石灰石—石膏濕法脫硫裝置常見故障分析及處理

    國電康平發(fā)電有限公司2×600MW機(jī)組鍋爐為超臨界直流爐，每臺(tái)爐配備雙室五電場(chǎng)靜電除塵器，除塵效率大于99.83%，煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法脫硫，脫硫效率大于95%。整套脫硫裝置由多個(gè)系統(tǒng)組成，自2009年8月完成168h試運(yùn)以來，運(yùn)行情況總體良好，但在長期運(yùn)行過程中，也暴露出一些影響脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的常見故障。本文將針對(duì)這些故障進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出相應(yīng)的處理措施，以期為同類脫硫裝置的運(yùn)行維護(hù)提供參考。

    一、GGH轉(zhuǎn)子部件與固定部件刮卡故障

    （一）故障現(xiàn)象

    GGH在空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行正常，電動(dòng)機(jī)電流平穩(wěn)。但隨著機(jī)組負(fù)荷升高，電動(dòng)機(jī)電流出現(xiàn)周期性脈沖式升高，嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)因電流超過額定值而跳閘，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)被迫退出運(yùn)行。檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子徑向密封片有刮痕，環(huán)型旁路密封片撬起，轉(zhuǎn)子密封角鋼少部分有刮痕。

    （二）原因分析

    支撐軸承或?qū)蜉S承固定不牢固或強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致GGH轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生晃動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子直徑較大，軸承部位的輕微晃動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)子邊緣，就會(huì)產(chǎn)生較大的位移，使安裝在轉(zhuǎn)子邊緣的密封角鋼與固定部位發(fā)生刮碰。

    轉(zhuǎn)子角鋼表面車削不平，未處于同一水平面上，部分高出的部位在運(yùn)行時(shí)發(fā)生碰觸。

    機(jī)組升負(fù)荷過快。轉(zhuǎn)子部分面積較大，受熱不均勻，GGH轉(zhuǎn)子受熱后膨脹會(huì)發(fā)生反蘑菇狀變形，邊緣向上升起，溫升越快變形量越大，超過預(yù)留膨脹空間便會(huì)發(fā)生刮卡。

    施工質(zhì)量原因，GGH殼體部分位置的圓度不夠，距離轉(zhuǎn)子間隙過小，不能滿足轉(zhuǎn)子的徑向膨脹。

    設(shè)計(jì)原因，轉(zhuǎn)子距離旁路密封片和扇板的間距過小。為減少原煙氣向凈煙氣側(cè)的漏風(fēng)量，設(shè)計(jì)按理論值為23mm，而檢查摩擦部位，轉(zhuǎn)子邊緣最大膨脹量為40mm，這是轉(zhuǎn)子發(fā)生卡死的主要原因。

    轉(zhuǎn)子蓄熱片結(jié)垢積灰后阻力增加，原煙氣和凈煙氣的流動(dòng)形成側(cè)翻力，增大了轉(zhuǎn)子的晃動(dòng)，隨著GGH運(yùn)行時(shí)間的增長，刮卡現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。

    （三）處理措施

    重新調(diào)整支撐軸承和導(dǎo)向軸承支座，使轉(zhuǎn)子各部位的間隙相同，并對(duì)強(qiáng)度不夠的部位進(jìn)行加固。

    對(duì)轉(zhuǎn)子角鋼表面高度重新測(cè)量，確定基準(zhǔn)面后，重新車削，確保角鋼上下兩面分別處于同一水平高度。

    在機(jī)組升負(fù)荷時(shí)，充分考慮GGH的膨脹時(shí)間。GGH受熱時(shí)邊緣先向上隆起，隨著全部受熱后，邊緣再向下回落。因此，要緩慢加負(fù)荷，注意觀察電動(dòng)機(jī)電流，發(fā)現(xiàn)超流立刻停止加負(fù)荷，待GGH受熱均勻后再繼續(xù)加負(fù)荷。運(yùn)行調(diào)度應(yīng)全面考慮，不能只重視機(jī)組負(fù)荷而忽視脫硫設(shè)施。

