氨法脫硫液位和塔壁溫度升高原因分析及解決措施

文_李麗 陜西未來(lái)能源化工有限公司

某公司3×480t/h高溫高壓煤粉鍋爐主要為化工系統(tǒng)提供高溫高壓蒸汽，鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)置為一用一備，兩套脫硫系統(tǒng)均采用氨法脫硫工藝技術(shù)，按塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝設(shè)計(jì)，吸收塔由濃縮段、吸收段和塔外氧化段組成，設(shè)計(jì)一層二級(jí)噴淋層，三層一級(jí)噴淋層，一層填料層和兩層屋脊式除霧器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 塔內(nèi)結(jié)構(gòu)

2#脫硫塔在2019年6月中旬投入運(yùn)行初期運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫塔液位在出料結(jié)束控制在1.3m，運(yùn)行一周時(shí)發(fā)現(xiàn)二級(jí)循環(huán)泵出口壓力和電流呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，同時(shí)脫硫塔濃縮段溫度開(kāi)始緩慢上升由正常的55℃升高至75℃，最高波動(dòng)至90℃。7月份脫硫塔液位升高幅度較小通過(guò)運(yùn)行調(diào)整監(jiān)控運(yùn)行。10月初脫硫塔液位持續(xù)在2m，且脫硫塔液位平均每小時(shí)上升2cm，通過(guò)操作調(diào)整無(wú)法降低液位。

1 脫硫塔塔壁溫度升高的原因分析及解決措施

脫硫塔二級(jí)噴淋層主要作用是將濃縮段漿液均勻噴淋后與原煙氣進(jìn)行熱量交換和吸收反應(yīng)，降低進(jìn)入脫硫塔煙氣溫度，保護(hù)脫硫塔內(nèi)部防腐避免脫落造成塔壁泄露。脫硫塔濃縮段塔壁溫度升高有二級(jí)循環(huán)泵故障循環(huán)吸收流量不夠和二級(jí)噴嘴發(fā)生堵塞兩個(gè)主要方面的原因，二級(jí)噴嘴發(fā)生堵塞的情況下將造成二級(jí)循環(huán)泵出口壓力升高，排除二級(jí)噴嘴堵塞的原因。

運(yùn)行過(guò)程中二級(jí)循環(huán)泵電流和出口壓力同時(shí)降低，首先檢查二級(jí)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)是否堵塞，檢查入口濾網(wǎng)無(wú)雜物在管道內(nèi)有泡沫存在，啟動(dòng)后電流和出口壓力未得到提高，通過(guò)泵出口沖洗水進(jìn)行反沖洗稍有好轉(zhuǎn)，從而判斷系統(tǒng)存在泡沫和二級(jí)噴淋管道損壞是造成二級(jí)循環(huán)泵電流和出口壓力低的主要原因，二級(jí)循環(huán)泵循環(huán)量減少且噴淋損壞造成漿液分布不均最終造成脫硫塔塔壁溫度升高。通過(guò)加大稀硫銨副線和塔壁沖洗頻次保持脫硫塔壁溫在75℃左右監(jiān)控運(yùn)行。

2 脫硫塔液位升高排查步驟及解決方法

從脫硫塔投運(yùn)后前期運(yùn)行正常，運(yùn)行一個(gè)月后脫硫塔液位出現(xiàn)緩慢上升，懷疑脫硫塔沖洗水管閥門(mén)內(nèi)漏引起的，陸續(xù)將煙道底部沖洗水、煙道兩側(cè)沖洗水閥門(mén)、二次氧化風(fēng)管道沖洗水和塔壁沖洗水閥門(mén)關(guān)閉，閥后增加盲板隔離沖洗水介質(zhì)，液位在出料后期無(wú)法下降處于較高液位，通過(guò)啟動(dòng)兩臺(tái)二級(jí)循環(huán)泵運(yùn)行，系統(tǒng)維持運(yùn)行。運(yùn)行三個(gè)月后，脫硫塔液位持續(xù)在2m，且液位平均每小時(shí)上升2cm，濃縮段液位無(wú)法降低，飽和漿液無(wú)法得到濃縮，系統(tǒng)無(wú)固含量無(wú)法出料，組織排查其他原因。

2.1 集液層升氣帽損壞

脫硫塔分為下部濃縮段和下部吸收段，中間分隔層為集液層，集液層結(jié)構(gòu)為底板是玻璃鋼板，中間分布40個(gè)升氣帽，入口煙氣與二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)和換熱后從升氣帽中間向上流入吸收段，升氣帽下部設(shè)計(jì)40cm高度的擋液板，保證吸收段漿液泄露至濃縮段。少部分升氣帽頂部脫落造成一級(jí)噴淋液漏入濃縮段造成液位升高，為驗(yàn)證此原因匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，調(diào)整鍋爐使用低硫煤，陸續(xù)停運(yùn)一級(jí)循環(huán)泵A、B，保留一臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行，脫硫塔液位仍上升，排除此方面原因。

