330 MW熱電機(jī)組吸收塔脫硫效率偏低的原因分析

陳澤華，郝自衛(wèi)，郁永紅

（國電大武口熱電有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

330 MW熱電機(jī)組吸收塔脫硫效率偏低的原因分析

陳澤華，郝自衛(wèi)，郁永紅

（國電大武口熱電有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

針對(duì)某熱電有限公司2×330 MW機(jī)組吸收塔脫硫效率偏低的問題，對(duì)脫硫系統(tǒng)及其設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，提出改造方案。分析及應(yīng)用結(jié)果表明：吸收塔脫硫效率偏低的根本原因?yàn)閲娏軐訐p壞，改造方案實(shí)施后脫硫效率達(dá)到95%以上，脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了二氧化硫達(dá)標(biāo)排放。

脫硫效率； 噴淋層；2×330 MW機(jī)組

某熱電有限公司1號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)自2014年11月以后，系統(tǒng)性能出現(xiàn)明顯下降，出口SO2濃度變化緩慢，供漿量逐步增大，在1號(hào)機(jī)組帶滿熱負(fù)荷時(shí)脫硫效率偏低達(dá)不到設(shè)計(jì)值，不能滿足環(huán)保200 mg/Nm3的排放要求。在環(huán)保要求不斷提高、國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)厲的大環(huán)境下，如果脫硫效率偏低問題得不到有效解決，則有可能導(dǎo)致機(jī)組被迫停運(yùn)。

1 現(xiàn)狀分析及需要解決的問題

1號(hào)機(jī)組裝機(jī)容量為330 MW，脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，一爐一塔，脫硫裝置設(shè)計(jì)硫份為1.5%，設(shè)計(jì)入口SO2濃度3 890 mg/Nm3，設(shè)計(jì)脫硫效率不低于95%，F(xiàn)GD出口SO2濃度不超過允許最大排放濃度195 mg/Nm3（干基，6% O2）。吸收塔采用逆流噴淋空心塔結(jié)構(gòu)，塔徑13.8 m，塔高35 m，內(nèi)設(shè)3層漿液噴淋層，對(duì)應(yīng)3臺(tái)漿液循環(huán)泵。

為了找到脫硫效率偏低的原因，從噴淋系統(tǒng)、脫硫漿液品質(zhì)、脫硫劑質(zhì)量、漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)、脫硫添加劑等幾個(gè)方面做為切入點(diǎn)進(jìn)行了檢查分析。

1.1 現(xiàn)狀分析

1.1.1 噴淋系統(tǒng)

經(jīng)檢測(cè)，A、B、C漿液循環(huán)泵電流分別為70.5 A/60.6 A/63.6 A，比正常運(yùn)行值72 A/73 A/ 64.5 A偏低；出口壓力分別為0.32 MPa/0.28 MPa/ 0.25 MPa，比正常運(yùn)行值0.37 MPa/0.30 MPa/0.28 MPa偏低。且B循環(huán)泵與C循環(huán)泵相比，B循環(huán)泵軸功率710 kW，C循環(huán)泵功率630 kW，但B泵運(yùn)行電流卻低于C泵，存在明顯不合理現(xiàn)象。

為了查找分析漿液循環(huán)泵電流、出口壓力及脫硫效率偏低的原因，對(duì)吸收塔噴淋系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，檢查發(fā)現(xiàn)噴淋層存在嚴(yán)重問題。

（1）B層噴淋主管道中部有一長約1 m的大裂口。

（2）A、B、C層噴淋支管有多根發(fā)生堵塞，其中B層支管全部堵塞5根，局部堵塞6根；A層支管局部堵塞6根；C層支管局部堵塞12根。

（3）如圖1所示，局部噴嘴堵塞，噴嘴內(nèi)部有石膏硬塊、濾網(wǎng)碎片等異物。

圖1 噴嘴內(nèi)部堵塞異物

（4）多處支管發(fā)生損壞：支管與主管連接處磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)較大孔洞；支管中部因沖刷出現(xiàn)孔洞；如圖2所示，支管與噴嘴連接的彎頭處因磨損出現(xiàn)孔洞。

圖2 噴淋支管出現(xiàn)孔洞

（5）部分噴嘴沖刷吸收塔塔壁及附近的噴淋管道，受到?jīng)_刷的吸收塔塔壁防腐層脫落、噴淋管道出現(xiàn)破損。如圖3所示，噴淋管道外表面磨損，表層已無耐磨層，裸露出玻璃絲布。

