燃煤電廠脫硫設備運行中存在的問題及優化
分析煙氣濕法脫硫系統結垢、腐蝕、磨損、泄漏及堵塞等常見問題，提出有效減少設備故障的措施，并提出只有改善設備管理、優化運行，才能保證脫硫系統高效、穩定地運行，最終實現企業節能、減排、效益最大化。
“十一五”期間火電機組脫硫設備快速普及，但工程質量參差不齊，部分設施腐蝕、結垢以及磨損情況嚴重，難以勝任甚至無法持續正常運轉，技改勢在必行。同時，國家在“十三五”規劃中對節能減排提出新的目標要求，火電廠大氣二氧化硫、氮氧化物、粉塵排放濃度要達到燃氣輪機排放標準，以目前的脫硫工藝而言難以滿足。因此，針對脫硫設備及其運行參數做一些優化調整，以提高設備的安全性、穩定性是非常必要的。
1脫硫設備常見問題及解決方法
1.1設備腐蝕
腐蝕是脫硫設備面臨的第一大問題，尤其對于石灰石-石膏濕法脫硫工藝。腐蝕是相對金屬而言的，可分為以下類型：
①點蝕，即金屬表面出現細微的“銹孔”，腐蝕一般為縱深方向，最終導致鋼材穿透，氯離子對其的影響明顯；
②縫隙腐蝕，即在金屬焊接處、螺釘連接處出現細微縫隙，電解質進入形成電解池發生電化學腐蝕
③應力腐蝕，即在拉應力和氯離子腐蝕環境共同作用下，金屬的局部出現由表及里的裂紋;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)與金屬構件以較高速度相對運動而引起的金屬損傷。
目前脫硫系統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，為脫硫系統常使用的材質；904L能夠耐受很強的氯離子腐蝕和點蝕、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力腐蝕能力，因此設計時可用于減輕質量。
（2）使用非金屬材料，如玻璃鋼(FRP)，PP等。FRP是一種纖維加強型合成樹脂，具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲勞性，而且質量輕，可用作噴淋層管道等耐磨構件；PP材質具有很強的抗沖擊性，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壁的防腐涂層;橡膠內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用，主要看重的是它的防磨性較好。
1.2設備磨損
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。高流速也是增加磨損的原因。防腐層的磨損會加速設備腐蝕，在磨損和腐蝕的雙重作用下，設備的損壞速率將會大大增加。
脫硫設備的磨損和腐蝕相互交織，表現如下：
①葉輪的機械磨損和氣蝕；
②噴淋層噴嘴的機械磨損；
③攪拌器葉片的磨損，在機械磨損和腐蝕的雙重作用中，機械磨損占主要；
④管道襯膠的磨損經常發生在管道彎頭、石灰石供漿管、漿液循環泵大小頭。
使用耐磨材料，降低漿液固含量，保證煙氣流場均勻、穩定是防止磨損的主要方法。
1.3設備結垢
漿液中氯離子或亞硫酸鹽含量超標，容易導致脫硫設備容器或管道內壁結垢，嚴重時影響設備正常運行。結垢最嚴重的部位一般是濾液水系統和旋流器稀漿管道，以及一些漿液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多個電廠真空泵內結垢導致真空泵皮帶損壞。
控制氯離子含量(加強廢水排放)、降低漿液pH值(促進亞硫酸根氧化)、及時脫水(防止石膏過飽和)可以有效降低結垢程度。
1.4設備泄漏
由腐蝕、磨損導致的設備或管道穿孔泄漏，表現為漏煙、漏氣(汽)、漏漿、漏水、漏油、漏粉(石灰石與石膏粉)。脫硫介質為石灰石漿液或石膏漿液，一旦設備發生泄漏，會對環境及設備產生較大的污染。采用耐磨防腐材質，做好防泄漏試驗是避免泄漏的有效措施。
1.5設備堵塞
1.5.1除霧器堵塞
造成除霧器堵塞的主要原因是：
①設備選型不合理，當設計存在偏差，實際煙氣流速過高時，除霧器無法達到設計的除霧效果，導致堵塞；
②除霧器沖洗裝置的設計、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計要求范圍內；
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，逐漸形成結垢堵塞GGH；
