陳海永，王小芳

（1.中煤華晉集團晉城熱電有限公司，山西 晉城 048000；2.晉控電力山西工程有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

目前燃煤火力發(fā)電廠石灰石—石膏濕式煙氣脫硫系統(tǒng)采用抑制氧化的方式運行或強制氧化工藝[1]，合理設(shè)計和正確操作通?？梢员苊馕账?nèi)結(jié)垢現(xiàn)象。強制氧化裝置普遍采用固定式空氣噴霧器FAS（fixed air sparger）、攪拌器與空氣噴槍組合式ALS（agitater air lance assemilies）2種方式。FAS是在吸收塔內(nèi)的一定深度（通常大于3 m）或在吸收塔內(nèi)的底部，在整個吸收塔截面上均布若干根布氣主管，在主管上開噴氣孔或在主管上裝分支管，使噴嘴分布更均勻。FAS與ALS相比，氧化空氣噴管口徑較小，塔內(nèi)布置復(fù)雜，發(fā)生氧化風(fēng)管堵管的可能性較大。維持漿液中足夠的氧量，有利于亞硫酸鹽的轉(zhuǎn)換，提高脫硫效率，也是有效防止吸收塔和石膏漿液管道CaCO3垢物形成的關(guān)鍵所在[2-3]。相反，氧化率下降，漿液中可溶性亞硫酸鹽的濃度增大，導(dǎo)致脫硫效率、石灰石利用率下降，嚴重時，使得石膏脫水困難，致使吸收塔密度得不到良好控制，影響脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[4-6]。

該電廠煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法工藝，吸收塔內(nèi)布置采用德國魯奇公司漿池分離器技術(shù)，用占漿池斷面2/3的分隔管，將漿池分成上下相同的兩部分。塔內(nèi)氧化分支管布置在分隔管之間，上部分為5.74 m深的氧化區(qū)，下部分為7.26 m深的中和區(qū)。該系統(tǒng)自超低排放改造投運2年多來，數(shù)次發(fā)生氧化風(fēng)量降低，脫硫效率降低，石膏脫水困難，甚至因憋壓運行造成氧化風(fēng)機設(shè)備損壞、氧化風(fēng)管及其支架斷裂[7]事件。氧化風(fēng)系統(tǒng)是否能維持良好運行成為環(huán)保工作的關(guān)鍵一環(huán)?；诖?，本文以該電廠實施了超低排放改造的300 MW燃煤機組脫硫系統(tǒng)為對象，根據(jù)氧化風(fēng)系統(tǒng)運行參數(shù)分析判斷風(fēng)管堵塞狀況，優(yōu)化系統(tǒng)，制定了處理對策，并將風(fēng)管堵塞處理前后的脫硫系統(tǒng)運行參數(shù)進行了分析對比。

1 電廠煙氣脫硫系統(tǒng)概況

該電廠300 MW機組采用亞臨界自然循環(huán)燃煤機組，設(shè)計及校核煤種均為無煙煤。煙氣脫硫采用單塔雙循環(huán)高效脫硫技術(shù)，1爐1塔，2臺吸收塔共用1套石灰石漿液制備系統(tǒng)及1套石膏脫水系統(tǒng)。脫硫吸收塔設(shè)置5臺漿液循環(huán)泵，采用脈沖懸浮泵塔攪拌方式，氧化風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置2臺多級離心鼓風(fēng)機，采用FAS的強制氧化裝置，由吸收塔內(nèi)部布置在7根DN1 000 mm漿池分離管之間的6根管網(wǎng)式氧化空氣管及外部氧化風(fēng)相應(yīng)的管道、閥門組成。

氧化風(fēng)母管為DN450 mm的管道，分支管則為DN200 mm的管道，材質(zhì)為2205不銹鋼，在吸收塔外部分支管自17.74 m高度接入母管，下降至7.26 m后伸入至吸收塔內(nèi)部漿池里。吸收塔內(nèi)部每根分支管上在管道兩側(cè)45°（塔底板方向為0°）均勻布置2排直徑9 mm的氧化風(fēng)孔，風(fēng)孔間隔120 mm，直至尾部噴槍處。

2 氧化風(fēng)系統(tǒng)異常狀況

該電廠脫硫系統(tǒng)超低排放技改后投入運行，脫硫吸收塔液位控制在13.0 m，氧化風(fēng)機入口在開度50時，氧化風(fēng)機電流為63 A，氧化風(fēng)機出口壓力為80 kPa，風(fēng)量達到15 000 m3/h，參數(shù)保持穩(wěn)定。經(jīng)運行一段時間后，出口壓力逐漸上升、風(fēng)量逐漸下降，僅3個月風(fēng)機的出口壓力就已增大至100 kPa，風(fēng)量下降至9 000 m3/h，且持續(xù)下降，直至7 000 m3/h，電流下降至45 A（如表1所示），此時氧化風(fēng)機震動已明顯上升，超出規(guī)定值。

