燃煤電廠脫硫設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題及優(yōu)化
分析煙氣濕法脫硫系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕、磨損、泄漏及堵塞等常見(jiàn)問(wèn)題，提出有效減少設(shè)備故障的措施，并提出只有改善設(shè)備管理、優(yōu)化運(yùn)行，才能保證脫硫系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能、減排、效益最大化。
“十一五”期間火電機(jī)組脫硫設(shè)備快速普及，但工程質(zhì)量參差不齊，部分設(shè)施腐蝕、結(jié)垢以及磨損情況嚴(yán)重，難以勝任甚至無(wú)法持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，技改勢(shì)在必行。同時(shí)，國(guó)家在“十三五”規(guī)劃中對(duì)節(jié)能減排提出新的目標(biāo)要求，火電廠大氣二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放濃度要達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，以目前的脫硫工藝而言難以滿足。因此，針對(duì)脫硫設(shè)備及其運(yùn)行參數(shù)做一些優(yōu)化調(diào)整，以提高設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性是非常必要的。
1脫硫設(shè)備常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法
1.1設(shè)備腐蝕
腐蝕是脫硫設(shè)備面臨的第一大問(wèn)題，尤其對(duì)于石灰石-石膏濕法脫硫工藝。腐蝕是相對(duì)金屬而言的，可分為以下類型：
①點(diǎn)蝕，即金屬表面出現(xiàn)細(xì)微的“銹孔”，腐蝕一般為縱深方向，最終導(dǎo)致鋼材穿透，氯離子對(duì)其的影響明顯；
②縫隙腐蝕，即在金屬焊接處、螺釘連接處出現(xiàn)細(xì)微縫隙，電解質(zhì)進(jìn)入形成電解池發(fā)生電化學(xué)腐蝕
③應(yīng)力腐蝕，即在拉應(yīng)力和氯離子腐蝕環(huán)境共同作用下，金屬的局部出現(xiàn)由表及里的裂紋;④磨損腐蝕，即腐蝕性流體(煙氣中的灰分、石灰石、石膏顆粒等)與金屬構(gòu)件以較高速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的金屬損傷。
目前脫硫系統(tǒng)均采取了有效的防腐措施，主要有以下幾種。
（1）使用耐腐蝕不銹鋼(含鎳、鉻、鋁的合金)，常用316L，904L，2205。出于成本考慮，很少整體使用不銹鋼，而是在碳鋼基體貼合金層。316L能夠耐受氯離子的腐蝕，為脫硫系統(tǒng)常使用的材質(zhì)；904L能夠耐受很強(qiáng)的氯離子腐蝕和點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕，可作為金屬貼襯；2205雙向不銹鋼具有良好的抗沖擊韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力，因此設(shè)計(jì)時(shí)可用于減輕質(zhì)量。
（2）使用非金屬材料，如玻璃鋼(FRP)，PP等。FRP是一種纖維加強(qiáng)型合成樹(shù)脂，具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲勞性，而且質(zhì)量輕，可用作噴淋層管道等耐磨構(gòu)件；PP材質(zhì)具有很強(qiáng)的抗沖擊性，可用作除霧器及沖洗水管。
（3）金屬基體表面涂防腐層，如玻璃鱗片、橡膠、碳化硅(陶瓷)。玻璃鱗片具有很好的防滲透性，通常作為脫硫吸收塔及煙道內(nèi)壁的防腐涂層;橡膠內(nèi)襯是目前金屬管道防腐的主要手段，特別是丁基橡膠，具有良好的防磨、防腐特性;碳化硅陶瓷或搪瓷防腐的應(yīng)用，主要看重的是它的防磨性較好。
1.2設(shè)備磨損
磨損和腐蝕是緊密相連的。煙氣中的飛灰、石灰石顆粒、石膏顆粒是造成磨損的主要因素，尤其是石灰石中的二氧化硅，磨損能力很強(qiáng)。高流速也是增加磨損的原因。防腐層的磨損會(huì)加速設(shè)備腐蝕，在磨損和腐蝕的雙重作用下，設(shè)備的損壞速率將會(huì)大大增加。
脫硫設(shè)備的磨損和腐蝕相互交織，表現(xiàn)如下：
