脫硫煙道膨脹節(jié)滲漏原因分析及治理

張昌

摘 ?要：電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)煙道膨脹節(jié)處滲漏問(wèn)題發(fā)生頻繁，造成周邊設(shè)備、設(shè)施腐蝕及環(huán)境污染，本文主要分析了電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)膨脹節(jié)滲漏問(wèn)題發(fā)生位置及故障原因，并提出相應(yīng)的解決方案和措施，火電廠(chǎng)濕法脫硫系統(tǒng)同類(lèi)型問(wèn)題具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫系統(tǒng);膨脹節(jié)滲漏;原因分析;對(duì)策;自密封修復(fù)

一：火電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)概述

我國(guó)電力行業(yè)主要以火力發(fā)電為主，在火力發(fā)電廠(chǎng)中，響應(yīng)國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策要求，全部建設(shè)有煙氣脫硫系統(tǒng)，煙氣脫硫的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，是控制酸雨和二氧化硫污染的最有效和主要的技術(shù)手段。目前，國(guó)內(nèi)外大型燃煤發(fā)電廠(chǎng)使用最多的脫硫工藝就是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，這種脫硫系統(tǒng)是利用石灰石作為吸收劑，吸收并除去煙氣中的二氧化硫，生成副產(chǎn)品石膏。整個(gè)工藝過(guò)程如下：鍋爐排出的經(jīng)過(guò)除塵的煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔，煙氣逆流而上與吸收塔上部噴淋下來(lái)的石灰石漿液進(jìn)行充分的氣液接觸，反應(yīng)生成亞硫酸鈣，吸收塔內(nèi)通入氧化空氣，使亞硫酸鈣強(qiáng)制氧化生成石膏，然后對(duì)濕石膏作脫水處理后生成固態(tài)石膏。洗滌凈化后的煙氣從吸收塔頂部通過(guò)除霧器除去霧滴后經(jīng)凈煙道、煙囪排入大氣。其中，吸收塔脫硫系統(tǒng)是整個(gè)工藝流程的核心。

二：脫硫煙道膨脹節(jié)滲漏情況

脫硫煙道以吸收塔為界分為原煙道和凈煙道。引風(fēng)機(jī)出口至吸收塔入口稱(chēng)為原煙道，吸收塔出口至煙囪稱(chēng)為凈煙道。為滿(mǎn)足脫硫煙道溫度變化大、腐蝕性強(qiáng)、膨脹不規(guī)則的特點(diǎn)，脫硫煙道都設(shè)有膨脹節(jié)，膨脹節(jié)有金屬和非金屬兩種材質(zhì)，工程實(shí)踐中大多選用非金屬膨脹節(jié)，非金屬膨脹節(jié)制作簡(jiǎn)單方便，可補(bǔ)償煙道的錯(cuò)位等問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)施工方便，費(fèi)用低。非金屬膨脹節(jié)由骨架和蒙皮組成，骨架采用普通鋼板制作，蒙皮由四層到十層織物組成，然后用壓板和螺絲固定在骨架上。

脫硫煙道膨脹節(jié)滲漏是電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中面對(duì)的一項(xiàng)主要問(wèn)題，特別在吸收塔入口干濕界面處、吸收塔出口至煙囪凈煙道的膨脹節(jié)，因溫度降低，煙氣結(jié)露腐蝕效應(yīng)，滲漏問(wèn)題尤其嚴(yán)重。通常情況下，煙氣中水蒸汽的含量較空氣中高，煙氣露點(diǎn)也較高，即煙氣中的水蒸汽在較高的溫度下就開(kāi)始凝結(jié)，因煙氣中同時(shí)有SO2和SO3存在，與水蒸汽結(jié)合為硫酸蒸汽，凝結(jié)后的酸液會(huì)對(duì)煙道、膨脹節(jié)等設(shè)備造成腐蝕，進(jìn)而發(fā)生穿孔、滲漏，并污染環(huán)境。