    調(diào)整扇形板的高度，將轉(zhuǎn)子角鋼和扇形板之間的間隙調(diào)整為40mm，雖然這會(huì)增大漏風(fēng)量，降低脫硫效率，但為了保證GGH的正常運(yùn)行是必要的。

    雖然無法避免GGH蓄熱片結(jié)垢，但應(yīng)采取有效措施減少結(jié)垢和積灰，當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)清理。

    二、噴淋層噴嘴堵塞故障

    （一）原因分析

    部分噴淋層噴嘴堵塞后，漿液分布不均，對(duì)脫硫效率影響很大。主要原因如下：

    吸收塔漿液中存在大顆粒雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在運(yùn)行時(shí)通過漿液循環(huán)泵進(jìn)入噴淋層噴嘴。由于噴嘴為倒錐體，雜質(zhì)容易卡在噴嘴上，日積月累造成噴嘴堵塞。

    雜質(zhì)的產(chǎn)生途徑主要有：一是系統(tǒng)中殘留的工業(yè)垃圾；二是因操作控制的原因，系統(tǒng)紊亂積垢生成顆粒較大的雜質(zhì)；另外也存在襯膠管路損壞后，脫落的膠片被漿液帶入噴嘴。

    （二）處理措施

    在每次大小修后，徹底清理脫硫工藝系統(tǒng)，同時(shí)嚴(yán)格控制制漿系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)以及地坑排水至吸收塔的污染物，避免雜質(zhì)殘留在系統(tǒng)內(nèi)造成噴淋層噴嘴堵塞。

    提高鍋爐電除塵器的效率和可靠性，減少煙氣中的粉塵進(jìn)入脫硫工藝系統(tǒng)。

    運(yùn)行控制吸收塔漿液中石膏過飽和度最大不超過140%，避免積垢形成雜質(zhì)。

    選擇合理的pH值運(yùn)行，漿液的pH值對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢的影響程度較高。漿液的pH值高，有利于堿性溶液與酸性氣體之間的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)脫除SO?有利，但對(duì)脫硫的氧化會(huì)起抑制作用。適當(dāng)降低并保持相對(duì)穩(wěn)定的pH值，可以抑制H?SO?分解為SO??3，使反應(yīng)物大多為易溶性的Ca(HSO?)?，從而減輕系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢傾向。同時(shí)，要保證吸收塔漿液的充分氧化，避免形成積垢。

    定期向吸收劑中加入添加劑，如鎂離子、乙二酸等，以緩解垢物的生成。

    在長期低負(fù)荷的情況下，不要長期停運(yùn)噴淋層，應(yīng)定期切換，防止煙塵及石膏附著在噴嘴上造成噴嘴堵塞。

    檢修時(shí)對(duì)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)處理。

    三、漿液循環(huán)泵機(jī)械密封經(jīng)常損壞故障

    （一）易損原因

    漿液是容易沉淀的物質(zhì)，當(dāng)漿液進(jìn)入機(jī)械密封內(nèi)部后，在橡膠圈處結(jié)垢，影響橡膠圈的滑動(dòng)和彈性，導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)之間間隙增大，一旦有漿液進(jìn)入間隙中，機(jī)械密封馬上磨損。

    原裝的循環(huán)泵無機(jī)械密封冷卻水，在高濃度的漿液環(huán)境中使用，機(jī)械密封溫度高，磨損嚴(yán)重，縮短了其正常使用壽命。

    進(jìn)口機(jī)械密封裝配精細(xì)，當(dāng)泵的軸承游隙稍有增大后，軸運(yùn)行中晃度增大，機(jī)械密封容易損壞。

    漿液循環(huán)泵停運(yùn)后，機(jī)械密封處的漿液沖洗不干凈，長時(shí)間停運(yùn)，機(jī)械密封動(dòng)靜部發(fā)生結(jié)垢，再啟泵運(yùn)行時(shí)，機(jī)械密封損壞。