圖3 噴淋管道外表面磨損

（6）部分噴淋管道內(nèi)部磨損，內(nèi)壁已無耐磨層，裸露出玻璃絲布。

吸收塔噴淋層共分為3層，管道材質(zhì)為FRP，每根母管上分布有12根支管，每層噴淋層均安裝有138個(gè)噴嘴。噴淋層管道出現(xiàn)多處嚴(yán)重?fù)p壞，主要原因是漿液長期沖刷磨損后管道壁厚變薄、強(qiáng)度降低，積累到一定時(shí)候出現(xiàn)損壞。多處彎頭損壞，主要是因?yàn)闈{液流向突然改變，漿液顆粒在慣性作用下偏向外側(cè)，造成彎頭外側(cè)磨損加劇。另外部分噴嘴角度偏斜，沖刷吸收塔塔壁或噴淋管道，造成塔壁防腐層脫落，吸收塔筒體出現(xiàn)漏泄，噴淋管道外表面沖刷后磨損嚴(yán)重。

吸收塔噴淋層損壞，則石灰石漿液循環(huán)量不足，漿液循環(huán)泵的電流、出口壓力下降，使得液氣比下降，石灰石漿液和煙氣中的SO2難以充分接觸而反應(yīng)，使其中的一部分SO2來不及參與反應(yīng)就逃逸而出，造成脫硫效率下降。B層主噴淋管道損壞，造成大量漿液直接從主管道處噴灑出去，使B漿液循環(huán)泵電流及出口壓力下降明顯，整層噴嘴壓力不足，噴嘴偏移設(shè)計(jì)工況，影響霧化效果，SO2吸收能力嚴(yán)重下降，造成脫硫效率下降。支管損壞會(huì)造成局部噴嘴壓力不足，較大的損壞斷面會(huì)造成整層噴淋層工作壓力偏低，尤其是當(dāng)多處支管發(fā)生大缺口損壞時(shí)。支管小尺寸損壞引起局部區(qū)域噴淋量不足，噴淋效果差，同時(shí)流場(chǎng)阻力小，易造成局部區(qū)域煙氣短路，同時(shí)短路區(qū)域煙氣流量偏大，SO2吸收能力降低。

1.1.2 漿液品質(zhì)

正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)出吸收塔漿液的各種成分是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程，當(dāng)漿液中的有害成分積聚增多，這種動(dòng)平衡被打破，吸收塔運(yùn)行工況將向漿液品質(zhì)惡化的方向發(fā)展［1］。吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)惡化，輕則起泡、溢流，重則漿液循環(huán)泵出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象，或者漿液嚴(yán)重“中毒”，影響脫硫效率［2］。將部分吸收塔漿液倒至事故漿液箱，吸收塔內(nèi)補(bǔ)充新鮮漿液，通過漿液置換后觀察，脫硫效率無明顯改善。將脫硫漿液送至有資質(zhì)的化驗(yàn)室化驗(yàn)，漿液品質(zhì)合格。

1.1.3 脫硫劑質(zhì)量

由于對(duì)外購石灰石粉未能做到每批次化驗(yàn)，導(dǎo)致石灰石質(zhì)量不合格，經(jīng)化驗(yàn)，石灰石中的Ca-CO3含量＜90%、粒度（325目）＜90%、酸不溶物＞2%，均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。決定脫硫劑質(zhì)量的因素主要有石灰石的粒度和純度［3］，石灰石顆粒越細(xì)，其表面積越大，反應(yīng)越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高；石灰石中的雜質(zhì)對(duì)石灰石顆粒的消溶起阻礙作用。石灰石中CaCO3含量低、粒度小、酸不溶物大，影響了石灰石的溶解性，從而直接影響了系統(tǒng)的脫硫效率［4］。

1.1.4 漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)

漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)是防止設(shè)備損壞而引起脫硫系統(tǒng)故障的重要部件，其作用是過濾漿液，截流吸收塔漿液中的雜質(zhì)，從而保護(hù)漿液循環(huán)泵過流部件、漿液管道防腐內(nèi)襯和防止噴淋管道、噴嘴堵塞。經(jīng)檢查FRP材質(zhì)的A、B、C漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)上部均已嚴(yán)重破損，出現(xiàn)較大孔洞，且部分網(wǎng)孔結(jié)垢嚴(yán)重。

