脫硫?yàn)V液箱沉積原因分析及處理對(duì)策

摘 要：火電廠脫硫系統(tǒng)漿液箱一般都設(shè)計(jì)有漿液攪拌器，但是一些濾液箱、廢水箱等含固體顆粒物較少的則一般不設(shè)計(jì)安裝攪拌器。在實(shí)際應(yīng)用過程中，經(jīng)常發(fā)生濾液箱和廢水箱內(nèi)石膏或污泥沉積導(dǎo)致泵入口管道堵塞，泵產(chǎn)生汽蝕，泵不出力，長時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致溢流和泵損壞等問題。為解決濾液箱和廢水箱漿液沉積的問題，需要采用一種更為簡單可靠、投入低的改造方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡單改進(jìn)?，F(xiàn)主要對(duì)脫硫?yàn)V液箱漿液沉積原因進(jìn)行分析，提出了采用回流攪拌措施的對(duì)策，對(duì)解決國內(nèi)同類型系統(tǒng)漿液沉積問題具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：漿液沉積;回流;攪拌

0? ? 引言

臺(tái)山電廠1～2號(hào)機(jī)和3～5號(hào)機(jī)脫硫石膏脫水系統(tǒng)各設(shè)計(jì)有一臺(tái)濾液箱，收集真空皮帶脫水機(jī)的濾液水，通過濾液泵輸送至1～5號(hào)機(jī)脫硫吸收塔和除霧器沖洗及石灰石制漿系統(tǒng)補(bǔ)水。濾液箱未設(shè)計(jì)安裝攪拌器。

1? ? 原因分析

為最大限度降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中二氧化硫?qū)Νh(huán)境的影響，臺(tái)山電廠機(jī)組建設(shè)時(shí)同步配套建設(shè)脫硫系統(tǒng)，其中1～5號(hào)機(jī)組采用日本荏原公司設(shè)計(jì)的石灰石-石膏濕法鼓泡塔煙氣脫硫技術(shù)。煙氣中的二氧化硫在脫硫吸收塔內(nèi)與吸收劑石灰石漿液反應(yīng)后生成石膏漿液，經(jīng)石膏脫水系統(tǒng)脫除水分后排放到石膏倉外送。日本荏原公司在設(shè)計(jì)時(shí)考慮濾液水無細(xì)顆粒漿液，因此濾液箱未設(shè)計(jì)安裝攪拌器。

而實(shí)際運(yùn)行中，石膏脫水后的濾液水經(jīng)常有細(xì)顆粒的石膏和污泥進(jìn)入濾液箱，導(dǎo)致漿液沉積，濾液泵入口管道堵塞，進(jìn)而發(fā)生濾液泵產(chǎn)生汽蝕及泵不出力等現(xiàn)象，長時(shí)間運(yùn)行將直接導(dǎo)致濾液箱溢流和濾液泵損壞。

改造前主要采用人工定期清理方式，每月清理一次，每次需要一天時(shí)間，在此期間需要停運(yùn)1～5號(hào)機(jī)的石膏脫水系統(tǒng)，嚴(yán)重影響脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且檢修清理工作耗費(fèi)人力、物力較大，容易造成泵通流件損壞。

當(dāng)發(fā)生濾液箱底部石膏沉積問題時(shí)，主要采用停運(yùn)石膏脫水系統(tǒng)、人工清理的方法，該方法耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力較大。另外，由于清理期間需要停運(yùn)石膏脫水系統(tǒng)，也嚴(yán)重影響了脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于結(jié)垢造成的設(shè)備卡澀可能導(dǎo)致設(shè)備零部件損壞，如果多臺(tái)設(shè)備同時(shí)故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)退出運(yùn)行，因此需研究如何防止真空泵結(jié)垢問題，同時(shí)為其他設(shè)備防止結(jié)垢的研究打下基礎(chǔ)。

2? ? 治理對(duì)策

濾液箱設(shè)計(jì)兩臺(tái)泵，無攪拌器。為解決漿液沉積問題，常規(guī)方法會(huì)加裝機(jī)械攪拌器。攪拌器運(yùn)行維護(hù)成本較高，故障時(shí)影響系統(tǒng)可靠性。如在原有的箱體上加裝攪拌器，其中電纜鋪設(shè)和箱體加固的工作量巨大，設(shè)備費(fèi)用投入太高。經(jīng)反復(fù)研究，最終確定通過加裝一套簡單、可靠、投入低的回流噴射攪拌系統(tǒng)解決上述問題。

2.1? ? 噴射裝置構(gòu)成及原理

噴射裝置由與濾液箱壁面焊接在一起的短管、噴射管、節(jié)流孔板和回流管等部件組成（圖1）。節(jié)流孔板的孔徑應(yīng)選擇在管徑的一半左右為宜，為確保效果，也可多制作幾個(gè)不同孔徑的節(jié)流孔板，一一測試，測試時(shí)應(yīng)盡量保持回流閥全開，不影響泵出口壓力和系統(tǒng)流量。測試用節(jié)流孔板可以用普通鋼板制作。在測試確定節(jié)流孔板尺寸后，應(yīng)選用C276一類的哈氏合金材料制作節(jié)流孔板，厚度在3～5 mm均可。

