SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置常見故障分析及防范措施

李浩

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，呼和浩特 010206）

SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置常見故障分析及防范措施

李浩

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，呼和浩特 010206）

介紹了SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置的原理及工藝流程，對(duì)煙氣調(diào)質(zhì)裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)的常見故障進(jìn)行了分析，針對(duì)故障制定了防范措施。

煙氣調(diào)質(zhì);故障分析;防范措施

概述

某發(fā)電公司燃用的是準(zhǔn)格爾煤，該煤種屬于低硫煤，飛灰中SiO2和Al2O3含量高，兩者之和可達(dá)到90%，飛灰比電阻高達(dá)1012～1013Ω·cm，電除塵器較難捕集，除塵效果差[1]。為降低飛灰比電阻，提高電除塵器效率，該公司一至四期均安裝了SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置。

2004年7月SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置在該公司一期投入使用，2005年9月二期煙氣調(diào)質(zhì)裝置投運(yùn)，2009年10月三、四期煙氣調(diào)裝置投運(yùn)。從幾年來的運(yùn)行情況看，SO3煙氣調(diào)質(zhì)劑可有效降低飛灰比電阻，可以將比電阻降到1010～1011Ω·cm，明顯提高了電除塵器的捕集效果，提高了電除塵器的除塵效率。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，準(zhǔn)確判斷、及時(shí)消除煙氣調(diào)質(zhì)裝置故障，提高煙氣調(diào)質(zhì)裝置的運(yùn)行可靠性也日益重要。

1 工作原理及工藝流程

1.1 工作原理

SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置是在電除塵器入口前的煙道中噴入少量的SO3，與煙氣中的水汽結(jié)合生成硫酸并在粉塵顆粒表面凝結(jié)。這樣便在粉塵顆粒表面形成一層薄薄的導(dǎo)電膜，減小灰塵的比電阻，使灰塵的比電阻降低到理想的范圍，易于被電除塵器捕獲，從而提高電除塵器的除塵效率。

1.2 工藝流程

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的主要設(shè)備包括硫磺儲(chǔ)罐、硫磺輸送設(shè)備、硫磺燃燒室、二氧化硫到三氧化硫的轉(zhuǎn)化室和一套噴射系統(tǒng)（見圖1）。該公司一、二期共用一個(gè)硫磺儲(chǔ)罐，三、四期共用另一個(gè)硫磺儲(chǔ)罐。每個(gè)儲(chǔ)罐上安裝2臺(tái)硫磺泵，一用一備，同時(shí)供4臺(tái)機(jī)組使用硫磺。每臺(tái)機(jī)組安裝一套集成箱，包括離心風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、燃燒室、轉(zhuǎn)化室和電控柜。

硫磺加到儲(chǔ)罐中受熱液化，然后用泵將液態(tài)硫磺輸送到各系統(tǒng)集成箱的燃燒室中，儲(chǔ)罐及硫磺管路全部由高溫蒸汽伴熱。硫磺的熔點(diǎn)是120℃，為保證液態(tài)硫磺的輸送效果，需要嚴(yán)格控制伴熱蒸汽的溫度在130℃～145℃范圍。

系統(tǒng)集成箱的一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)提供必需的經(jīng)過過濾的空氣，以保證硫磺在燃燒室中充分燃燒成二氧化硫。在轉(zhuǎn)化室中，二氧化硫通過五氧化二釩的催化作用氧化成三氧化硫。

圖1 SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置系統(tǒng)流程圖

從轉(zhuǎn)化器中出來的三氧化硫和空氣的混合氣體通過管路由噴槍噴射到煙氣中。每個(gè)噴槍配備適當(dāng)尺寸和間隔的噴嘴，從而向煙道中高速噴射混合物，保證進(jìn)入電除塵之前與煙氣實(shí)現(xiàn)最佳混合效果。

