厚的陶瓷隔离层,有效地抑制了化学腐蚀和物理磨损。

  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。

  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。

  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;

  ①设计流速不合理、自流管道倾斜度不够,造成浆液沉积、结垢,进而引起堵塞;

  ③机组负荷低、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;

  ①设计流速不能过低,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;

  ⑤机组负荷低、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;

  (2)泵采用无水机封和碳化硅陶瓷叶轮,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。

  (3)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。

  (4)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。

  (5)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)。

  (6)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。

  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;选用碳化硅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。

  ①增压风机的调整。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。

  ②湿磨机的调整。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。

  ③浆液罐液位的调整。控制石灰石浆液箱补充水,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。

  ④吸收塔液位的调整。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。

  ⑥真空皮带机的调整。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。

  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。

  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线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。

  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。

  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。

  ⑤特许公司主管、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。

  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。

  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。秒速时时彩官网

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