三：膨脹節(jié)滲漏原因分析

3.1 排水及導(dǎo)流裝置失效

脫硫煙道系統(tǒng)膨脹節(jié)如布置在水平煙道，為防止酸液凝結(jié)蓄積，都會(huì)設(shè)計(jì)安裝排水或?qū)Я餮b置。如煙囪入口煙道一般會(huì)在膨脹節(jié)兩側(cè)開(kāi)排水孔，讓弱酸性液體快速通過(guò)排水孔排出。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，因煙道內(nèi)粉塵積聚、雜物遺留等情況，可能會(huì)造成排水孔堵塞，而膨脹節(jié)下部凹槽位于水平煙道最低點(diǎn)，會(huì)形成液體匯聚，一旦出現(xiàn)腐蝕泄漏，煙道內(nèi)所有的酸水全部匯聚到泄漏的部位流出，形成小瀑布現(xiàn)象，損壞底部的設(shè)備，嚴(yán)重污染環(huán)境。

吸收塔入口段為水平煙道，為防止液體積聚對(duì)煙道水平段造成腐蝕損壞，設(shè)計(jì)時(shí)水平煙道長(zhǎng)度盡可能縮短，并在吸收塔入口設(shè)置了傾斜向吸收塔內(nèi)的導(dǎo)流坡，并安裝有沖洗水管道對(duì)導(dǎo)流坡進(jìn)行沖洗。導(dǎo)流坡使水便于流入吸收塔，防止積聚于煙道內(nèi)。實(shí)際運(yùn)行中由于吸收塔入口處于煙氣和漿液的干濕界面，煙氣中粉塵、噴淋漿液中的固體顆粒物會(huì)堆積堵塞導(dǎo)流坡，使其導(dǎo)流作用失效。

3.2 材料的選擇引起的泄漏

在脫硫系統(tǒng)煙風(fēng)道中，為防止熱脹冷縮在煙風(fēng)道和相關(guān)設(shè)備上引起的熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)破壞，需要在合適的位置上布置能吸收熱變形和振動(dòng)的非金屬膨脹節(jié)。

非金屬膨脹節(jié)根據(jù)安裝位置和工況的不同，蒙皮選用材料應(yīng)有區(qū)別。針對(duì)脫硫區(qū)域酸性腐蝕工況，蒙皮材料選擇應(yīng)為：內(nèi)外層為氟膠布，夾層為兩層無(wú)堿玻璃絲布加一層聚四氟蒙皮，如果采用了便宜的硅膠布，硅膠布不耐腐蝕，造成內(nèi)層的過(guò)早破壞也是膨脹節(jié)泄漏的原因。

3.3 安裝和運(yùn)行引起的泄漏

由于非金屬膨脹節(jié)蒙皮為軟性材料，固定螺絲一方面使固定蒙皮，另一方面是把蒙皮壓緊起密封作用，安裝時(shí)壓板長(zhǎng)4-6米，所以后面的螺絲擰緊后，前面的就會(huì)發(fā)生松動(dòng)，造成積聚的酸水滲透到螺絲上腐蝕掉螺絲，因此安裝蒙皮需要反復(fù)的擰緊螺絲。

另外，運(yùn)行中由于煙氣壓力變化引起的膨脹節(jié)蒙皮不停的折動(dòng)，也是壓板部位蒙皮容易疲勞老化撕裂漏水的原因，由于震動(dòng)等原因也會(huì)出現(xiàn)螺絲松動(dòng)酸水滲透到螺絲上腐蝕掉螺絲，造成膨脹節(jié)泄漏。