整個(gè)系統(tǒng)由PLC控制器控制，全自動(dòng)運(yùn)行。根據(jù)鍋爐燃煤量以及設(shè)定好的SO3最佳噴射率，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整SO3的生產(chǎn)速度。硫磺的燃燒量取決于很多因素，包括灰的成分和運(yùn)行工況等。SO3的最佳噴射率由煤質(zhì)、濁度和煙氣溫度三個(gè)輸入信號(hào)決定，需運(yùn)行人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)設(shè)定，范圍為5～25ppm。

2 常見故障分析及防范措施

2.1 硫磺管路堵塞

在啟動(dòng)條件具備后，開啟系統(tǒng)卻顯示沒有硫磺流量，且觀察燃燒室無火焰，此現(xiàn)象說明硫磺管路已經(jīng)堵塞。導(dǎo)致此類故障主要有兩個(gè)原因：

（1）加入的硫磺品質(zhì)差，含有大量雜質(zhì)。另外，在向儲(chǔ)罐中加硫磺時(shí)，即使非常小心，也會(huì)不可避免地夾入少量的灰塵等雜質(zhì)。系統(tǒng)停噴會(huì)使這些雜質(zhì)在硫磺管道的較低位置積累，這個(gè)位置恰是管徑較細(xì)的易堵設(shè)備如調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。雜質(zhì)在這些設(shè)備中積累太多就會(huì)導(dǎo)致硫磺管路堵死，必須準(zhǔn)確找到堵塞部位將其疏通。處理方法：1）嚴(yán)格控制硫磺采購渠道，保證硫磺純度達(dá)到99.9%，定期化驗(yàn)確認(rèn)其品質(zhì)合格；2）嚴(yán)格執(zhí)行加硫工藝標(biāo)準(zhǔn)，不加硫磺時(shí)嚴(yán)密封閉加硫口，定期清理硫磺間衛(wèi)生，特別是吊車、鋼梁的積灰，做到不留死角。

（2）硫磺流量計(jì)內(nèi)管徑較細(xì)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，受熱容易出現(xiàn)不均，部分硫磺未完全溶化，流量計(jì)內(nèi)管路堵塞固體硫磺。處理方法：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)條件已具備，在重新啟動(dòng)噴射前，應(yīng)把硫磺流量計(jì)溫度保持在130℃以上預(yù)熱24小時(shí)，觀察此溫度不要看伴熱蒸汽溫度，應(yīng)看硫磺流量計(jì)表頭顯示器上的溫度，只有這樣才能保證硫磺流量計(jì)里面殘留的硫磺完全熔化。

2.2 硫磺流量低

在啟動(dòng)噴射后，硫磺流量很低或開始時(shí)正常逐漸降低，開大調(diào)節(jié)閥流量無明顯增加，失去了調(diào)節(jié)作用。導(dǎo)致此類故障的主要原因是硫磺各段管路的溫度控制不好。因4臺(tái)機(jī)組共用一個(gè)硫磺儲(chǔ)罐和一套伴熱蒸汽系統(tǒng)（見圖2），對(duì)伴熱蒸汽的溫度和流量要求較高，而隨著機(jī)組負(fù)荷變化，高溫輔汽的參數(shù)有一定變化，該公司所在地區(qū)晝夜溫差變化也很大，所以伴熱蒸汽的溫度不太穩(wěn)定，需頻繁調(diào)節(jié)減壓閥和減溫閥開度。應(yīng)當(dāng)注意，因碳鋼硫磺管道和蒸汽的熱傳遞系數(shù)及硫磺的黏性，實(shí)際硫磺溫度會(huì)比伴熱蒸汽的顯示溫度低3℃～5℃。

