石灰石-石膏濕法工藝是我國目前煙氣脫硫裝置的主流工藝。根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果,截止2007年底,投運(yùn)或已簽訂合同的煙氣脫硫工程,其工藝技術(shù)仍以石灰石-石膏濕法為主,占90%以上。如不作特別說明,本文中提到的濕法煙氣脫硫裝置均指石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。
由于某些原因,我國濕法煙氣脫硫裝置的投運(yùn)率一直偏低。2008年第一季度投入運(yùn)行的脫硫裝置容量約1億千瓦,占煙氣脫硫設(shè)施裝機(jī)總?cè)萘康?7%。而在投運(yùn)的裝置中,又由于各種因素導(dǎo)致裝置運(yùn)行中出現(xiàn)較多問題,部分問題甚至影響到系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,導(dǎo)致系統(tǒng)退出或間斷運(yùn)行,不能實現(xiàn)真正意義上的投運(yùn)。在當(dāng)前日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下,國家加強(qiáng)了環(huán)保執(zhí)法力度,加大煙氣脫硫設(shè)施運(yùn)行在線監(jiān)管和就地檢測,脫硫裝置的運(yùn)行問題與環(huán)保監(jiān)管之間的矛盾將顯得更加突出,如何保證脫硫裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行是脫硫行業(yè)目前亟待解決的重要課題。
1、系統(tǒng)設(shè)計
目前國內(nèi)煙氣脫硫工程的建設(shè)一般采取由脫硫公司進(jìn)行EPC總承包的形式,設(shè)計是整個工程的源頭,也是保證裝置能安全、穩(wěn)定運(yùn)行最重要的環(huán)節(jié)。任何設(shè)計失誤、考慮不周或系統(tǒng)參數(shù)選擇不當(dāng)都將影響系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
1.1氧化系統(tǒng)
目前有石膏脫水系統(tǒng)的脫硫裝置普遍采用強(qiáng)制氧化的方式,將石膏漿液內(nèi)的亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣,亞硫酸鹽氧化程度是濕法脫硫裝置強(qiáng)制氧化工藝重要的控制參數(shù)。一個設(shè)計良好的脫硫系統(tǒng),強(qiáng)制氧化程度應(yīng)接近100%部分脫硫裝置氧化裝置設(shè)計不合理,氧化空氣分布不均勻,或由于過于側(cè)重降低投資成本而將氧化風(fēng)機(jī)容量和氧化區(qū)的體積設(shè)計得偏小,導(dǎo)致裝置內(nèi)會發(fā)生大量結(jié)垢、垢塊堵塞噴嘴、卡住蝶閥、堵塞小口徑管道或結(jié)垢使流道面積減小的現(xiàn)象。這些將引起故障頻發(fā)、事故停機(jī)或降低出力。此外,亞硫酸鈣氧化不充分還將影響脫硫效率、石灰石利用率和石膏品質(zhì)等系統(tǒng)性能,會導(dǎo)致石膏品質(zhì)下降、脫水機(jī)不能正常工作等一系列問題,影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。"在系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)該充分考慮機(jī)組特性、煙道漏風(fēng)率、煤種硫份、當(dāng)?shù)卮髿鈮?、?dāng)?shù)仄骄鶜鉁亍⒀趸諝獾牧鲃有?、氧化空氣的利用率等多種因素的影響,進(jìn)行合理設(shè)計
1.2漿液中Cl-濃度及廢水排放
FGD漿液中氯化物來源于燃煤、工藝補(bǔ)水和吸收劑。一般石灰石中、工藝水中氯含量較少,F(xiàn)GD漿液中大部分氯化物來源于燃煤。
在正常運(yùn)行工況下,漿液中氯化物的濃度是穩(wěn)定的。漿液中的Cl-濃度對FGD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的選擇有很大的影響。高濃度的Cl-濃度還影響脫硫效率和石灰石利用率,石膏中可溶性氯化物含量過高將影響石膏綜合利用價值。