同時(shí)由于煙氣溫度變化，風(fēng)壓變化，煙道發(fā)生振動(dòng)、膨脹、收縮、錯(cuò)位也導(dǎo)致蒙皮快速老化、拉裂形成滲漏。

3.4 設(shè)計(jì)缺陷造成的泄漏

非金屬膨脹節(jié)應(yīng)能吸收煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)三維方向上的最大變形量和消除振動(dòng)，工作時(shí)要能伸縮自如，不得有拉裂等損傷引起介質(zhì)泄漏。為滿(mǎn)足要求，預(yù)留膨脹量，電廠(chǎng)煙風(fēng)系統(tǒng)膨脹節(jié)安裝蒙皮時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹槽，以滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行中的變形、膨脹、伸縮要求。這個(gè)凹槽在機(jī)組運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致液滴積蓄，酸水慢慢滲透到固定膨脹節(jié)蒙皮的壓板螺絲上，造成螺絲松動(dòng)和腐蝕斷裂或織物層破壞，煙道內(nèi)所有的酸水就會(huì)從斷裂的螺絲孔和蒙皮破損處流出，進(jìn)一步腐蝕損壞膨脹節(jié)周邊煙道鋼板和外層保溫材料，滲漏造成設(shè)備損壞和環(huán)境污染。

四：膨脹節(jié)滲漏治理對(duì)策

針對(duì)引發(fā)膨脹節(jié)滲漏的以上4方面問(wèn)題提出以下治理對(duì)策：

4.1 解決排水問(wèn)題

在機(jī)組檢修過(guò)程中，疏通煙道膨脹節(jié)排水孔及管道，清理水平煙道內(nèi)遺留雜物，對(duì)于吸收塔入口的導(dǎo)流坡，在徹底清理堆積的石膏狀沉積物的同時(shí)，檢修導(dǎo)流坡沖洗水噴嘴及管道。同時(shí)，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，要根據(jù)負(fù)荷情況及運(yùn)行規(guī)程，及時(shí)投運(yùn)沖洗水系統(tǒng)沖洗導(dǎo)流坡，減緩并防止導(dǎo)流坡堵塞。

4.2 解決膨脹節(jié)蒙皮材料造型問(wèn)題

脫硫系統(tǒng)煙道膨脹節(jié)蒙皮的選用：吸收塔入口至煙囪段煙道必須選用防腐性能優(yōu)良的氟橡膠蒙皮，在煙溫較高、不會(huì)發(fā)生煙氣結(jié)露的原煙氣煙道段可選用成本較低的硅橡膠蒙皮。

4.3 安裝和運(yùn)行因素問(wèn)題

非金屬膨脹節(jié)蒙皮安裝過(guò)程中加強(qiáng)質(zhì)量管理，安裝前必須將壓板、膨脹節(jié)骨架結(jié)合面用角磨機(jī)打磨清理干凈，防止出現(xiàn)表面銹蝕、變形、凹凸不平等問(wèn)題，密封面涂抹密封膠，螺栓連接過(guò)程中反復(fù)擰緊，保證螺栓緊固均勻，防止因螺栓松動(dòng)造成滲漏。

4.4 解決凹槽積水問(wèn)題

從根本上說(shuō)，要解決膨脹節(jié)泄漏就是要解決高溫?zé)煔?、凝結(jié)酸水對(duì)蒙皮的破壞，從結(jié)構(gòu)上入手，就是將膨脹節(jié)凹槽部分進(jìn)行完全密封，隔絕蒙皮與煙氣、酸液的通道，讓酸水接觸不到膨脹節(jié)壓板螺栓和蒙皮，那么就不會(huì)泄漏，這也是最簡(jiǎn)單的辦法，這樣酸水就不會(huì)堆積在凹槽里，也就不會(huì)造成膨脹節(jié)腐蝕泄漏。同時(shí)，填平凹槽使膨脹節(jié)不再因?yàn)闊煔鈮毫ψ兓斐膳蛎浌?jié)蒙皮頻繁的折動(dòng)而造成蒙皮疲勞損壞。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我們采用膨脹節(jié)自密封全封閉方案。

