火電廠脫硫吸收塔管式除霧器坍塌分析

董吉柱

(深能合和電力(河源)有限公司，廣東 河源 517000)

1 概況

2015 年底，某火電廠2 號機組進行了煙氣超凈排放技改工程，其中2 號脫硫吸收塔(以下簡稱：2 號脫硫塔)進行了脫硫提效改造，并在原屋脊式除霧器下方增設(shè)一套管式除霧器。2016-08-17，2號機組臨修檢查發(fā)現(xiàn)2 號脫硫塔新增管式除霧器約2/3 面積坍塌，已嚴重影響到脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。若保持現(xiàn)狀繼續(xù)運行，不僅該除霧器達不到設(shè)計效果，而且存在繼續(xù)坍塌的風(fēng)險，甚至可能損壞噴淋層噴嘴或管道，進而影響脫硫塔的脫硫效率，嚴重時可能影響環(huán)保指標(biāo)和機組的穩(wěn)定運行。

鑒于該除霧器大部分已損壞，已不能繼續(xù)使用，且該除霧器拆除及恢復(fù)難度大，臨修工期短，為保證機組按要求時間投入備用狀態(tài)，只能暫時將該管式除霧器全部拆除，待有條件時再進行復(fù)建。

2 除霧器構(gòu)造及原理

除霧器是濕法脫硫系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其性能好壞直接影響到濕法洗滌煙氣脫硫系統(tǒng)能否連續(xù)可靠運行。除霧器故障不僅會造成脫硫系統(tǒng)的停運，嚴重時可能導(dǎo)致整個機組停機。因此，科學(xué)合理的設(shè)計、使用除霧器對保證濕法洗滌煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運行具有非常重要的意義[1]。

原脫硫提效改造后的脫硫除霧器為兩層屋脊式+一層管式，其中屋脊式為原基建時選用的瑞典Munters 除霧器，管式為本次技改施工單位——浙江天地環(huán)保工程有限公司選用的德國RPT 上海公司生產(chǎn)的V 型仿水滴式管式除霧器(以下簡稱：管式除霧器)，其材質(zhì)為增強型聚丙烯(PPTV)，相關(guān)備件連接處多為塑料焊絲焊接。管式除霧器一般安裝于除霧器系統(tǒng)的最下面一層，用于祛除大顆粒液滴，同時能夠有效地分布氣流，從而給后級的除霧器盡可能地降低工作負荷和堵塞的風(fēng)險。氣流分布狀態(tài)的改善允許更高氣速通過，間接增加了除霧器的效率。結(jié)構(gòu)模型及現(xiàn)場布置如圖1 所示。

圖1 屋脊式+管式模型

3 除霧器拆除后情況

該除霧器大部分管子內(nèi)部均有不同程度的積泥，且大部分模塊的管子端蓋處均有不同程度的脫焊現(xiàn)象。該除霧器大部分模塊定位板間連接良好，但模塊定位封板處間隙內(nèi)已被漿液凝固堵滿。固定除霧器模塊的部分支撐梁(塑料外護板+碳鋼支架)內(nèi)部已銹蝕，且大部分支撐梁外護塑料殼已破損或端蓋密封已脫開。固定除霧器模塊的支撐板存在不同程度的變形，且固定板的尺寸略有差異。

4 管式除霧器坍塌原因分析

(1) 管式除霧器組件的單根管件兩端密封端蓋為鑲嵌式端蓋，采用熱熔密封，但密封不嚴密，存在縫隙；多根單管件通過定位板連接成一個小組件，管件與定位板采用塑料焊絲焊接定位；每兩組小組件合并形成V 字型的一組管式除霧器組件。運行過程中帶有漿液的上升氣流經(jīng)過管式除霧器組件時，因單根管件端蓋密封存在縫隙致使帶有漿液的氣流進入管件內(nèi)部并沉積，當(dāng)不斷沉積的漿液重量超過管件與定位板焊接的承重力后造成管件與定位板變形分離，除霧器組件坍塌。

(2) 部分管道元件焊接處，塑料焊絲未熔透，致使其焊接強度大幅度下降。

(3) 管式除霧器V 型連接組件間的縫隙大，帶有漿液的氣流及除霧器沖洗水濾液同時進入縫隙中沉積，單根管件內(nèi)及組件連接縫隙處不斷地積聚漿液，造成V 型組件中間連接處分離坍塌。

(4) 管道元件與固定板之間的熱膨脹系數(shù)可能不滿足現(xiàn)場實際工況。

(5) 支撐梁的塑料保護強度不足，且其端蓋亦使用鑲嵌式密封，致使其內(nèi)部碳鋼支撐梁已存在不同程度的銹蝕，存在隨時坍塌的隱患。

(6) 管式除霧器組件的兩端支撐板結(jié)構(gòu)強度不足，在V 型結(jié)構(gòu)的組件中部因漿液積聚受力后變形，引起組件分離坍塌。

5 改進措施

(1) 在每個管式除霧器模塊的上端板外側(cè)增加限位角形件(PP 材質(zhì)，長300 mm，角形件上需設(shè)置至少2 塊筋板)，限位角鋼與上端板用螺栓連接，通過限位角鋼頂住除霧器鋼梁底面，實現(xiàn)管式除霧器模塊的固定。PP 限位角形件規(guī)格為130 mm×130 mm×8 mm，筋板厚度為8 mm；方管支撐梁材質(zhì)為碳鋼，規(guī)格為40 mm×40 mm×3.5 mm，外包塑層厚度3.5 mm；PP 吊掛板厚度為8 mm；仿水滴形管壁厚度大于等于2.5 mm。

(2) 每個管式除霧器模塊上的方管支撐梁增加為2 根，并在方管支撐梁上增加吊掛板將下端板和方管支撐梁連接在一起，確保下端板不會單獨發(fā)生位移。

(3) 管道元件端蓋密封處，盡量避免單純使用鑲嵌式，可使用熱熔焊絲或其他方式進行加固，以保證其密封性能和使用強度。

(4) 采用支架或吊絲等形式，對該除霧器中易變形的位置進行加固。

(5) 支撐梁的保護套盡量做成整體的，避免使用鑲嵌式等易脫落的保護形式，防止其被腐蝕，提高其使用壽命。

(6) 焊接工藝有待加強，尤其是要保證焊件必須滿焊、焊透，確保焊縫質(zhì)量滿足要求。

(7) 盡量減少模塊固定板之間的設(shè)計間隙，防止其內(nèi)部過多積漿，減少事故隱患。

(8) 應(yīng)充分分析所用設(shè)備的材料特性，重新核算管道元件的膨脹系數(shù)，以滿足現(xiàn)場的工況。

(9) 可采用增加厚度或?qū)挾鹊刃问郊訌娭伟宓慕Y(jié)構(gòu)強度，以保證設(shè)備的安全運行。

6 結(jié)束語

通過以上改進措施，改進后的除霧器于2017年2 月恢復(fù)使用，截至目前，整體運行情況良好，無顯著積漿及安全隱患。根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準》，自2014 年7 月起，要將燃煤電廠的SO2，NOX、粉塵排放濃度分別控制在35 mg/m3，50 mg/m3，5 mg/m3(均為標(biāo)準工況）以內(nèi)，達到燃氣機組的排放標(biāo)準。除霧器作為鍋爐煙氣排放凈化系統(tǒng)中非常重要的一環(huán)，發(fā)揮的作用也越來越大，其能否安全穩(wěn)定運行對整個機組至關(guān)重要。以上超凈排放改造典型案例及改進措施分析，可為相關(guān)單位或技術(shù)人員提供借鑒。