①葉輪的機(jī)械磨損和氣蝕；
②噴淋層噴嘴的機(jī)械磨損；
③攪拌器葉片的磨損，在機(jī)械磨損和腐蝕的雙重作用中，機(jī)械磨損占主要；
④管道襯膠的磨損經(jīng)常發(fā)生在管道彎頭、石灰石供漿管、漿液循環(huán)泵大小頭。
使用耐磨材料，降低漿液固含量，保證煙氣流場(chǎng)均勻、穩(wěn)定是防止磨損的主要方法。
1.3設(shè)備結(jié)垢
漿液中氯離子或亞硫酸鹽含量超標(biāo)，容易導(dǎo)致脫硫設(shè)備容器或管道內(nèi)壁結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)影響設(shè)備正常運(yùn)行。結(jié)垢最嚴(yán)重的部位一般是濾液水系統(tǒng)和旋流器稀漿管道，以及一些漿液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多個(gè)電廠真空泵內(nèi)結(jié)垢導(dǎo)致真空泵皮帶損壞。
控制氯離子含量(加強(qiáng)廢水排放)、降低漿液pH值(促進(jìn)亞硫酸根氧化)、及時(shí)脫水(防止石膏過(guò)飽和)可以有效降低結(jié)垢程度。
1.4設(shè)備泄漏
由腐蝕、磨損導(dǎo)致的設(shè)備或管道穿孔泄漏，表現(xiàn)為漏煙、漏氣(汽)、漏漿、漏水、漏油、漏粉(石灰石與石膏粉)。脫硫介質(zhì)為石灰石漿液或石膏漿液，一旦設(shè)備發(fā)生泄漏，會(huì)對(duì)環(huán)境及設(shè)備產(chǎn)生較大的污染。采用耐磨防腐材質(zhì)，做好防泄漏試驗(yàn)是避免泄漏的有效措施。
1.5設(shè)備堵塞
1.5.1除霧器堵塞
造成除霧器堵塞的主要原因是：
①設(shè)備選型不合理，當(dāng)設(shè)計(jì)存在偏差，實(shí)際煙氣流速過(guò)高時(shí)，除霧器無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的除霧效果，導(dǎo)致堵塞；
②除霧器沖洗裝置的設(shè)計(jì)、布置和沖洗程序不合理；
③除霧器斷面上流速分布不均；
④沖洗水壓力、流量不足。
防止除霧器堵塞的主要措施是：
①保證脫硫煙氣入口粉塵含量在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)；
②合理選擇除霧器沖洗水壓力和沖洗周期；
③合理控制吸收塔pH值及漿液的氧化程度。
1.5.2GGH堵塞
GGH堵塞主要有以下原因：
①吸收塔除霧器效果不好，凈煙氣攜帶液滴中石灰石、亞硫酸鈣、石膏等混合粘附在GGH換熱片上，逐漸形成結(jié)垢堵塞GGH；
②脫硫裝置運(yùn)行時(shí)，吸收塔運(yùn)行液位過(guò)高，或吸收塔起泡，造成石膏漿液從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH，使得GGH結(jié)垢堵塞；
③GGH吹灰方式不當(dāng)會(huì)造成積灰堵塞，如采用壓縮空氣吹灰而吹灰蒸汽參數(shù)不符合要求，高壓水吹灰沒(méi)有及時(shí)投入，吹灰頻率不夠等；
④脫硫GGH設(shè)計(jì)不合理，GGH換熱面高度、換熱片間距、換熱片類型、吹掃方式、布置形式、吹掃位置、吹掃速度等，都對(duì)GGH的積灰、結(jié)垢有影響；
⑤吸收塔除霧器和噴淋層設(shè)計(jì)布置不合理，造成吸收塔內(nèi)流場(chǎng)分布不均，或者吸收塔設(shè)計(jì)的流速過(guò)快，如煙氣流經(jīng)吸收塔時(shí)，流量大攜帶能力增強(qiáng)，會(huì)造成煙氣攜帶較多石膏液滴進(jìn)入GGH，逐漸造成GGH積灰堵塞。
GGH的堵塞控制是一項(xiàng)綜合性的工作，包括設(shè)計(jì)和設(shè)備的優(yōu)化、運(yùn)行的優(yōu)化和設(shè)備的日常維護(hù)等，其中運(yùn)行優(yōu)化和加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)尤為重要，保證煙塵不超標(biāo)、吸收塔漿液成分正常、除霧器不堵塞是控制GGH堵塞的必要條件。
防止GGH堵塞的主要措施是：
①保證脫硫煙氣入口粉塵含量在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，避免大量煙氣粉塵進(jìn)入脫硫裝置，造成GGH積灰堵塞；
②嚴(yán)格控制吸收塔除霧器壓差在200Pa以下，盡量減少凈煙氣攜帶液滴；
③嚴(yán)格控制脫硫裝置運(yùn)行參數(shù)在要求范圍內(nèi)，包括吸收塔pH值、吸收塔液位等，制訂預(yù)防吸收塔起泡的相關(guān)措施并嚴(yán)格執(zhí)行；