在設(shè)計中必須針對燃料、水質(zhì)、吸收劑品質(zhì)、系統(tǒng)運(yùn)行方式以及裝置內(nèi)漿液接觸的設(shè)備、材料特性確定合適的Cl-濃度,并設(shè)計處理容量合適、工藝完善且便于運(yùn)行維護(hù)的廢水排放系統(tǒng),以確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和達(dá)到性能指標(biāo)。
1.3系統(tǒng)防腐、防磨損設(shè)計
設(shè)備、材料的腐蝕、磨損是影響濕法脫硫的常見問題,也是影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要原因。造成腐蝕及磨損的因素主要有煙氣中及漿液中的硫化物﹑氯化物、漿液介質(zhì)等。因此在設(shè)計中應(yīng)考慮防腐、防磨損措施。
在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn),由于設(shè)計及選材不當(dāng),經(jīng)常有裝置內(nèi)玻璃鱗片襯里、橡膠襯里沖刷過快導(dǎo)致脫落,造成罐體、泵、管道、閥門等腐蝕、磨損加快,影響系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
為防止及解決以上由于腐蝕、磨損出現(xiàn)的運(yùn)行問題,必須進(jìn)行合理的防腐蝕(磨損)設(shè)計,防腐蝕(磨損)設(shè)計包括防腐(磨損)結(jié)構(gòu)設(shè)計和防腐(磨損)材料選擇。
1.4系統(tǒng)防堵塞、結(jié)垢設(shè)計
結(jié)垢和堵塞是濕法脫硫工藝中最嚴(yán)重的問題,可造成吸收塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器甚至換熱器結(jié)石膏垢。嚴(yán)重的結(jié)垢將會造成壓損增大,設(shè)備堵塞,因此堵塞、結(jié)垢是濕法脫硫裝置事故停機(jī)最常見、最主要的原因。堵塞、結(jié)垢是普遍存在的問題,基本無法完全避免,但可以通過合理設(shè)計,減少系統(tǒng)堵塞、結(jié)垢情況的發(fā)生,降低對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。以下介紹一些比較常見的堵塞、結(jié)垢現(xiàn)象,在設(shè)計中務(wù)必引起重視,避免此類問題的發(fā)生。
1.5防冰凍設(shè)計
在我國北方,由于冬季氣溫低,應(yīng)按規(guī)范要求采取保溫措施。如果保溫、防凍設(shè)計不完善,尤其是伴熱設(shè)計不當(dāng),F(xiàn)GD裝置容易出現(xiàn)結(jié)冰和凍結(jié)現(xiàn)象。漿液管道和水管道在氣溫極其低下的夜間極易發(fā)生凍結(jié),堵塞管路,嚴(yán)重威脅FGD裝置的安全運(yùn)行。
為防止以上現(xiàn)象,應(yīng)進(jìn)行合理的保溫、防凍設(shè)計,如沿管道敷設(shè)保溫層、伴熱帶等。間歇運(yùn)行的泵、管道及管件更要注意保溫。增壓風(fēng)機(jī)稀油站也應(yīng)設(shè)計防凍措施,保證稀油站的投運(yùn)和增壓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。對系統(tǒng)管路應(yīng)針對防凍薄弱處加強(qiáng)防凍設(shè)計,比如易形成死區(qū)的管段,排空不暢的管道,小管徑且走向復(fù)雜的管段,在場地條件許可以及投資容許的范圍內(nèi)盡量設(shè)計在室內(nèi)。
1.6熱工儀表設(shè)計
裝置中的熱工儀表是整套系統(tǒng)的"窗口",是運(yùn)行人員的"眼睛",其數(shù)據(jù)即時反應(yīng)設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。良好的儀表設(shè)計是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。
2、設(shè)備質(zhì)量及施工質(zhì)量
2.1設(shè)備質(zhì)量
脫硫裝置的安全、穩(wěn)定、高效率運(yùn)行必須保證運(yùn)行工況的穩(wěn)定,而運(yùn)行工況的穩(wěn)定是以各主、輔設(shè)備的可靠運(yùn)行為前提。資料分析表明,目前國內(nèi)濕法脫硫裝置運(yùn)行中存在的最大問題是設(shè)備質(zhì)量問題。由于脫硫工程總承包利潤的下降,承包商在采購設(shè)備時,往往采用最低價中標(biāo)的方式,導(dǎo)致一批價格低、質(zhì)量差的設(shè)備進(jìn)入脫硫裝置,設(shè)備性能不能得到保證,同時增大投資及能耗。