傳統(tǒng)濕法煙氣脫硫漿液循環(huán)泵入口FRP濾網(wǎng)存在強(qiáng)度低、易磨損，易引起結(jié)垢和堵塞等問題，影響脫硫系統(tǒng)可靠性。FRP材質(zhì)的漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)嚴(yán)重破損的原因?yàn)闉V網(wǎng)在發(fā)生磨損后，整體強(qiáng)度下降，在高流速、振動(dòng)等因素作用下，F(xiàn)RP網(wǎng)板易出現(xiàn)裂紋而破損，產(chǎn)生的大、小碎片進(jìn)入噴淋層，造成噴淋層噴嘴堵塞。濾網(wǎng)磨損后失去過濾功能，大塊的雜質(zhì)進(jìn)入噴淋層，使噴淋層噴嘴堵塞［5］。噴嘴是脫硫吸收反應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備，其霧化效果好壞直接關(guān)系到脫硫效果好壞［6］。噴淋層局部噴嘴堵塞，造成局部區(qū)域煙氣短路，流場(chǎng)阻力小，短路區(qū)域流量偏大，進(jìn)一步惡化了噴淋層的工況。

1.1.5 脫硫添加劑

脫硫添加劑的加入可以有效提高濕法煙氣脫硫系統(tǒng)污染物的脫除效率，減少吸收塔漿液池漿液pH值的波動(dòng)，提高石灰石品質(zhì)，增加石灰石利用率和脫硫副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)［7］。如果脫硫添加劑失效或使用不當(dāng)，有可能影響脫硫效率。通過對(duì)脫硫添加劑的化驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)分析，添加劑功能正常，添加頻率及添加量等使用方法正確。

1.2 需要解決的問題

經(jīng)過檢查分析，排除了漿液品質(zhì)、脫硫添加劑對(duì)脫硫效率的影響因素，找到了吸收塔脫硫效率偏低的原因?yàn)閲娏軐訐p壞、脫硫劑質(zhì)量不合格、漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)破損等，需重點(diǎn)解決吸收塔噴淋層噴淋母管破裂、多根支管堵塞、部分噴淋管道磨損及破損導(dǎo)致的液氣比下降問題；入廠脫硫劑品質(zhì)不合格影響吸收塔的吸收反應(yīng)問題；漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)破損堵塞噴淋層噴嘴問題。

2 改造方案

（1）加強(qiáng)石灰石品質(zhì)監(jiān)督［8］，健全石灰粉化驗(yàn)制度［9］，保證入廠脫硫劑品質(zhì)，嚴(yán)控外購石灰粉質(zhì)量，每批次均進(jìn)行化驗(yàn)，防止以次充好或?qū)⑦_(dá)不到要求的脫硫劑用于脫硫系統(tǒng)，確保入廠脫硫劑品質(zhì)，提高碳酸鈣的細(xì)度和純度，降低酸不溶物含量。

（2）吸收塔噴淋系統(tǒng)改造方案：

①對(duì)有裂口的B層噴淋母管用加有碳化硅粉的玻璃絲布對(duì)裂口處內(nèi)外進(jìn)行加固，玻璃鋼中加入碳化硅能有效提高其耐磨性能，再在玻璃鋼表面用AM陶瓷顆粒做一層防磨層；在噴淋母管上切割開孔，對(duì)內(nèi)部磨損情況及各支管根部進(jìn)行檢查。

②對(duì)A、B、C層堵塞的各支管及噴嘴進(jìn)行切割開孔，疏通、清理支管及噴嘴內(nèi)的雜物，對(duì)開孔用加有碳化硅粉的玻璃絲布進(jìn)行恢復(fù)。對(duì)磨損、堵塞問題進(jìn)行徹底的修補(bǔ)和清理，做到有堵必清、清必清通。

③對(duì)內(nèi)、外表面有磨損痕跡和破損的各支管纏繞玻璃絲布進(jìn)行加固，并在外表面用AM陶瓷顆粒做一層防磨層。

④對(duì)沖刷吸收塔塔壁及附近噴淋管道的噴嘴調(diào)整角度或位置，避免或減輕沖刷，并在噴淋管道外表面增加耐磨層。

⑤吸收塔檢修工作結(jié)束后，在封吸收塔人孔前，必須對(duì)吸收塔進(jìn)行徹底檢查和清理，防止較大固體物留在吸收塔中，從而進(jìn)入循環(huán)漿液而損壞噴嘴［10］。

⑥吸收塔注入液位6 m的清水后，逐臺(tái)啟動(dòng)漿液循環(huán)泵進(jìn)行噴淋試驗(yàn)，從噴淋層人孔門處對(duì)噴淋層噴嘴霧化情況進(jìn)行檢查。

（3）對(duì)A、B、C漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造，優(yōu)化濾網(wǎng)材質(zhì)、通流面積、網(wǎng)體結(jié)構(gòu)。濾網(wǎng)材質(zhì)更換為壽命更長更耐磨損的2205雙相不銹鋼合金材質(zhì)的濾網(wǎng)并適當(dāng)加大通流面積，選用合金材質(zhì)，可以保證濾網(wǎng)強(qiáng)度，防止濾網(wǎng)出現(xiàn)破損問題；與FRP濾網(wǎng)相比，合金材質(zhì)濾網(wǎng)大大降低了網(wǎng)板厚度，減小漿液通過阻力，減少網(wǎng)孔結(jié)垢可能性。檢修中發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)損壞時(shí)及時(shí)修復(fù)或改造。網(wǎng)體結(jié)構(gòu)由原整體式結(jié)構(gòu)改造為上下分體式結(jié)構(gòu)，以便于拆卸檢修。