④在脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，建議盡量縮短啟動(dòng)漿液循環(huán)泵與增壓風(fēng)機(jī)的時(shí)間間隔，防止吸收塔漿液進(jìn)入GGH；
⑤強(qiáng)化GGH吹灰管理，嚴(yán)格按照GGH廠家的要求進(jìn)行吹灰，先吹下部，再吹上部，保證吹灰蒸汽品質(zhì)，蒸汽吹灰前保證疏水溫度在260℃以上；
⑥改進(jìn)噴淋層、除霧器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，合理布置除霧器選型和噴嘴，保證吸收塔噴淋區(qū)的噴淋漿液普遍分布，避免煙氣攜帶較多漿液，造成GGH積灰堵塞。
1.5.3管道堵塞
管道堵塞的主要原因是：
①設(shè)計(jì)流速不合理、自流管道傾斜度不夠，造成漿液沉積、結(jié)垢，進(jìn)而引起堵塞；
②塔壁或者管道內(nèi)壁內(nèi)襯物脫落、檢修施工遺留物等造成管道堵塞；
③機(jī)組負(fù)荷低、吸收塔入口二氧化硫濃度低時(shí)，某一層噴淋層長(zhǎng)期停止運(yùn)行，漿液倒灌沉積、結(jié)垢，造成管道堵塞；
④閥門關(guān)閉不嚴(yán)，泄漏漿液沉積、結(jié)垢，導(dǎo)致管道堵塞。
防止管道堵塞的主要措施是：
①設(shè)計(jì)流速不能過(guò)低，管徑不能過(guò)細(xì)，自流管道傾斜度要足夠，必須設(shè)置沖洗水，避免造成漿液沉積、結(jié)垢；
②控制內(nèi)襯施工工藝，避免局部沖刷，減少塔壁或者管道壁內(nèi)襯物脫落；
③加強(qiáng)檢修后的現(xiàn)場(chǎng)清理；
④設(shè)置必要的濾網(wǎng)，避免因異物造成管道堵塞；
⑤機(jī)組負(fù)荷低、吸收塔入口二氧化硫濃度低時(shí)，實(shí)行噴淋層定期輪換停投，避免因漿液長(zhǎng)期倒灌沉積、結(jié)垢，造成管道堵塞；
⑥清理內(nèi)漏閥門，避免因泄漏漿液的沉積、結(jié)垢造成管道堵塞。
2脫硫工藝優(yōu)化
2.1脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化
（1）取消增壓風(fēng)機(jī)和GGH，消除增壓風(fēng)機(jī)在壓力控制方面給主機(jī)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn);避免GGH運(yùn)行中出現(xiàn)的堵塞問(wèn)題，同時(shí)也降低脫硫系統(tǒng)的電耗。
（2）除霧器安裝應(yīng)考慮檢修和人工機(jī)械除垢的方便性，增加各級(jí)除霧器之間的空間，利于停機(jī)沖洗。
（3）提高沖洗水和冷卻水的水質(zhì)，控制水的氯離子含量、含固量、硬度等，控制值越低越好。
（4）設(shè)計(jì)入口煙道事故噴淋洗滌水回收利用或處置方案(目前為循環(huán)使用，只起到了降溫的作用)。
（5）泵采用無(wú)水機(jī)封和氧化鋁陶瓷葉輪，減少機(jī)封損壞率，消除機(jī)封水系統(tǒng)的結(jié)垢堵塞，延長(zhǎng)葉輪的使用壽命。
（6）廣泛采用碳化硅、FRP代替橡膠襯里和作為非承載結(jié)構(gòu)，強(qiáng)腐蝕區(qū)采用904L貼襯防腐。
2.2運(yùn)行優(yōu)化
2.2.1加強(qiáng)6個(gè)調(diào)整
①增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)整。在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)入口信號(hào)，調(diào)節(jié)動(dòng)(靜)葉角度維持正負(fù)壓，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)(靜)葉控制應(yīng)禁止隨意解除自動(dòng)。
②濕磨機(jī)的調(diào)整。保持料、水的合適比例，隨著漿液細(xì)度、電流的變化，調(diào)整加鋼球的時(shí)間和質(zhì)量。
③漿液罐液位的調(diào)整。控制石灰石漿液箱補(bǔ)充水，控制漿液濃度。維持所有坑、箱、罐液位至規(guī)定范圍，以保證系統(tǒng)的可運(yùn)行，同時(shí)杜絕跑、冒、滴、漏情況發(fā)生。
④吸收塔液位的調(diào)整。通過(guò)吸收塔液位的調(diào)節(jié)，維持吸收塔的水平衡，保證吸收塔液氣接觸空間。
