干法脫硫吸收塔塌床原因分析及預防措施

黃培楊，張晨，肖雄，高建強

(1.中石化洛陽分公司，河南 洛陽 471000;2.華北電力大學 能源動力與機械工程學院，河北 保定 071003)

1 干法脫硫除塵一體化工藝概況

目前，我國許多工廠在生產(chǎn)工藝流程中都加入了煙氣脫硫技術，從而使環(huán)境污染得到了不同程度的改善，其中比較典型的為火電廠干法脫硫除塵一體化(LJD-FGD)工藝［1］。該煙氣脫硫系統(tǒng)包括預電除塵器、吸收劑制備及供應系統(tǒng)、循環(huán)流化床(CFB)吸收塔、物料再循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器、脫硫灰的氣力輸送系統(tǒng)以及儀表控制系統(tǒng)等［2-3］，系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

圖1 LJD－FGD系統(tǒng)簡圖

LJD-FGD系統(tǒng)的基本工藝流程為:煙氣從鍋爐空氣預熱器出來后經(jīng)過預電除塵器處理，與消石灰混合后進入CFB吸收塔內(nèi)脫除SO2;凈化后的含塵煙氣從CFB吸收塔排出，進入脫硫后除塵器進行氣、固分離，再經(jīng)引風機排入煙囪;脫硫后除塵器收集未完全反應的消石灰再進入CFB吸收塔重復利用，提高脫硫效率;脫硫后的灰渣通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至灰?guī)焱膺\［4-7］。

LJD-FGD系統(tǒng)脫除煙氣中SO2的主要設備是CFB吸收塔，CFB吸收塔的運行情況不僅影響機組脫硫效率和鍋爐的運行穩(wěn)定性［8］，還關系到煙氣中的SO2排放是否符合環(huán)保要求。LJD-FGD系統(tǒng)運行中，CFB吸收塔會出現(xiàn)塌床事故［9］，影響機組的安全、穩(wěn)定運行。某公司#3循環(huán)流化床鍋爐LJDFGD系統(tǒng)檢修后，在啟動過程中就出現(xiàn)了塌床事故，造成了系統(tǒng)停運。

2 CFB吸收塔塌床原因分析

某公司#3循環(huán)流化床鍋爐煙氣LJD-FGD系統(tǒng)在正常運行工況下各運行參數(shù)保持穩(wěn)定，波動較小，CFB吸收塔床層差壓波動可控制在0.1 kPa內(nèi)，吸收塔內(nèi)物料流動性較好，煙氣分布均勻。鍋爐檢修完成后，煙氣脫硫系統(tǒng)隨鍋爐啟動投入運行［8］。CFB吸收塔床層建立過程中，當床層差壓達到設計值時，間斷啟動工藝水系統(tǒng)，保證外排SO2合格。約30 min后，因CFB吸收塔整體差壓比設計值高2.5 kPa，脫硫系統(tǒng)跳停。期間，無法在較短時間內(nèi)調(diào)整再循環(huán)調(diào)閥及消石灰添加量，使得床層差壓不能穩(wěn)定在0.8～1.2 kPa且波動幅度、波動速率較大。再次建立CFB吸收塔床層時，因床層差壓波動較大，無法穩(wěn)定運行。打開CFB吸收塔前的水平煙道檢查孔，發(fā)現(xiàn)水平煙道內(nèi)堆滿物料，確定為CFB吸收塔塌床事故。煙氣進口水平段內(nèi)滑落并堆積大量物料，造成煙氣流通面積較小、阻力增大，導致吸收塔床層無法建立。為滿足重新建立床層的需要，循環(huán)灰再循環(huán)調(diào)節(jié)閥逐步開大，越來越多的灰堆積在煙氣進口水平段內(nèi)，形成惡性循環(huán)。

根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成及循環(huán)流化床工作原理，分析造成CFB吸收塔塌床的主要原因。

2.1 煙氣流量偏小

鍋爐運行時，煙氣流量是一個從低到高逐漸增加的過程。床層建立初期，煙氣流量較小，干法脫硫系統(tǒng)需在鍋爐負荷達75%額定負荷時才能夠滿足脫硫裝置的煙氣流量需要。即鍋爐煙氣排放量設計值為350000 m3/h(濕標)，在煙氣流量達到262500 m3/h(濕標)的情況下才可以投運脫硫系統(tǒng)。但在鍋爐烘爐升溫升壓期間，為減少熱量損失，一次、二次風量都維持在最低流化風量，循環(huán)物料中較大顆粒物因無法進行流化而在吸收塔底部逐漸沉積，大顆粒物料越積越多，導致煙氣通道及物料循環(huán)通道堵塞，最終造成塌床。

2.2 煙氣溫度偏低

干法脫硫系統(tǒng)在床層建立初期受鍋爐運行狀況的影響較大，鍋爐排煙溫度的高低直接影響煙氣量及工藝水系統(tǒng)的運行。排煙溫度越高，煙氣體積越大［10］，鍋爐烘爐期間排煙溫度在100℃以下，風量只是正常排煙溫度(145℃)時的68%，工藝水系統(tǒng)無法連續(xù)運行，脫硫效率較低，使吸收塔內(nèi)已建立起來流化的循環(huán)灰結(jié)塊、掉落，最終造成塌床。

2.3 文丘里管磨損或堵塞

若CFB吸收塔內(nèi)文丘里管磨損或堵塞，將噴嘴擴散面裹住，會造成噴水霧化效果變差，最終導致局部灰抱團形成灰塊。如果較大灰塊脫落，將造成文丘里管和CFB吸收塔入口煙道部位積灰，影響床層的穩(wěn)定，使煙氣無法加速，最終造成塌床。但根據(jù)現(xiàn)場的檢查發(fā)現(xiàn)，文丘里管并沒有出現(xiàn)磨損或堵塞，故排除文丘里管磨損或堵塞造成塌床的原因。

3 預防措施

針對造成CFB吸收塔塌床的原因，可采取以下措施預防事故發(fā)生。

(1)干法脫硫系統(tǒng)退出后，通過水平煙道人孔門檢查、清理物料，煙道壁面黏結(jié)的5～10 cm厚的物料應徹底清理。嚴格執(zhí)行定期排灰制度，將沉積在吸收塔底部不能正常流化的較大顆粒排掉，防止塔底積灰過多，影響煙氣均流分布。

(2)鍋爐烘爐期間避免CFB吸收塔床層的建立，因為鍋爐啟動初期風量較小，大顆粒的循環(huán)物料無法流化，沉積在吸收塔底部，堵塞煙氣流通面積，形成惡性循環(huán)。此種工況運行時間越長，對吸收塔塌床帶來的威脅就越大。

(3)在煙氣水平煙道加裝底部流化風裝置，防止循環(huán)物料在煙氣水平段堆積，導致煙氣流通截面變小、阻力增大等惡性循環(huán)。煙氣溫度低于110℃時，禁止投入工藝水系統(tǒng)。煙氣量達到設計值的70%時，脫硫裝置CFB吸收塔可開始建立床層。

4 結(jié)束語

通過分析CFB吸收塔塌床原因，發(fā)現(xiàn)煙氣流量偏小和煙氣溫度偏低是造成吸收塔塌床的重要原因。因此，加強對運行參數(shù)的監(jiān)控和現(xiàn)場檢查，及時發(fā)現(xiàn)裝置存在的問題，并采取各種預防措施，優(yōu)化系統(tǒng)的運行方式，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

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