表1 脫硫氧化風(fēng)機參數(shù)變化后運行100天參數(shù)表

切換氧化風(fēng)機后，氧化風(fēng)量、風(fēng)機運行電流、出口壓力無明顯變化；檢查風(fēng)機、電機本體無故障；氧化風(fēng)母管加濕水投運正常。在此期間增加氧化風(fēng)機入口調(diào)節(jié)閥開度，氧化風(fēng)量及運行電流短暫上升，短暫運行后持續(xù)下降。對氧化風(fēng)6根分支管測溫，其中2根存在溫度明顯低于其他分支管溫度，綜合分析判斷溫度低的氧化風(fēng)分支管堵塞。

隨著氧化風(fēng)流量逐漸降低，使吸收塔內(nèi)部漿液品質(zhì)惡化，石膏含水量增大，無法進行脫水工作，造成吸收塔密度逐漸增大，脫硫效率持續(xù)下降。

3 原因分析

通過現(xiàn)場調(diào)研分析，在運行期間排除了氧化風(fēng)機入口濾網(wǎng)、風(fēng)機本體以及氧化風(fēng)母管加濕水方面的問題。在機組檢修期間，排空吸收塔內(nèi)部漿液，對氧化風(fēng)分支管進行切割檢查分析。

3.1 對吸收塔內(nèi)部水平氧化風(fēng)分支管的檢查分析

將吸收塔內(nèi)部水平氧化風(fēng)分支管切割，氧化風(fēng)管道內(nèi)未出現(xiàn)“濕—干”結(jié)垢現(xiàn)象，但在氧化風(fēng)管伸入吸收塔側(cè)管道內(nèi)部存有軟垢以及硬化的片狀垢層[8]，通過測量及調(diào)研分析造成此現(xiàn)象的主要因素有以下兩個方面。

3.1.1 安裝與設(shè)計原因

FAS布置氧化風(fēng)管網(wǎng)長期浸泡在吸收塔漿池內(nèi)，并有相當(dāng)長的水平管道。經(jīng)測量塔內(nèi)水平管道水平度，發(fā)現(xiàn)氧化風(fēng)管伸入塔側(cè)略低于風(fēng)管尾部噴槍處。同時2排氧化風(fēng)孔設(shè)置在管道兩側(cè)45°，管道正下方未設(shè)置。氧化風(fēng)機停運后，將吸收塔內(nèi)漿液排空，風(fēng)管內(nèi)的漿液一直無法流出，沉積在底部管壁上。

氧化風(fēng)系統(tǒng)未設(shè)計沖洗水，當(dāng)漿液沉積在風(fēng)管道內(nèi)時，無法沖洗，造成漿液長時間滯留在風(fēng)管內(nèi)。

3.1.2 檢修期間檢查不徹底

吸收塔內(nèi)氧化風(fēng)管位于7.26 m高空，未對氧化風(fēng)管伸入塔側(cè)進行切割檢查，未發(fā)現(xiàn)風(fēng)管內(nèi)部沉積漿液，導(dǎo)致漿液沉淀長期附著在管壁上，并逐漸堵塞氧化風(fēng)孔，致使氧化風(fēng)量降低，出現(xiàn)氧化不充分的現(xiàn)象，加劇垢層逐漸擴大，甚至堵塞整根氧化風(fēng)分支管。

3.2 吸收塔外部垂直氧化風(fēng)分支管的檢查分析

將吸收塔內(nèi)部水平氧化風(fēng)分支管堵塞的垢清理干凈，向吸收塔內(nèi)注漿，啟動氧化風(fēng)機檢查漿液鼓泡及風(fēng)量情況。氧化風(fēng)量由7 000 m3/h增加11 000 m3/h，但仍未達到設(shè)計值，塔內(nèi)部分分支管漿液鼓泡不佳，甚至部分區(qū)域漿液無鼓泡現(xiàn)象。

將吸收塔外部氧化風(fēng)分支管自17.74 m高度接入母管接口處切割檢查，發(fā)現(xiàn)分支管與母管連接接口處存在嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象。通過調(diào)查分析造成此現(xiàn)象的主要因素有以下3個方面。

3.2.1 工藝水水質(zhì)差

氧化風(fēng)加濕水來自脫硫工藝水，脫硫工藝水取自廠區(qū)處理后的工業(yè)廢水、生活污水以及城市中水，脫硫工藝水存在短期水質(zhì)不合格現(xiàn)象（如表2所示）。由于工藝水水質(zhì)硬度過大，在加濕水將氧化風(fēng)溫由130℃降至30℃過程中會不斷形成水垢，并黏附在風(fēng)管拐彎或變徑處，即分支管與母管接口處，尤其是當(dāng)氧化風(fēng)分支管在吸收塔內(nèi)部堵塞，此根分支管不通風(fēng)時，更易在分支管接口處造成堵塞。