    安裝操作不當(dāng)，安裝間隙調(diào)整不好。

    （二）延長使用壽命的措施

    為降低更換機(jī)械密封的成本，可將進(jìn)口機(jī)械密封國產(chǎn)化，與產(chǎn)品質(zhì)量可靠、技術(shù)能力強(qiáng)的生產(chǎn)廠家合作，對(duì)損壞的機(jī)械密封進(jìn)行修復(fù)，只更換損壞的動(dòng)、靜環(huán)和密封膠圈。

    對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行改進(jìn)，增加冷卻水管和冷卻水室，使冷卻水在漿液和機(jī)械密封之間形成隔離層，減輕漿液對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損及避免漿液沉積；同時(shí)增大靜環(huán)凸槽內(nèi)口直徑，以免泵軸承少量磨損時(shí)機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)損壞。

    請(qǐng)機(jī)械密封廠家的專業(yè)人員親自到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝工作，避免因人為原因?qū)е碌膿p壞。

    注意運(yùn)行操作。啟泵前先開啟冷卻水門，再啟泵；停泵后應(yīng)先將管路內(nèi)的漿液沖洗干凈后，再停冷卻水和循環(huán)泵；短時(shí)間內(nèi)停泵或運(yùn)行中冷卻水中斷，應(yīng)先檢查機(jī)械密封的溫度，不能在溫度較高的情況下投入冷卻水，以免動(dòng)、靜環(huán)損壞。

    四、漿液循環(huán)泵葉輪磨損故障

    （一）磨損原因

    石灰石粉顆粒較大，對(duì)葉輪形成沖刷。從磨損后的葉輪檢查來看，這是葉輪磨損嚴(yán)重的主要原因。

    泵揚(yáng)程偏大，存在氣蝕現(xiàn)象。葉輪的背部及產(chǎn)生渦流處磨損較嚴(yán)重可以證明這一點(diǎn)。

    （二）采取的措施

    用國產(chǎn)葉輪替代進(jìn)口葉輪。目前湖北襄樊五二五公司設(shè)計(jì)制造的特種耐蝕、耐磨全合金漿液循環(huán)泵，在國內(nèi)同行業(yè)使用中反響良好，完全可以替代進(jìn)口葉輪，且價(jià)格僅為進(jìn)口葉輪的三分之一。

    采用葉輪表面陶瓷修補(bǔ)技術(shù)，在葉輪使用一年后對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，達(dá)到葉輪翻新的目的，這種方式相比葉輪國產(chǎn)化的成本還要低一些。

    在運(yùn)行中要嚴(yán)格保證石灰石粉的顆粒度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，不合格產(chǎn)品不允許進(jìn)廠。

    五、除霧器運(yùn)行中壓差大故障

    （一）原因分析

    除霧器運(yùn)行中壓差增大的原因較為復(fù)雜，主要包括以下幾個(gè)方面：

    噴淋層噴嘴堵塞是除霧器葉片結(jié)垢的主要原因。噴淋層噴嘴大面積堵塞后，煙氣的穿透力增強(qiáng)，攜帶大量漿液顆粒上行。這部分煙氣溫度相對(duì)較高，很容易將灰垢留在葉片上。如果仍按原有的沖洗頻率和水量沖洗，已無法滿足除霧器葉片的沖洗需求，積灰迅速在S型葉片的腰中堆積，形成石膏垢，在只有0.2MPa左右的沖洗水壓下，很難將除霧器徹底沖洗干凈，導(dǎo)致除霧器工況持續(xù)惡化，壓差嚴(yán)重超標(biāo)。

    從除霧器各級(jí)葉片結(jié)垢情況來看，第一級(jí)除霧器迎風(fēng)面葉片屋脊頂部最為嚴(yán)重。這與除霧器沖洗噴嘴的沖洗模型有關(guān)，設(shè)計(jì)要求噴嘴與葉片最大距離在1m以內(nèi)，而實(shí)際噴嘴距屋脊處的距離較遠(yuǎn)，沖洗效果相對(duì)較差，導(dǎo)致沖洗不足的部位易形成結(jié)垢。一旦葉片上形成晶粒基體，很快會(huì)在此基礎(chǔ)上長大，這是除霧器屋脊頂部易結(jié)垢的主要原因。