2.2 二次氧化風(fēng)管帶水

循環(huán)槽為塔外氧化段，氧化風(fēng)主要補(bǔ)充反應(yīng)用的氧氣，氧化風(fēng)機(jī)來(lái)的氧化風(fēng)從循環(huán)槽底部進(jìn)入循環(huán)槽與一級(jí)循環(huán)液中的硫酸氫銨或亞硫酸銨反應(yīng)生成硫酸銨，然后在循環(huán)槽頂部的二次氧化風(fēng)管進(jìn)入脫硫塔底部的二次氧化風(fēng)分布器，從而在脫硫塔底部進(jìn)行起到攪動(dòng)和二次氧化作用。二次氧化風(fēng)壓力高或循環(huán)槽液位高使二次氧化風(fēng)帶水會(huì)造成脫硫塔液位升高。首先排查氧化風(fēng)壓95kPa、二次氧化風(fēng)壓31kPa在正常范圍內(nèi)，聯(lián)系儀表專(zhuān)業(yè)人員拆開(kāi)二次氧化風(fēng)測(cè)點(diǎn)法蘭，無(wú)明顯大量帶水現(xiàn)象，液位仍上漲，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)循環(huán)槽液位，停止氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行查看脫硫塔液位情況，液位上升趨勢(shì)未變化，排除二次氧化風(fēng)帶水造成液位升高的因素。

2.3 脫硫塔底部積料

脫硫塔底部積料會(huì)造成脫硫塔液位升高，塔底積料部分長(zhǎng)時(shí)間得不到溶解和二級(jí)漿液進(jìn)行換熱，勢(shì)必造成脫硫塔塔壁溫度下降，聯(lián)系保運(yùn)人員在脫硫塔北側(cè)三個(gè)方向拆除脫硫塔保溫測(cè)量溫度，并與脫硫塔南側(cè)塔壁溫度進(jìn)行對(duì)比溫差在2℃左右無(wú)明顯差別，脫硫塔每米漿液140m3，無(wú)法徹底降低脫硫塔密度進(jìn)行驗(yàn)證。

2.4 一級(jí)回流液管道氣阻或集液層積料持液層升高

集液層通過(guò)三個(gè)DN1000的回流口至循環(huán)槽，當(dāng)循環(huán)槽液位低至回流管口下方，將會(huì)造成二次氧化風(fēng)通過(guò)回流管直接進(jìn)入脫硫塔，二次氧化風(fēng)管風(fēng)壓降低，一級(jí)回流管氣阻回流至循環(huán)槽液量減少，集液層持液層升高超過(guò)擋液板泄露至濃縮段。在二次氧化風(fēng)壓5kPa時(shí)補(bǔ)充循環(huán)槽水量提高液位至二次風(fēng)壓至正常的30kPa，脫硫塔液位無(wú)變化說(shuō)明不是氣阻造成的液位上升。

集液層在循環(huán)槽密度較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)積料，查看投運(yùn)后的循環(huán)槽密度均在1.14g/ml左右，并查看1#脫硫塔集液層積料在2cm，相對(duì)于40cm的擋液板高度，不會(huì)造成超過(guò)擋液板向脫硫塔泄露，若出現(xiàn)持液層超高泄露將會(huì)導(dǎo)致脫硫塔液位大量升高無(wú)法控制并造成脫硫塔入口煙氣壓力升高，結(jié)合脫硫塔液位上升趨勢(shì)和查看入口壓力變化情況無(wú)升高變化，排除此方面故障造成的液位升高。

2.5 集液層底板裂紋或固定螺栓腐蝕

通過(guò)以上排查后，初步分析應(yīng)該為集液層底板裂紋或固定螺栓腐蝕泄露造成的泄露，集液層升氣帽下方即為稀硫銨副線噴淋和塔壁沖洗噴淋管及鋼梁，在采取降低液位的措施中，將密度較高的二級(jí)循環(huán)液接至稀硫銨副線，在沖洗24h后，出現(xiàn)液位穩(wěn)定下降出料和入口煙氣壓力升高的現(xiàn)象，恢復(fù)正常操作稀硫銨副線使用密度較低的一級(jí)循環(huán)液進(jìn)行噴淋，脫硫塔入口煙氣壓力下降且脫硫塔液位重新升高，從而確定是集液層裂紋在使用密度較高漿液沖洗時(shí)堵住集液層裂紋下方，脫硫塔恢復(fù)正常運(yùn)行，集液層下方持續(xù)積料造成煙氣壓力升高。

3 結(jié)語(yǔ)

排查出脫硫塔液位升高的原因并通過(guò)稀硫銨副線沖洗液密度來(lái)維持脫硫系統(tǒng)運(yùn)行，又堅(jiān)持運(yùn)行3個(gè)月后脫硫塔液位上升加快，每小時(shí)上升10cm，此時(shí)1#脫硫塔改造循環(huán)系統(tǒng)建立進(jìn)行了系統(tǒng)切換，將2#脫硫塔及入口煙道人孔開(kāi)啟檢查，脫硫塔二級(jí)液分布器及支撐梁損壞脫落，塔底部北側(cè)積料至人孔下方，集液層底板出現(xiàn)一條東西方向2cm裂紋。此次脫硫塔壁溫及液位故障監(jiān)控運(yùn)行持續(xù)了5個(gè)月，造成脫硫塔內(nèi)部損壞嚴(yán)重并給鍋爐及整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了極大的環(huán)保隱患。建議今后脫硫塔的停運(yùn)維護(hù)檢修引起重視，尤其是塔內(nèi)件的檢查要列入每次停車(chē)的必查項(xiàng)目。