4.4.1材料的選擇

既要填平凹槽又不影響膨脹，就需要一種耐酸高彈性的材料，像海綿一樣自由壓縮膨脹，但還要耐高溫、耐腐蝕、不吸水，還要能夠起到密封作用，工程實(shí)踐中采用了高彈性桐油凝膠來(lái)做膨脹節(jié)凹槽的上下防腐和密封，中間采用一種新型耐高溫、耐腐蝕閉孔發(fā)泡丁基橡膠海綿（壓縮比為7：1）來(lái)做凹槽的填充材料，上部及表面封閉材料采用高彈性碳化硅復(fù)合材料作為密封材料，高彈性桐油凝膠、高彈性碳化硅復(fù)合材料具有300%的拉斷伸長(zhǎng)率，保證膨脹節(jié)在熱漲冷縮時(shí)不會(huì)損壞表面的防腐。

4.4.2脫硫膨脹節(jié)自密封全封閉工藝流程

●停機(jī)后清理原非金屬膨脹節(jié)周?chē)姆e灰;

●原非金屬膨脹節(jié)金屬骨架全部清理掉浮灰后，對(duì)腐蝕部分焊接修補(bǔ);

●補(bǔ)焊完成后打磨平整，刷底漆用高彈性碳化硅復(fù)合材料做第一遍防腐;

●快速把原膨脹節(jié)底部和凹槽兩邊打上高彈性碳化硅復(fù)合材料，固化后快速涂抹;

●把耐高溫耐腐蝕高彈性海綿狀填料填充至凹槽內(nèi);

●每填入一層填料需要封一次高彈性桐油凝膠，直至把非金屬膨脹節(jié)填平，填充完成后，最上面仔細(xì)用高彈性碳化硅復(fù)合材料打平，厚度控制在5mm左右;

●把膨脹節(jié)周?chē)涌p處等全部用高彈性碳化硅復(fù)合材料做防腐，厚度≥3mm，保養(yǎng)6h投入使用;

●清理施工現(xiàn)場(chǎng)。

4.4.3效果分析

膨脹節(jié)自密封技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是在外部蒙皮完好的情況下，不需要拆除蒙皮，只需拆開(kāi)蒙皮的一側(cè)壓板壓入柔性填料，大大縮短了施工工期，費(fèi)用和更換新蒙皮的普通施工基本相同，但壽命延長(zhǎng)至少五年以上。

在舊的膨脹節(jié)內(nèi)部施工，避免了更換膨脹節(jié)蒙皮以及施工安全隱患，徹底解決了脫硫膨脹節(jié)凹槽的積水問(wèn)題，使煙道內(nèi)的酸水接觸不到膨脹節(jié)的骨架和蒙皮部位，根除了泄漏，膨脹節(jié)的壽命延長(zhǎng)，在每次停機(jī)后檢查一旦發(fā)現(xiàn)自密封全封閉層有損壞，馬上用高彈性桐油凝膠重新修復(fù)即可，方便快捷，對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)膨脹節(jié)滲漏治理成效顯著。

結(jié)束語(yǔ)：

伴隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐漸提升，火電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到日益重視，系統(tǒng)運(yùn)行中存在的缺陷、問(wèn)題也必須采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。本文通過(guò)對(duì)脫硫煙道膨脹節(jié)滲漏問(wèn)題進(jìn)行原因分析，并提出針對(duì)性的治理措施，希望可以為有同類(lèi)型問(wèn)題困擾的電廠(chǎng)提供一點(diǎn)有益的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]路鵬程;電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)檢修過(guò)程中存在問(wèn)題及解決措施;[J];科技創(chuàng)新月應(yīng)用;2016（30）

[2]鄧興龍;某電廠(chǎng)脫硫系統(tǒng)吸收塔漿液起泡溢流原因分析;[C];2014火電廠(chǎng)污染物凈化與節(jié)能技術(shù)研討會(huì);2014