(1)漿液泵
漿液泵運(yùn)行介質(zhì)一般是50°左右的漿液,常發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,由于汽蝕及磨損的聯(lián)合作用,加上葉輪葉片材質(zhì)不合適及制造質(zhì)量不過關(guān),出現(xiàn)葉輪損壞,經(jīng)拆下檢查,葉片上出現(xiàn)大量的小坑洼,嚴(yán)重影響了泵的正常運(yùn)行。機(jī)械密封和減速機(jī)等附件存在質(zhì)量問題也是常見現(xiàn)象。其中機(jī)械密封損壞使得泵漏(噴)漿是最常見的問題,導(dǎo)致泵無法連續(xù)運(yùn)行。由于減速機(jī)的質(zhì)量問題,在冷卻系統(tǒng)正常投運(yùn)的前提下,循環(huán)泵減速機(jī)在運(yùn)行中溫度偏高,在冬天溫度也會經(jīng)常升到報警溫度甚至引起循環(huán)泵連鎖停機(jī),導(dǎo)致系統(tǒng)保護(hù)退出等。
(2)閥門
閥門的作用是對管路介質(zhì)的流動進(jìn)行控制,通過截斷或調(diào)節(jié)流量實現(xiàn)介質(zhì)的隔離或輸送。其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。然而,由于大多數(shù)國產(chǎn)閥門本身質(zhì)量還存在一定問題,加上大多數(shù)承包商對此重視程度不夠,采購的閥門質(zhì)量不能令人滿意,閥門內(nèi)漏、外漏、卡澀打不開、開關(guān)不到位等問題嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
(3)攪拌器
吸收塔攪拌器為側(cè)進(jìn)式攪拌器,主要問題是機(jī)封不嚴(yán)密,漏漿現(xiàn)象常有發(fā)生。頂入式攪拌器絕大多數(shù)為國產(chǎn)設(shè)備,運(yùn)行存在的主要問題是減速機(jī)軸承箱漏油和電機(jī)軸承溫度高,其原因主要是國內(nèi)攪拌器的減速機(jī)多采用擺線針輪形式,該形式減速機(jī)加工精度低,密封效果差,運(yùn)行中異產(chǎn)生漏油、溫度升高等現(xiàn)象。
還有其他設(shè)備質(zhì)量問題,此處由于篇幅有限,不再一一闡述。為減少以至消除設(shè)備質(zhì)量問題對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的不利影響,須從源頭解決此問題。為此,須從設(shè)備招標(biāo)方面嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),優(yōu)先選擇質(zhì)量優(yōu)、業(yè)績多、服務(wù)好的設(shè)備供應(yīng)商,在此基礎(chǔ)上再兼顧價格因素。設(shè)備在工程制造過程中,要根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)造,包括設(shè)備制造、性能驗收、出廠試驗等,并對設(shè)備的運(yùn)輸、保管、售后服務(wù)提出明確要求和加強(qiáng)監(jiān)督,避免因為質(zhì)量問題對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。
2.2施工質(zhì)量
由于脫硫工程建安費用的不斷下降,施工隊伍水平的參差不齊,導(dǎo)致大部分脫硫工程施工質(zhì)量不容樂觀,影響脫硫裝置運(yùn)行的施工問題主要有以下幾個方面。
(1)GGH安裝
GGH安裝質(zhì)量對設(shè)備及系統(tǒng)的安全運(yùn)行有重要影響。常見的問題有密封片安裝不嚴(yán)密,導(dǎo)致原、凈煙氣串風(fēng),加快GGH及煙道的腐蝕并造成系統(tǒng)脫硫效率下降。主軸安裝偏心,導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)時有異響,振動大。
(2)增壓風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵安裝
增壓風(fēng)機(jī)安裝精度和安裝質(zhì)量不過關(guān),運(yùn)行時發(fā)現(xiàn)X及Y方向振動較大,嚴(yán)重時候引起增壓風(fēng)機(jī)跳閘。循環(huán)泵也存在同樣的情況。某電廠一臺循環(huán)泵安裝時找正不理想,導(dǎo)致軸承溫升較快,后停機(jī)校正后消除了該問題。