⑤給漿量調(diào)整。通過(guò)調(diào)節(jié)給漿量，維持吸收塔pH值，營(yíng)造合適的反應(yīng)環(huán)境。
⑥真空皮帶機(jī)的調(diào)整。通過(guò)含水量的變化調(diào)整石膏的厚度和皮帶的速度，以維持石膏品質(zhì)。
2.2.2嚴(yán)格控制關(guān)鍵參數(shù)
脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)有吸收塔漿液pH值和密度、吸收塔液位、石灰石漿液密度、氧化風(fēng)壓力、除霧器壓差、石膏含水率、氯離子濃度、出口二氧化硫濃度等。嚴(yán)格控制這些參數(shù)，做到控制值絕不超限。
石灰石密度應(yīng)控制在25%-30%，過(guò)低的密度會(huì)導(dǎo)致供漿量增大，系統(tǒng)水平衡不易控制;過(guò)高的密度不僅會(huì)增加設(shè)備的磨損，還會(huì)降低石灰石利用率。保持吸收塔漿液pH值穩(wěn)定在5.0～5.6范圍內(nèi)，在滿足脫硫率的情況下，靠低值控制。吸收塔漿液密度控制在1050～1150kg/m3，減輕磨損堵塞和設(shè)備負(fù)載。吸收塔液位是維持和檢驗(yàn)脫硫系統(tǒng)水平衡的重要參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)表明，控制液位穩(wěn)定在0.3m的范圍內(nèi)波動(dòng)是適宜的。除霧器堵塞程度和壓差呈正相關(guān)性，除霧器壓差控制得越低越好。定期排放脫硫廢水，降低系統(tǒng)氯離子含量和漿液雜質(zhì)。
2.2.3開(kāi)展有效的化驗(yàn)監(jiān)督
化驗(yàn)監(jiān)督就像“體檢”，能夠有效地反饋運(yùn)行狀態(tài)，指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整。脫硫的化驗(yàn)監(jiān)督項(xiàng)目相對(duì)較多，主要有石灰石成分化驗(yàn)、吸收塔漿液成分化驗(yàn)、石膏成分化驗(yàn)、旋流器漿液成分化驗(yàn)、工藝水成分化驗(yàn)、垢成分化驗(yàn)。
化驗(yàn)時(shí)取樣要有代表性，不僅取樣部位要有代表性，而且取樣時(shí)間(對(duì)應(yīng)的工況)也要有代表性。例如脫硫結(jié)垢成分化驗(yàn)可選取吸收塔底部、入口煙道、除霧器、噴淋層等不同部位的樣本。總之，化驗(yàn)監(jiān)督一定要反映系統(tǒng)運(yùn)行的整體真實(shí)情況。
2.2.4探索建立計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制
優(yōu)先使用計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制作為運(yùn)行的基本調(diào)整依據(jù)，逐漸減少對(duì)人為經(jīng)驗(yàn)的依賴。探索建立脫硫系統(tǒng)的供漿量調(diào)節(jié)、氧化風(fēng)量調(diào)節(jié)、脫硫效率調(diào)節(jié)(出口濃度調(diào)節(jié))的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制作為實(shí)際調(diào)整的參考。
例如：氧化風(fēng)量調(diào)節(jié)可根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)前1h工況和后1h工況(根據(jù)入口硫分、負(fù)荷預(yù)測(cè))，以煙氣量、脫出二氧化硫量(依據(jù)脫硫效率或年度限值)、煙氣含氧量、氧化風(fēng)機(jī)額定出力等作為函數(shù)自變量，計(jì)算出需要的氧化空氣量，指導(dǎo)運(yùn)行人員調(diào)整氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量；脫硫效率調(diào)節(jié)亦可根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)前1h工況和后1h工況，以設(shè)定脫硫效率、
排放濃度值、漿液pH值、入口硫分、煙氣量等作為函數(shù)自變量，計(jì)算出所需要的液氣比，指導(dǎo)運(yùn)行人員調(diào)整循環(huán)泵運(yùn)行組合。
2.3設(shè)備維護(hù)優(yōu)化