由于節(jié)流后漿液沖刷嚴(yán)重，因此噴射管應(yīng)選用C276一類的耐磨耐腐蝕的哈氏合金材料制作。噴射管長度應(yīng)大于與濾液箱相連的短管，以防止回流漿液對(duì)短管和濾液箱箱體的沖刷，同時(shí)深入濾液箱內(nèi)壁也能增強(qiáng)攪拌效果。噴射管的內(nèi)徑應(yīng)稍大于節(jié)流孔板的孔徑，管壁和厚度可選擇在3～4 mm，法蘭厚度可選擇在5～6 mm，均為非標(biāo)加工制作件。通過噴射裝置，泵出口的高壓濾液水高速噴射進(jìn)入濾液箱起到攪拌作用，可以防止濾液箱內(nèi)雜質(zhì)沉積。

2.2? ? 布置型式

2.2.1? ? 單回流噴射攪拌裝置

對(duì)于直徑小于6 m的濾液箱，可安裝單回流噴射攪拌裝置，如圖2所示。一般濾液箱設(shè)計(jì)有兩臺(tái)泵，一用一備，也有設(shè)計(jì)三臺(tái)泵的，兩用一備。在濾液泵出口母管上，接出一個(gè)回流管，安裝一個(gè)閥門8，在濾液箱側(cè)面靠近底部約0.5 m高度位置（一般低于泵入口管高度）開孔，安裝噴射裝置9。

2.2.2? ? 雙回流對(duì)沖噴射攪拌裝置

對(duì)于容量較大的濾液箱（直徑超過6 m），可以選用雙側(cè)回流對(duì)沖攪拌。兩套回流管及噴射裝置選用相同規(guī)格尺寸的管道和節(jié)流孔板，由于雙側(cè)回流流量大，節(jié)流孔板的孔徑可以較單側(cè)回流的小一些。兩側(cè)回流對(duì)沖攪拌安裝時(shí)將兩個(gè)噴射裝置沿中心線錯(cuò)開布置，兩股濾液水在噴射管內(nèi)噴出，在濾液箱內(nèi)形成切向旋流，使?jié){液在內(nèi)部旋流，增強(qiáng)了攪拌效果。雙回流對(duì)沖噴射攪拌系統(tǒng)圖和實(shí)物圖如圖3所示。

3? ? 效果分析

臺(tái)山電廠兩臺(tái)濾液箱均完成回流噴射攪拌系統(tǒng)安裝，總費(fèi)用為1萬元。未安裝噴射裝置前，平均每個(gè)月每臺(tái)濾液箱需要清理1次，耗費(fèi)6個(gè)工作日。濾液箱回流噴射攪拌系統(tǒng)安裝完成后，兩臺(tái)濾液箱均未發(fā)生濾液沉積故障，每年節(jié)約人工費(fèi)0.03×2×6×12=4.32萬元，因此未來5年可直接產(chǎn)生約20萬元的收益（未包含泵檢修備件及人工費(fèi)用）。

若安裝兩臺(tái)濾液箱機(jī)械攪拌器，備件約20萬元，電機(jī)功率5.5 kW，每年按8 000 h運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，節(jié)約電費(fèi)約為4.4萬kWh×0.3元/kWh×2=2.64萬元，加裝回流噴射攪拌系統(tǒng)初期投入與加裝機(jī)械攪拌器相比節(jié)約19萬元。

此項(xiàng)改造已在臺(tái)山電廠1～5號(hào)機(jī)脫硫系統(tǒng)兩臺(tái)濾液箱和兩臺(tái)廢水箱成功應(yīng)用，使用效果良好。回流噴射攪拌裝置安裝以后，濾液箱和廢水箱未發(fā)生漿液沉積和泵堵塞損壞情況，提高了脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少了檢修維護(hù)成本。此項(xiàng)目有效解決了漿液沉積問題;系統(tǒng)簡單可靠，改造完畢基本免維護(hù)，無操作;相對(duì)加裝攪拌器而言，改造的備件材料少且人工成本低;在不影響泵出力的情況下，少量回流，在系統(tǒng)用戶不使用漿液時(shí)，能有效防止泵出口憋壓，能使泵運(yùn)行更可靠;運(yùn)行能耗低。

4? ? 結(jié)語

此改造方案主要是在濾液泵出口母管上設(shè)計(jì)和安裝回流管、回流閥，通過噴射裝置將漿液高速射流至濾液箱底部，用高速流動(dòng)的漿液對(duì)濾液箱內(nèi)的漿液進(jìn)行攪拌，具有系統(tǒng)簡單、改造成本低、無須維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

該方案對(duì)于無攪拌器的低含固量（低于5%）濾液箱均可安裝采用。對(duì)于已經(jīng)安裝機(jī)械攪拌器的低含固量漿液箱，也可以加裝此套回流噴射裝置替代機(jī)械攪拌器，節(jié)約機(jī)械攪拌器的運(yùn)行電耗和維護(hù)成本，攪拌效果可通過節(jié)流孔板和噴射裝置的不同布置來調(diào)整，適合在國內(nèi)電力系統(tǒng)及其他行業(yè)同類型系統(tǒng)設(shè)備上推廣，收益率高，應(yīng)用前景廣闊。

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收稿日期：2021-04-07

作者簡介：江國兵（1979—），男，安徽石臺(tái)人，碩士研究生，工程師，主要從事脫硫和化學(xué)設(shè)備點(diǎn)檢工作。