3 效果評(píng)價(jià)

通過對(duì)吸收塔脫硫效率偏低的原因進(jìn)行分析并采取改造方案后，漿液循環(huán)泵電流及出口壓力均有不同程度的上升，恢復(fù)到運(yùn)行正常值。電流：A泵上升2.3 A，B泵上升12.8 A，C泵上升1 A；出口壓力：A泵上升0.06 MPa，B泵上升0.02 MPa，C泵上升0.03 MPa；經(jīng)過2年多的運(yùn)行，吸收塔噴淋層及漿液循環(huán)泵濾網(wǎng)未發(fā)現(xiàn)損壞，脫硫劑品質(zhì)得到保證；通過此次改造，脫硫效率恢復(fù)正常，保持在95%以上，脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行，二氧化硫達(dá)標(biāo)排放。

4 結(jié)論

（1）吸收塔噴淋層損壞引起脫硫液氣比降低是吸收塔脫硫效率偏低的根本原因。吸收塔檢修過程中，不能只從外部簡單觀察噴嘴有無堵塞、噴淋管外表面有無磨損，應(yīng)對(duì)噴淋層內(nèi)部進(jìn)行全面有效的檢查。

（2）通過對(duì)脫硫劑品質(zhì)、吸收塔噴淋層、漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)的檢查分析及改造，有效解決了脫硫效率偏低問題。

（3）本文通過技術(shù)改造解決了330 MW熱電機(jī)組吸收塔脫硫效率偏低問題，其改造方案對(duì)其它火電廠脫硫系統(tǒng)節(jié)能減排改造有一定的借鑒意義。

［1］ 況延良.脫硫吸收塔漿液品質(zhì)惡化原因分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（8）:46-49.

［2］ 代依冉.煙氣脫硫吸收塔漿液品質(zhì)惡化的綜合治理［J］.中國科技縱橫，2015（15）:60-61.

［3］ 韓殿福.濕法脫硫裝置脫硫效率低的原因分析及改進(jìn)［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（9）:42-43.

［4］ 楊小玲，周艷明，曲立濤，等.某火電廠FGD脫硫系統(tǒng)效率不高原因分析及處理［J］.湖南電力，2013，33（1）:40-42.

［5］ 王森，朱斌，王書山.濕法煙氣脫硫漿液循環(huán)泵入口濾網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化［J］.華北電力技術(shù)，2014（11）:63-66.

［6］ 曹海祥.脫硫效率問題分析與整改［J］.廣東化工，2014，41（9）:167-168.

［7］ 張軍，張涌新，鄭成航，等.復(fù)合脫硫添加劑在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中的工程應(yīng)用［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2014，34（9）:2186-2191.

［8］ 郭程程，李娜.660 MW機(jī)組濕法脫硫效率影響因素分析及運(yùn)行優(yōu)化［J］.陜西電力，2012，40（10）:81-84.

［9］ 聶鵬飛，馬磊，張鵬.600 MW機(jī)組濕法脫硫效率降低的原因分析及對(duì)策［J］.電力科學(xué)與工程，2011，27（7）: 60-64.

［10］李江，彭宜藻，張愛民.影響脫硫效率的因素分析［J］.華電技術(shù)，2010，32（10）:68-71.

The causes analysis on desulfurization efficiency decreased for absorption tower of 330 MW thermal power generation units

CHEN Zehua,HAO Ziwei,YU Yonghong
（State Power Group Dawukou Thermal Power Generation Co.,Ltd.,Shizuishan Ningxia 753000,China）

Aiming at the problem of desulfurization efficiency decreased of absorption tower of 2× 330 MW power generation units in a thermal power plant,analyzes deeply the desulfurization system and its existing equipments condition,puts forward the improvement scheme.Analysis and application results show that the cause of desulfurization efficiency decreased of absorption tower is the spray layer damage.After implementing the improvement scheme,the desulfurization efficiency reaches above 95%,the desulfurization system realizes long term stable operation,realizes the SO2emission to meet the requirements of national standard.

desulfurization efficiency;spray layer;2×330 MW power generation units

TK284

B

1672-3643（2017）03-0067-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.03.014

2017-03-21

陳澤華，（1973），男，工程師，從事火電廠工程計(jì)劃管理工作。

有效訪問地址：http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.03.014