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干货 | 燃煤电厂脱硫设备运行中存在的问题及优化
发布时间:2021-10-17 09:51:58 | 浏览次数:


1脱硫设备常见问题及解决方法

1.1设备腐蚀

腐蚀是脱硫设备面临的第一大问题,尤其对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。腐蚀是相对金属而言的,可分为以下类型:

点蚀,即金属表面出现细微的“锈孔”,腐蚀一般为纵深方向,最终导致钢材穿透,氯离子对其的影响明显;

缝隙腐蚀,即在金属焊接处、螺钉连接处出现细微缝隙,电解质进入形成电解池发生电化学腐蚀。

应力腐蚀,即在拉应力和氯离子腐蚀环境共同作用下,金属的局部出现由表及里的裂纹;④磨损腐蚀,即腐蚀性流体(烟气中的灰分、石灰石、石膏颗粒等)与金属构件以较高速度相对运动而引起的金属损伤。


1.2设备磨损

浆液循环泵是脱硫系统中的重要组成部分,它的运行状况直接影响整个系统正常与否。同时浆液循环泵优势耗能大户,一台全年不间断运行的500KW浆液循环泵每年耗电量高达四百多万度。在长时间的运行过程中,叶轮、泵壳受到磨损、腐蚀、汽蚀等破坏,导致叶轮、泵壳出现凹坑,严重者甚至出现缺口和磨穿现象,对叶轮及泵壳造成结构性破坏,会严重降低设备的工作效率,最终导致设备报废。




1.3设备结垢

浆液中氯离子或亚硫酸盐含量超标,容易导致脱硫设备容器或管道内壁结垢,严重时影响设备正常运行。结垢最严重的部位一般是滤液水系统和旋流器稀浆管道,以及一些浆液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多个电厂真空泵内结垢导致真空泵皮带损坏。

控制氯离子含量(加强废水排放)、降低浆液pH值(促进亚硫酸根氧化)、及时脱水(防止石膏过饱和)可以有效降低结垢程度。


1.4设备泄漏

由腐蚀、磨损导致的设备或管道穿孔泄漏,表现为漏烟、漏气(汽)、漏浆、漏水、漏油、漏粉(石灰石与石膏粉)。脱硫介质为石灰石浆液或石膏浆液,一旦设备发生泄漏,会对环境及设备产生较大的污染。采用耐磨防腐材质,做好防泄漏试验是避免泄漏的有效措施。


1.5设备堵塞

1.5.1 除雾器堵塞

某厂除雾器的堵塞情况如图1所示。

造成除雾器堵塞的主要原因是:

①设备选型不合理,当设计存在偏差,实际烟气流速过高时,除雾器无法达到设计的除雾效果,导致堵塞;

②除雾器冲洗装置的设计、布置和冲洗程序不合理;

③除雾器断面上流速分布不均;

④冲洗水压力、流量不足。


图1某厂除雾器的堵塞情况

防止除雾器堵塞的主要措施是:

①保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内;

②合理选择除雾器冲洗水压力和冲洗周期;

③合理控制吸收塔pH值及浆液的氧化程度。


1.5.2管道堵塞

某厂喷浆母管堵塞情况如图3所示。


图3某厂喷浆母管堵塞情况

管道堵塞的主要原因是:

①设计流速不合理、自流管道倾斜度不够,造成浆液沉积、结垢,进而引起堵塞;

②塔壁或者管道内壁内衬物脱落、检修施工遗留物等造成管道堵塞;

③机组负荷低、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,某一层喷淋层长期停止运行,浆液倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;

④阀门关闭不严,泄漏浆液沉积、结垢,导致管道堵塞。

防止管道堵塞的主要措施是:

①设计流速不能过低,管径不能过细,自流管道倾斜度要足够,必须设置冲洗水,避免造成浆液沉积、结垢;

②控制内衬施工工艺,避免局部冲刷,减少塔壁或者管道壁内衬物脱落;

③加强检修后的现场清理;

④设置必要的滤网,避免因异物造成管道堵塞;

⑤机组负荷低、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,实行喷淋层定期轮换停投,避免因浆液长期倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;

⑥清理内漏阀门,避免因泄漏浆液的沉积、结垢造成管道堵塞。


2脱硫工艺优化

2.1脱硫系统设计优化

(1)广泛采用碳化硅、代替掉橡胶、玻璃鳞片衬里作为非承载结构。

(2)泵采用无水机封和碳化硅陶瓷叶轮,减少机封损坏率,消除机封水系统的结垢堵塞,延长叶轮的使用寿命。

(3)除雾器安装应考虑检修和人工机械除垢的方便性,增加各级除雾器之间的空间,利于停机冲洗。

(4)提高冲洗水和冷却水的水质,控制水的氯离子含量、含固量、硬度等,控制值越低越好。

(5)设计入口烟道事故喷淋洗涤水回收利用或处置方案(目前为循环使用,只起到了降温的作用)。

(6)取消增压风机和GGH,消除增压风机在压力控制方面给主机带来的风险;避免GGH运行中出现的堵塞问题,同时也降低脱硫系统的电耗。

2.2工艺技术及设备优化

采用新设备、新技术、新工艺。选择可靠性更高的设备,如选用直联循环泵,去掉减速机环节,彻底消除减速机润滑冷却等带来的一些问题;选用碳化硅陶瓷叶轮代替金属叶轮,延长叶轮使用寿命;选用磁力搅拌器解决搅拌器机封泄漏问题;浆液管道用碳化硅防腐代替衬胶防腐,提高防磨水平,延长使用寿命等。