②脫硫裝置運行時，吸收塔運行液位過高，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結垢堵塞；
③GGH吹灰方式不當會造成積灰堵塞，如采用壓縮空氣吹灰而吹灰蒸汽參數不符合要求，高壓水吹灰沒有及時投入，吹灰頻率不夠等；
④脫硫GGH設計不合理，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GGH的積灰、結垢有影響；
⑤吸收塔除霧器和噴淋層設計布置不合理，造成吸收塔內流場分布不均，或者吸收塔設計的流速過快，如煙氣流經吸收塔時，流量大攜帶能力增強，會造成煙氣攜帶較多石膏液滴進入GGH，逐漸造成GGH積灰堵塞。
GGH的堵塞控制是一項綜合性的工作，包括設計和設備的優化、運行的優化和設備的日常維護等，其中運行優化和加強設備的維護尤為重要，保證煙塵不超標、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計要求范圍內，避免大量煙氣粉塵進入脫硫裝置，造成GGH積灰堵塞；
②嚴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嚴格控制脫硫裝置運行參數在要求范圍內，包括吸收塔pH值、吸收塔液位等，制訂預防吸收塔起泡的相關措施并嚴格執行；
④在脫硫系統啟動時，建議盡量縮短啟動漿液循環泵與增壓風機的時間間隔，防止吸收塔漿液進入GGH；
⑤強化GGH吹灰管理，嚴格按照GGH廠家的要求進行吹灰，先吹下部，再吹上部，保證吹灰蒸汽品質，蒸汽吹灰前保證疏水溫度在260℃以上；
⑥改進噴淋層、除霧器系統的設計，合理布置除霧器選型和噴嘴，保證吸收塔噴淋區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設計流速不合理、自流管道傾斜度不夠，造成漿液沉積、結垢，進而引起堵塞；
②塔壁或者管道內壁內襯物脫落、檢修施工遺留物等造成管道堵塞；
③機組負荷低、吸收塔入口二氧化硫濃度低時，某一層噴淋層長期停止運行，漿液倒灌沉積、結垢，造成管道堵塞；
④閥門關閉不嚴，泄漏漿液沉積、結垢，導致管道堵塞。
防止管道堵塞的主要措施是：
①設計流速不能過低，管徑不能過細，自流管道傾斜度要足夠，必須設置沖洗水，避免造成漿液沉積、結垢；
②控制內襯施工工藝，避免局部沖刷，減少塔壁或者管道壁內襯物脫落；
③加強檢修后的現場清理；
④設置必要的濾網，避免因異物造成管道堵塞；
⑤機組負荷低、吸收塔入口二氧化硫濃度低時，實行噴淋層定期輪換停投，避免因漿液長期倒灌沉積、結垢，造成管道堵塞；
⑥清理內漏閥門，避免因泄漏漿液的沉積、結垢造成管道堵塞。
2脫硫工藝優化
2.1脫硫系統設計優化
（1）取消增壓風機和GGH，消除增壓風機在壓力控制方面給主機帶來的風險;避免GGH運行中出現的堵塞問題，同時也降低脫硫系統的電耗。
（2）除霧器安裝應考慮檢修和人工機械除垢的方便性，增加各級除霧器之間的空間，利于停機沖洗。
（3）提高沖洗水和冷卻水的水質，控制水的氯離子含量、含固量、硬度等，控制值越低越好。
（4）設計入口煙道事故噴淋洗滌水回收利用或處置方案(目前為循環使用，只起到了降溫的作用)。
（5）泵采用無水機封和氧化鋁陶瓷葉輪，減少機封損壞率，消除機封水系統的結垢堵塞，延長葉輪的使用壽命。
（6）廣泛采用碳化硅、FRP代替橡膠襯里和作為非承載結構，強腐蝕區采用904L貼襯防腐。
2.2運行優化
2.2.1加強6個調整
①增壓風機的調整。在鍋爐負荷變化時，通過增壓風機入口信號，調節動(靜)葉角度維持正負壓，保證風機正常運行。增壓風機動(靜)葉控制應禁止隨意解除自動。
②濕磨機的調整。保持料、水的合適比例，隨著漿液細度、電流的變化，調整加鋼球的時間和質量。
③漿液罐液位的調整?？刂剖沂瘽{液箱補充水，控制漿液濃度。維持所有坑、箱、罐液位至規定范圍，以保證系統的可運行，同時杜絕跑、冒、滴、漏情況發生。
④吸收塔液位的調整。通過吸收塔液位的調節，維持吸收塔的水平衡，保證吸收塔液氣接觸空間。
⑤給漿量調整。通過調節給漿量，維持吸收塔pH值，營造合適的反應環境。
⑥真空皮帶機的調整。通過含水量的變化調整石膏的厚度和皮帶的速度，以維持石膏品質。
2.2.2嚴格控制關鍵參數
脫硫系統的關鍵參數有吸收塔漿液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。嚴格控制這些參數，做到控制值絕不超限。