圖2 伴熱蒸汽管路系統(tǒng)圖

液態(tài)硫磺從儲(chǔ)罐輸送到各機(jī)組的集成箱處，輸送管路距離較長，起始段和末段溫差大，某段的溫度可能不在合適的范圍內(nèi)。典型的是末段管路（集成箱處）溫度剛達(dá)到130℃，而始段管路（硫磺泵區(qū)域）溫度已超過了145℃，而液態(tài)硫磺在超過145℃時(shí)黏度明顯增大。這種現(xiàn)象在冬季嚴(yán)寒天氣更容易出現(xiàn)。處理方法：調(diào)節(jié)伴熱蒸汽的減壓閥和減溫閥開度，增大伴熱蒸汽流量，清理疏通蒸汽管疏水閥，使硫磺管路全段的溫度盡可能保持在130℃～145℃的合適范圍。

2.3 硫磺管路泄漏

在煙氣調(diào)質(zhì)裝置運(yùn)行過程中，硫磺管路多次出現(xiàn)泄漏，主要原因是液態(tài)硫磺需要的運(yùn)行溫度較高，管路接口處的O型圈、墊片等密封件容易老化導(dǎo)致密封不嚴(yán)。出現(xiàn)泄漏最多的部位是硫磺調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)的接口。

硫磺泄漏可通過觀察立即發(fā)現(xiàn)，應(yīng)引起注意，必須盡快停運(yùn)系統(tǒng)。硫磺本身無毒、無腐蝕性，熔融硫磺是易燃物，含有硫化氫的揮發(fā)物可發(fā)生爆炸；如果有火花或火焰點(diǎn)燃，熔融硫磺在空氣中會(huì)燃燒，產(chǎn)生SO2、SO3氣體，對(duì)眼睛、肺等有強(qiáng)烈的刺激性。修復(fù)硫磺泄漏時(shí)，必須佩戴護(hù)目鏡、防毒面具、穿防護(hù)服。泄漏出的硫磺在未完全冷卻之前不要急于清理，等冷卻后可將硫磺用刮刀刮掉或用鋼絲刷擦除。

為減少此類故障的發(fā)生，必須保證密封件的材質(zhì)和檢修質(zhì)量。經(jīng)過對(duì)比，該公司要求接口密封件全部采用金屬纏繞墊或氟橡膠O型圈，杜絕使用石棉材料。同時(shí)按工藝要求嚴(yán)抓檢修質(zhì)量，充分利用所有檢修機(jī)會(huì)，更換了大批不合格的密封件。經(jīng)過幾年的治理，基本消除了硫磺泄漏現(xiàn)象。

2.4 空氣流量低

煙氣調(diào)質(zhì)裝置離心風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為1755Nm3/h（0℃，1atm），系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量約為1050Nm3/h，當(dāng)風(fēng)量低于850Nm3/h時(shí)，就會(huì)發(fā)出“系統(tǒng)空氣流量低”報(bào)警，這會(huì)導(dǎo)致硫磺燃燒不充分和SO2的轉(zhuǎn)化率大大降低。

空氣流量的損失主要由3個(gè)方面造成：1）入口空濾堵灰；2）轉(zhuǎn)化室中積灰過多；3）多支噴槍堵灰。入口空濾一般每周需清理一次，當(dāng)環(huán)境空氣質(zhì)量較差時(shí)，還需縮短清理周期。清理時(shí)，可以用壓縮空氣沿空濾外表面吹掃，嚴(yán)禁直接用壓縮空氣對(duì)準(zhǔn)空濾吹灰。如果空濾的壓降為0，說明濾紙破損，必須立即更換新空濾。

定期檢查轉(zhuǎn)化室出入口的壓差，當(dāng)壓差達(dá)到500mmH2O柱時(shí)，可以確定轉(zhuǎn)化室堵灰嚴(yán)重需清理，主要因?yàn)檫M(jìn)入轉(zhuǎn)化室的空氣夾雜的灰塵沉積在催化劑中所致。清理時(shí)，先停運(yùn)煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，待轉(zhuǎn)化室溫度降低至50℃后方可開工；首先把轉(zhuǎn)化室上蓋割下，取出全部催化劑，徹底清理轉(zhuǎn)換器底部積灰，用8目的篩子將催化劑過篩后裝回轉(zhuǎn)化室，把上蓋焊好。