2.3运行优化

2.3.1加强6个调整

①增压风机的调整。在锅炉负荷变化时,通过增压风机入口信号,调节动(静)叶角度维持正负压,保证风机正常运行。增压风机动(静)叶控制应禁止随意解除自动。

②湿磨机的调整。保持料、水的合适比例,随着浆液细度、电流的变化,调整加钢球的时间和质量。

③浆液罐液位的调整。控制石灰石浆液箱补充水,控制浆液浓度。维持所有坑、箱、罐液位至规定范围,以保证系统的可运行,同时杜绝跑、冒、滴、漏情况发生。

④吸收塔液位的调整。通过吸收塔液位的调节,维持吸收塔的水平衡,保证吸收塔液气接触空间。

⑤给浆量调整。通过调节给浆量,维持吸收塔pH值,营造合适的反应环境。

⑥真空皮带机的调整。通过含水量的变化调整石膏的厚度和皮带的速度,以维持石膏品质。


2.3.2严格控制关键参数

脱硫系统的关键参数有吸收塔浆液pH值和密度、吸收塔液位、石灰石浆液密度、氧化风压力、除雾器压差、石膏含水率、氯离子浓度、出口二氧化硫浓度等。严格控制这些参数,做到控制值绝不超限。

石灰石密度应控制在25%-30%,过低的密度会导致供浆量增大,系统水平衡不易控制;过高的密度不仅会增加设备的磨损,还会降低石灰石利用率。保持吸收塔浆液pH值稳定在5.0~5.6范围内,在满足脱硫率的情况下,靠低值控制。吸收塔浆液密度控制在1050~1150kg/m3,减轻磨损堵塞和设备负载。吸收塔液位是维持和检验脱硫系统水平衡的重要参数,经验表明,控制液位稳定在0.3m的范围内波动是适宜的。除雾器堵塞程度和压差呈正相关性,除雾器压差控制得越低越好。定期排放脱硫废水,降低系统氯离子含量和浆液杂质。


2.3.3开展有效的化验监督

化验监督就像“体检”,能够有效地反馈运行状态,指导运行调整。脱硫的化验监督项目相对较多,主要有石灰石成分化验、吸收塔浆液成分化验、石膏成分化验、旋流器浆液成分化验、工艺水成分化验、垢成分化验。

化验时取样要有代表性,不仅取样部位要有代表性,而且取样时间(对应的工况)也要有代表性。例如脱硫结垢成分化验可选取吸收塔底部、入口烟道、除雾器、喷淋层等不同部位的样本。总之,化验监督一定要反映系统运行的整体真实情况。


2.3.4探索建立计算机优化控制

优先使用计算机优化控制作为运行的基本调整依据,逐渐减少对人为经验的依赖。探索建立脱硫系统的供浆量调节、氧化风量调节、脱硫效率调节(出口浓度调节)的计算机优化控制作为实际调整的参考。

例如:氧化风量调节可根据当前时间点前1h工况和后1h工况(根据入口硫分、负荷预测),以烟气量、脱出二氧化硫量(依据脱硫效率或年度限值)、烟气含氧量、氧化风机额定出力等作为函数自变量,计算出需要的氧化空气量,指导运行人员调整氧化风机运行数量;脱硫效率调节亦可根据当前时间点前1h工况和后1h工况,以设定脱硫效率、

排放浓度值、浆液pH值、入口硫分、烟气量等作为函数自变量,计算出所需要的液气比,指导运行人员调整循环泵运行组合。


2.4设备维护优化

设备维修的目的是为了保持设备长期稳定的运行,目前设备维修方式主要还是事后维修、定期维修(包括等级检修)。要建立合理的维修方式,防止不修、欠修、过修。以点检定修制为实施手段,使运行、检修、物资三位一体,加强设备运行过程的诊断监督。


2.4.1落实和强化点检定修制

制定脱硫特有设备检查与检修标准,例如防腐损伤容限评价标准、防腐施工标准、除雾器检查标准等。主要依据精密仪器,辅以实践经验开展设备诊断。

设备点检管理建立五层防护体系:

①运行班组以发现明显的故障或异常为主;

②维护班组按照专业分工以发现设备特定部件的隐蔽性缺陷为主;

③维护单位专工以精密点检和技术诊断为主;

④项目公司专工以分析设备劣化倾向、检修计划、物资准备为主;

⑤特许公司主管、专工以评价项目公司设备管理结果和提供特定专业技术支持为主。把定期检验、试验摆在更加突出的地位,把隐患、缺陷暴露在萌芽或初始阶段,做到有计划有预案地应对设备故障或异常。

建立设备点检、设备管理台账。从缺陷分析、备件使用、维修后评价、维修成本分析等方面实现设备的可控、可靠。注重运行数据的统计、分析,例如除雾器冲洗参数统计分析、工艺水使用分布分析、浆液循环泵运行参数统计分析、循环泵组合方式与脱硫效率变化分析等,增强运行人员在设备管理中的先导作用。


2.4.2加强检修质量控制和过程管理

根据设备老化规律,加强检修管理。从检修周期(间隔时间)、检修工期、检修项目、检修工艺、检修质量控制标准、检修费用投入等方面入手,做好设备检修工作,保持设备健康状况水平。


3结束语

环保行业是高能耗、高物耗的绿色行业,随着国家对环保的重视,环保设备管理及运行优化工作已经成为每个电厂的工作重点。在日趋严峻的环保压力面前,为使企业效益最大化,除了对环保设备进行提效改造外,最根本的就是在保证排放指标可控的情况下做到“过程控制、终端治理”。通过提高设备管理、优化运行,最终实现企业的节能、减排任务,同时使效益最大化。


 
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