(2)管道安裝
漿液管道安裝不按圖施工,管道不設(shè)坡度,改動管道走向及布置,導(dǎo)致運(yùn)行時管道經(jīng)常堵塞。施工單位為省材料費和工作量,部分管道不按照圖紙要求設(shè)置支吊架,造成管道振動過大,嚴(yán)重時候造成該系統(tǒng)無法投入。管道及設(shè)備法蘭處螺栓沒充分?jǐn)Q緊,運(yùn)行一段時間后,由于管道振動,介質(zhì)從法蘭密封處泄漏,影響系統(tǒng)運(yùn)行和現(xiàn)場文明生產(chǎn)。
(3)防腐施工
防腐施工質(zhì)量直接影響防腐襯里材料的防腐功能。施工質(zhì)量受氣候環(huán)境、工人水平、施工工具、管理組織等因素影響。有的脫硫裝置幾個月內(nèi)煙道、吸收塔內(nèi)玻璃鱗片大面積脫落,管道襯膠磨損露出管壁等,給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來極大的安全隱患。
為減少施工對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的影響,必須牢牢控制施工質(zhì)量。從招標(biāo)階段從嚴(yán)把關(guān),選擇水平過硬的施工隊伍。在現(xiàn)場施工中,充分發(fā)揮監(jiān)理和技術(shù)人員的作用,加強(qiáng)監(jiān)督,并要求施工隊伍加強(qiáng)組織管理力度,在充分消化圖紙的基礎(chǔ)上按圖施工,堅決杜絕不能滿足施工質(zhì)量要求的人員、工具參與施工,對施工組織方案嚴(yán)格評審,不符合安全、質(zhì)量要求的不予批準(zhǔn)等。通過各種措施,保證施工不影響系統(tǒng)運(yùn)行。
3、運(yùn)行管理及維護(hù)
脫硫裝置隨著使用年限的增加,在日常運(yùn)行中時常會出現(xiàn)各種問題。本文從以下四個方面就如何提升系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平,保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)、高效運(yùn)行進(jìn)行初步探討。
3.1系統(tǒng)運(yùn)行控制
系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的很多問題如石膏脫水困難,吸收塔液位波動大,脫硫效率低等問題可以通過在運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)視并及時調(diào)整系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)來解決。
3.2加大化學(xué)監(jiān)測力度
目前大部分電廠對脫硫裝置中介質(zhì)成分及性質(zhì)的化學(xué)監(jiān)測與分析重視不夠,無專門專用實驗室及化學(xué)分析儀器。由于對表計的校驗、維護(hù)、檢修等不夠及時,再加上表計本身質(zhì)量不過關(guān),大多數(shù)運(yùn)行中的脫硫裝置熱工儀表的故障率較高,很多儀表的顯示數(shù)據(jù)與裝置中的實際數(shù)據(jù)偏差較大,而脫硫運(yùn)行部門過于依賴熱工儀表測量的可靠性,等發(fā)現(xiàn)問題時,系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行已經(jīng)受到影響。由于無專用實驗室,還須委托外單位對相關(guān)介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析,影響了處理速度,對裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行不利。
為此,必須配備有專用實驗室和相關(guān)化學(xué)分析儀器,在日常運(yùn)行中加大脫硫裝置中各介質(zhì)的化學(xué)監(jiān)測力度,與相關(guān)儀表進(jìn)行比較,以判斷儀表數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確和儀表的工作狀態(tài),若儀表存在問題,應(yīng)及時檢修處理,避免影響系統(tǒng)運(yùn)行。加大化學(xué)監(jiān)測力度,定期對石膏漿液、石灰石漿液、石灰石品質(zhì)、石膏品質(zhì)等進(jìn)行分析,及時向運(yùn)行人員反饋分析結(jié)果,供運(yùn)行調(diào)整參考。