每支噴槍都裝有溫度測點(diǎn)，如果某支噴槍溫度低于260℃且排除了測溫元件故障，即可判斷該噴槍堵塞。系統(tǒng)集成箱長時(shí)間未啟動(dòng)，噴槍上的噴嘴就容易堵灰。在機(jī)組停運(yùn)時(shí)，必須檢查所有噴槍，發(fā)現(xiàn)噴嘴積灰立即清理。

3 結(jié)論及建議

（1）SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置是按長期連續(xù)運(yùn)行設(shè)計(jì)的，頻繁啟停系統(tǒng)和啟停噴射會(huì)產(chǎn)生諸多不良影響。集成箱的燃燒室和轉(zhuǎn)化室是調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的核心工藝設(shè)備，由多種材料組合而成，保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度是設(shè)備所要求的，頻繁的冷熱變化不但會(huì)加劇設(shè)備材料的老化和結(jié)合部位的松動(dòng)變形，而且會(huì)降低催化劑活性。因此，頻繁啟停系統(tǒng)會(huì)大大縮短這些設(shè)備的壽命。

（2）每臺(tái)集成箱的空氣加熱器功率為170kW，從冷態(tài)加熱到噴射準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，加熱器將在額定功率下運(yùn)行較長時(shí)間才能達(dá)到，會(huì)消耗大量電能。相反，如果系統(tǒng)處于噴射狀態(tài)，硫磺的燃燒和二次氧化是放熱反應(yīng)，且熱值很高，所產(chǎn)生的熱量會(huì)大大降低加熱器的輸出需求，正常噴射時(shí)加熱器的輸出功率幾乎是零。因此，頻繁啟停系統(tǒng)會(huì)大大增加能耗，不利于節(jié)能。

（3）系統(tǒng)停止噴射后，應(yīng)立即停運(yùn)硫磺泵。否則硫磺泵仍在憋壓下運(yùn)行，對(duì)硫磺泵的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影響。

（4）當(dāng)機(jī)組排煙溫度低于120℃時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)立即停運(yùn)，以避免低溫腐蝕。煙氣酸露點(diǎn)與壓力、SO3濃度、含水量等多方面因素有關(guān)。因很好地控制煙氣調(diào)質(zhì)的啟動(dòng)條件和噴射量不超過25ppm，從機(jī)組多次大小修時(shí)的檢查結(jié)果看，未發(fā)現(xiàn)煙道及電除塵設(shè)備有腐蝕跡象。

（5）在集成箱處硫磺入口管路加裝硫磺過濾器，原直管保留做為旁路備用，避免雜質(zhì)卡在管徑最細(xì)的調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)中，增加檢修難度。同時(shí)，可不停運(yùn)系統(tǒng)清理硫磺過濾器。

（6）因伴熱蒸汽對(duì)硫磺管道的熱傳遞及硫磺的黏性，啟動(dòng)系統(tǒng)前，需先開啟伴熱蒸汽至少8小時(shí)，使管道中的硫磺充分熔化。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查蒸汽管路的保溫是否完好，及時(shí)修補(bǔ)。

（7）轉(zhuǎn)化室內(nèi)積灰清理工作量很大，耗時(shí)較長，應(yīng)盡量減少清理次數(shù)。轉(zhuǎn)化室的清理周期主要取決于空氣的清潔程度，所以必須重視入口空濾的日常維護(hù)工作。

[1] 蔣亞彬，滕農(nóng)，等.SO3煙氣調(diào)質(zhì)試驗(yàn)研究[J].電力環(huán)境保護(hù)，2003，19（3）.

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Ordinary Obstacle Analysis and Prevention Measures on SO3Flue Gas Quality-adjusting Equipment

LI Hao

X701

A

1006-5377（2014）03-0041-03