表2 設(shè)計水質(zhì)與實際使用水質(zhì)對比

3.2.2 離心式氧化風(fēng)機運行方式原因

離心式氧化風(fēng)機共用一根母管，單臺風(fēng)機功率可達710 kW，為避免風(fēng)機憋壓，切換方式采用先停后啟，并且在機組短期停運時，為降低廠用電，在吸收塔漿液未進行排空的情況下，停運氧化風(fēng)機運行，致使?jié){液中熱蒸汽返回分支管并吸附在分支管接口處，日積月累造成結(jié)垢現(xiàn)象。

3.2.3 安裝原因

外部氧化風(fēng)分支管接入母管接口處，分支管伸入母管段過長，出現(xiàn)渦流現(xiàn)象。部分加濕水被攔截在母管與分支管連接接口處。加濕水的液滴水垢、氧化風(fēng)機全部停運后熱漿液蒸汽吸附在過長分支管部分，造成管道結(jié)垢堵塞。

4 防止氧化風(fēng)管堵塞的對策

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，本著從脫硫系統(tǒng)內(nèi)小范圍著手，并盡可能降低成本的觀點出發(fā)，針對吸收塔塔內(nèi)水平管道以及塔外垂直管道不斷結(jié)垢的現(xiàn)象，制定相應(yīng)的處理對策。

4.1 調(diào)整塔內(nèi)氧化風(fēng)管水平度并增加風(fēng)孔

利用機組檢修期間，一方面要降低吸收塔內(nèi)風(fēng)管尾部噴槍高度，使氧化風(fēng)管伸入塔側(cè)高于風(fēng)管尾部噴槍側(cè)，這樣可以減少結(jié)垢現(xiàn)象的出現(xiàn)；另一方面，一定要在吸收塔內(nèi)部每根分支管正下方增加一排直徑9 mm的氧化風(fēng)孔，可大大減少吸收塔漿液排空后氧化風(fēng)管內(nèi)漿液殘留量。

4.2 增加吸收塔水平管道沖洗水及分支管壓力表

一方面，在吸收塔外部下降至7.26 m氧化風(fēng)分支管上接入沖洗水管道，當(dāng)機組檢修排空漿液以及機組短期停運啟動前，用接入的沖洗水管道對塔內(nèi)水平氧化風(fēng)分支管進行沖洗，以免這些管道內(nèi)還留有水垢；另一方面，在每根氧化風(fēng)分支管上加裝壓力表，并將這些新加裝的壓力表列入正常巡檢項目，以監(jiān)測各分支管風(fēng)壓，作為判斷管道堵塞情況的依據(jù)。當(dāng)通過壓力表判斷分支管堵塞時及時對堵塞管道進行沖洗。

4.3 加強運行和檢修期間異常參數(shù)的檢查及分析

運行期間，當(dāng)氧化風(fēng)流量降低時，一定要及時分析具體原因，在為檢修提供依據(jù)的基礎(chǔ)上，盡量縮短氧化風(fēng)機全停時間；檢修期間，要著重對風(fēng)壓低的分支管進行認真仔細的檢查，必要時進行割管徹底檢查。

4.4 切除分支管伸入母管過長部分并增加檢修孔

利用停機期間，一方面盡快切除分支管伸入母管段過長的部分，避免再次因為分支管伸入母管過長而出現(xiàn)渦流現(xiàn)象；另一方面，一定要在此處增加檢修孔，便于檢修及檢查。自切除分支管伸入母管段過長部分后，分支管與母管接口處結(jié)垢現(xiàn)象明顯減少，設(shè)備運行正常。

5 執(zhí)行后運行效果

自對策執(zhí)行以后，氧化風(fēng)管未發(fā)生堵塞現(xiàn)象，脫硫氧化風(fēng)系統(tǒng)保持最佳狀態(tài)運行。氧化風(fēng)量達到設(shè)計值，吸收塔漿液氧化充分，漿液品質(zhì)逐漸改善，保證了脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、環(huán)保運行，具體運行參數(shù)對比如表3所示。

表3 機組滿負荷情況下對策執(zhí)行前后的運行參數(shù)對比表

6 結(jié)束語

本文研究結(jié)果表明，運行期間根據(jù)氧化風(fēng)分支管壓力對氧化風(fēng)分支管沖洗，清理變徑及拐彎處水垢；檢修期間，檢查處理分支管以及風(fēng)孔堵塞，可以有效避免氧化風(fēng)管結(jié)垢堵塞現(xiàn)象。本文經(jīng)驗在節(jié)能與環(huán)保方面具有積極意義，可供有類似問題的電廠借鑒。