    在運(yùn)行中，煙氣的流速對(duì)除霧器的性能有很大影響。保持較高的煙氣流速可以得到較好的分離效果，但一旦超過臨界流速，會(huì)造成除霧器液滴二次攜帶，影響除霧效果。

    除霧器塔體處的結(jié)垢是除霧器葉片結(jié)晶物的外延，靠近塔體的葉片上石膏緩慢生長，最終擴(kuò)展到塔體上，并進(jìn)一步生長產(chǎn)生大量結(jié)垢。

    檢查除霧器沖洗模型發(fā)現(xiàn)，部分噴嘴噴出的為水柱，并非擴(kuò)散開的水幕，不能有效覆蓋葉片，存在盲區(qū)，導(dǎo)致沖洗不徹底。

    （二）處理措施

    利用停爐機(jī)會(huì)，采用人工敲打方式對(duì)除霧器葉片進(jìn)行徹底清理，并逐一檢查除霧沖洗噴嘴，更換損壞的噴嘴，確保除霧器的沖洗效果。

    盡量消除除霧器的結(jié)垢現(xiàn)象。除霧器發(fā)生結(jié)垢的原因通常是在氧化程度低下甚至無氧化發(fā)生的條件下生成的反應(yīng)物Ca(SO?)?.?(SO?)?.??/?H?O（稱為CSS軟垢），使系統(tǒng)發(fā)生堵塞。控制氧化是目前采取的一個(gè)有效方法。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)亞硫酸鈣的氧化率為15%～95%，鈣的利用率低于80%時(shí)，硫酸鈣容易結(jié)垢。采用抑制或強(qiáng)制氧化的方法，將氧化率控制在小于15%或大于95%，可有效控制硫酸鈣結(jié)垢。

    采取有效措施，保證噴淋層噴嘴可靠運(yùn)行，使?jié){液均勻完整地覆蓋噴淋層，減少熱煙氣逃逸和漿液過量攜帶。

    第一級(jí)除霧器葉片的負(fù)載最大，后面的葉片負(fù)擔(dān)相對(duì)較輕。因此，修改除霧器沖洗功能組，增加第一級(jí)沖洗的頻率和沖洗時(shí)長，調(diào)整合適的二級(jí)沖洗模式，以達(dá)到最佳的沖洗效果。

    合理控制吸收塔漿液池的液位，確保除霧器能及時(shí)得到?jīng)_洗。

    通過運(yùn)行調(diào)節(jié)，盡量保證除霧器在合適的參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，以確保達(dá)到最好的除霧性能，并防止除霧器發(fā)生結(jié)垢和堵塞。

    加強(qiáng)除塵器的管理，提高除塵器的效率和可靠性，嚴(yán)格控制煙氣中的含塵量，減輕灰塵對(duì)脫硫系統(tǒng)的污染。

    定期檢驗(yàn)除霧器的壓差變送器，為運(yùn)行提供準(zhǔn)確的判斷，及時(shí)采取措施，確保除霧器在清潔的狀態(tài)下運(yùn)行。

    六、GGH積垢堵塞故障

    （一）積垢情況

    轉(zhuǎn)子換熱元件冷端最外圓弧的區(qū)域積垢最為嚴(yán)重，垢物非常致密、堅(jiān)硬，占整個(gè)換熱元件截面的25%，損失非常大。其他區(qū)域也有較多積垢，而轉(zhuǎn)子換熱元件的熱端相對(duì)較為干凈。

    （二）原因分析

    近年來電煤供應(yīng)緊張，原設(shè)計(jì)煤種無法充分供應(yīng)，電廠被迫摻燒設(shè)計(jì)外煤種及劣質(zhì)煤，導(dǎo)致靜電除塵器的除塵效果降低，煙氣系統(tǒng)含塵量增大，從而增加了GGH換熱元件積灰的可能性。