設(shè)備維修的目的是為了保持設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，目前設(shè)備維修方式主要還是事后維修、定期維修(包括等級(jí)檢修)。要建立合理的維修方式，防止不修、欠修、過(guò)修。以點(diǎn)檢定修制為實(shí)施手段，使運(yùn)行、檢修、物資三位一體，加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的診斷監(jiān)督。
2.3.1落實(shí)和強(qiáng)化點(diǎn)檢定修制
制定脫硫特有設(shè)備檢查與檢修標(biāo)準(zhǔn)，例如防腐損傷容限評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、防腐施工標(biāo)準(zhǔn)、除霧器檢查標(biāo)準(zhǔn)等。主要依據(jù)精密儀器，輔以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展設(shè)備診斷。
設(shè)備點(diǎn)檢管理建立五層防護(hù)體系：
①運(yùn)行班組以發(fā)現(xiàn)明顯的故障或異常為主；
②維護(hù)班組按照專業(yè)分工以發(fā)現(xiàn)設(shè)備特定部件的隱蔽性缺陷為主；
③維護(hù)單位專工以精密點(diǎn)檢和技術(shù)診斷為主；
④項(xiàng)目公司專工以分析設(shè)備劣化傾向、檢修計(jì)劃、物資準(zhǔn)備為主；
⑤特許公司主管、專工以評(píng)價(jià)項(xiàng)目公司設(shè)備管理結(jié)果和提供特定專業(yè)技術(shù)支持為主。把定期檢驗(yàn)、試驗(yàn)擺在更加突出的地位，把隱患、缺陷暴露在萌芽或初始階段，做到有計(jì)劃有預(yù)案地應(yīng)對(duì)設(shè)備故障或異常。
建立設(shè)備點(diǎn)檢、設(shè)備管理臺(tái)賬。從缺陷分析、備件使用、維修后評(píng)價(jià)、維修成本分析等方面實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可控、可靠。注重運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析，例如除霧器沖洗參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析、工藝水使用分布分析、漿液循環(huán)泵運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析、循環(huán)泵組合方式與脫硫效率變化分析等，增強(qiáng)運(yùn)行人員在設(shè)備管理中的先導(dǎo)作用。
2.3.2加強(qiáng)檢修質(zhì)量控制和過(guò)程管理
根據(jù)設(shè)備老化規(guī)律，加強(qiáng)檢修管理。從檢修周期(間隔時(shí)間)、檢修工期、檢修項(xiàng)目、檢修工藝、檢修質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、檢修費(fèi)用投入等方面入手，做好設(shè)備檢修工作，保持設(shè)備健康狀況水平。
2.4工藝技術(shù)及設(shè)備優(yōu)化
采用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝。選擇可靠性更高的設(shè)備，如選用直聯(lián)循環(huán)泵，去掉減速機(jī)環(huán)節(jié)，徹底消除減速機(jī)潤(rùn)滑冷卻等帶來(lái)的一些問(wèn)題;選用陶瓷葉輪代替金屬葉輪，延長(zhǎng)葉輪使用壽命;選用磁力攪拌器解決攪拌器機(jī)封泄漏問(wèn)題；漿液管道用碳化硅防腐代替襯膠防腐，提高防磨水平，延長(zhǎng)使用壽命等。
3結(jié)束語(yǔ)
環(huán)保行業(yè)是高能耗、高物耗的綠色行業(yè)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，環(huán)保設(shè)備管理及運(yùn)行優(yōu)化工作已經(jīng)成為每個(gè)電廠的工作重點(diǎn)。在日趨嚴(yán)峻的環(huán)保壓力面前，為使企業(yè)效益最大化，除了對(duì)環(huán)保設(shè)備進(jìn)行提效改造外，最根本的就是在保證排放指標(biāo)可控的情況下做到“過(guò)程控制、終端治理”。通過(guò)提高設(shè)備管理、優(yōu)化運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能、減排任務(wù)，同時(shí)使效益最大化。