石灰石密度應控制在25%-30%，過低的密度會導致供漿量增大，系統水平衡不易控制;過高的密度不僅會增加設備的磨損，還會降低石灰石利用率。保持吸收塔漿液pH值穩定在5.0～5.6范圍內，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，減輕磨損堵塞和設備負載。吸收塔液位是維持和檢驗脫硫系統水平衡的重要參數，經驗表明，控制液位穩定在0.3m的范圍內波動是適宜的。除霧器堵塞程度和壓差呈正相關性，除霧器壓差控制得越低越好。定期排放脫硫廢水，降低系統氯離子含量和漿液雜質。
2.2.3開展有效的化驗監督
化驗監督就像“體檢”，能夠有效地反饋運行狀態，指導運行調整。脫硫的化驗監督項目相對較多，主要有石灰石成分化驗、吸收塔漿液成分化驗、石膏成分化驗、旋流器漿液成分化驗、工藝水成分化驗、垢成分化驗。
化驗時取樣要有代表性，不僅取樣部位要有代表性，而且取樣時間(對應的工況)也要有代表性。例如脫硫結垢成分化驗可選取吸收塔底部、入口煙道、除霧器、噴淋層等不同部位的樣本。總之，化驗監督一定要反映系統運行的整體真實情況。
2.2.4探索建立計算機優化控制
優先使用計算機優化控制作為運行的基本調整依據，逐漸減少對人為經驗的依賴。探索建立脫硫系統的供漿量調節、氧化風量調節、脫硫效率調節(出口濃度調節)的計算機優化控制作為實際調整的參考。
例如：氧化風量調節可根據當前時間點前1h工況和后1h工況(根據入口硫分、負荷預測)，以煙氣量、脫出二氧化硫量(依據脫硫效率或年度限值)、煙氣含氧量、氧化風機額定出力等作為函數自變量，計算出需要的氧化空氣量，指導運行人員調整氧化風機運行數量；脫硫效率調節亦可根據當前時間點前1h工況和后1h工況，以設定脫硫效率、
排放濃度值、漿液pH值、入口硫分、煙氣量等作為函數自變量，計算出所需要的液氣比，指導運行人員調整循環泵運行組合。
2.3設備維護優化
設備維修的目的是為了保持設備長期穩定的運行，目前設備維修方式主要還是事后維修、定期維修(包括等級檢修)。要建立合理的維修方式，防止不修、欠修、過修。以點檢定修制為實施手段，使運行、檢修、物資三位一體，加強設備運行過程的診斷監督。
2.3.1落實和強化點檢定修制
制定脫硫特有設備檢查與檢修標準，例如防腐損傷容限評價標準、防腐施工標準、除霧器檢查標準等。主要依據精密儀器，輔以實踐經驗開展設備診斷。
設備點檢管理建立五層防護體系：
①運行班組以發現明顯的故障或異常為主；
②維護班組按照專業分工以發現設備特定部件的隱蔽性缺陷為主；
③維護單位專工以精密點檢和技術診斷為主；
④項目公司專工以分析設備劣化傾向、檢修計劃、物資準備為主；
⑤特許公司主管、專工以評價項目公司設備管理結果和提供特定專業技術支持為主。把定期檢驗、試驗擺在更加突出的地位，把隱患、缺陷暴露在萌芽或初始階段，做到有計劃有預案地應對設備故障或異常。
建立設備點檢、設備管理臺賬。從缺陷分析、備件使用、維修后評價、維修成本分析等方面實現設備的可控、可靠。注重運行數據的統計、分析，例如除霧器沖洗參數統計分析、工藝水使用分布分析、漿液循環泵運行參數統計分析、循環泵組合方式與脫硫效率變化分析等，增強運行人員在設備管理中的先導作用。
2.3.2加強檢修質量控制和過程管理
根據設備老化規律，加強檢修管理。從檢修周期(間隔時間)、檢修工期、檢修項目、檢修工藝、檢修質量控制標準、檢修費用投入等方面入手，做好設備檢修工作，保持設備健康狀況水平。
2.4工藝技術及設備優化
采用新設備、新技術、新工藝。選擇可靠性更高的設備，如選用直聯循環泵，去掉減速機環節，徹底消除減速機潤滑冷卻等帶來的一些問題;選用陶瓷葉輪代替金屬葉輪，延長葉輪使用壽命;選用磁力攪拌器解決攪拌器機封泄漏問題；漿液管道用碳化硅防腐代替襯膠防腐，提高防磨水平，延長使用壽命等。
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環保行業是高能耗、高物耗的綠色行業，隨著國家對環保的重視，環保設備管理及運行優化工作已經成為每個電廠的工作重點。在日趨嚴峻的環保壓力面前，為使企業效益最大化，除了對環保設備進行提效改造外，最根本的就是在保證排放指標可控的情況下做到“過程控制、終端治理”。通過提高設備管理、優化運行，最終實現企業的節能、減排任務，同時使效益最大化。