    除霧器在運(yùn)行中，有一定數(shù)量的石膏漿液透過除霧器逃逸，進(jìn)入GGH換熱元件。這部分漿液較難清除，容易在GGH換熱元件上附著并固化。

    GGH是旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行時(shí)外圓的線速度最高，吹灰吹掃時(shí)作用在外圓的時(shí)間相對(duì)較短。由于外圓上積灰最為嚴(yán)重，吹灰不徹底，日積月累在外圓上形成嚴(yán)重的附著物。

    GGH在線沖洗設(shè)備本身存在缺陷。康平發(fā)電有限公司的吹灰器采用的是落后的擺臂式吹灰器，存在刮卡現(xiàn)象，噴嘴距離較大，達(dá)不到預(yù)期的吹灰效果。

    （三）采取的措施

    加強(qiáng)電除塵器的維護(hù)，嚴(yán)格控制電除塵器的投入率和除塵效率，使其保持長期高效運(yùn)行，從而控制進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣含塵量。

    對(duì)吹灰器進(jìn)行改造，將擺臂式吹灰器改為伸縮式吹灰器，以提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和吹灰效果。

    利用機(jī)組停運(yùn)的機(jī)會(huì)，對(duì)GGH換熱元件采用高壓水進(jìn)行人工徹底清理，清除殘余的積垢。

    加強(qiáng)GGH煙氣出入口壓力變送器的維護(hù)，以便隨時(shí)掌握換熱元件的結(jié)垢情況，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加高壓水沖洗的次數(shù)。

    每次停爐時(shí)都要對(duì)吹灰器噴嘴進(jìn)行檢查和清理，同時(shí)對(duì)高壓水泵濾網(wǎng)要定期檢查和清理，確保沖洗系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

    七、石膏脫水系統(tǒng)故障

    （一）常見故障

    旋流分離器管路磨損及噴嘴脫落。由于旋流分離器依靠離心作用使石膏與水分離，漿液流速較高，導(dǎo)致管路磨損快，噴嘴受振動(dòng)和沖擊，容易松動(dòng)和脫落。

    真空皮帶容易跑偏。造成皮帶跑偏的因素較多，主要包括：安裝質(zhì)量原因?qū)е赂魍休伈黄叫校粋€(gè)別托輥磨損或軸承損壞，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力加大；調(diào)偏托輥松動(dòng)或調(diào)整不到位。

    濾布損壞。濾布在運(yùn)行中始終處于反復(fù)自動(dòng)調(diào)偏中，總在左右擺動(dòng)，使濾布出現(xiàn)縱向褶皺，長期運(yùn)行后，褶皺部位磨損，形成縱向裂口。此外，有雜物落入濾布中，也會(huì)導(dǎo)致濾布損壞。

    （二）預(yù)防措施

    適當(dāng)控制旋流分離器漿液的流速，以減少設(shè)備磨損。同時(shí)，經(jīng)常檢查噴嘴，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及時(shí)安裝牢固。

    定期檢查托輥，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的及時(shí)更換軸承。對(duì)托輥的平行度和水平度進(jìn)行找正，確保其安裝質(zhì)量。緩慢調(diào)整調(diào)偏托輥的手輪，長時(shí)間觀察并找正，保證其調(diào)整到位。

    將濾布的調(diào)偏行程控制在最小范圍內(nèi)，以減少濾布的擺動(dòng)和磨損。通過技術(shù)改造增加去皺托輥，改善濾布的運(yùn)行狀態(tài)。在運(yùn)行過程中，經(jīng)常巡視檢查，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的部件及時(shí)固定，防止其脫落后掉入濾布中造成損壞。一旦發(fā)現(xiàn)濾布有異物，要及時(shí)停運(yùn)設(shè)備，清除異物并查明原因后再啟動(dòng)設(shè)備。

    總之，石灰石—石膏濕法脫硫裝置在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種故障，影響脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和脫硫效率。通過深入分析故障原因，并采取相應(yīng)的處理措施，可以有效提高設(shè)備的可靠性和降低維護(hù)成本，確保脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為電力行業(yè)的節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，我們應(yīng)不斷探索和創(chuàng)新，進(jìn)一步優(yōu)化脫硫裝置的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)，以適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。