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22-08-8 來源： RCO催化燃燒設(shè)備,粉塵治理設(shè)備,環(huán)保設(shè)備廠家-鄭州騰達(dá)機(jī)械
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發(fā)電設(shè)備中吸收塔是環(huán)保的關(guān)鍵設(shè)施，塔壁振動(dòng)過大將嚴(yán)重影響燃煤機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。某燃煤電廠煙氣脫硫裝置(吸收塔)在運(yùn)行過程中發(fā)生振動(dòng)，經(jīng)查詢檢修記錄，以及排查漿液循環(huán)泵、擾動(dòng)泵、氧化風(fēng)機(jī)等設(shè)備，研究分析得出故障原因：振動(dòng)源于氧化風(fēng)機(jī)支管的堵塞和斷裂，以及吸收塔液位控制過低、管網(wǎng)清洗不到位、管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理等影響因素。提出針對(duì)性、階段性的處置方案，運(yùn)行中就解決了振動(dòng)問題，避免了燃煤機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)所誘發(fā)的不利影響。
按照大氣污染治理的相關(guān)要求，我國燃煤電廠已經(jīng)全部安裝了煙氣脫硫裝置，以減少燃煤中SO2的排放總量。目前國內(nèi)大部分燃煤電廠引進(jìn)吸收塔，采用石灰石—石膏濕法脫硫，該技術(shù)應(yīng)用廣泛，對(duì)環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行可靠性起到了尤為重要的作用。吸收塔塔壁振動(dòng)是導(dǎo)致燃煤機(jī)組發(fā)生故障的一個(gè)主要原因。本文以我廠#34吸收塔塔壁異常振動(dòng)的一次判斷和處置為例，圍繞異常原因，找出振動(dòng)根源，實(shí)施解決方案，以避免機(jī)組發(fā)生不必要的停運(yùn)，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，有效降低運(yùn)行成本。
脫硫裝置配備5臺(tái)漿液循環(huán)泵、2臺(tái)擾動(dòng)泵和3臺(tái)離心式氧化風(fēng)機(jī)，氧化風(fēng)管為管網(wǎng)式。
2018年7月初，燃煤機(jī)組啟動(dòng)，吸收塔塔壁振動(dòng)正常。7月下旬，檢查發(fā)現(xiàn)吸收塔塔壁振動(dòng)較大，經(jīng)排查得知氧化風(fēng)管層振動(dòng)偏大，塔頂除霧器層振動(dòng)一般，塔底無明顯振動(dòng)，綜合認(rèn)為塔壁振動(dòng)在接受范圍內(nèi)，需進(jìn)一步監(jiān)視觀察。8月初，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)明顯增大，在總共7根氧化風(fēng)支管中，#3氧化風(fēng)支管振動(dòng)最大，塔壁晃動(dòng)幅度達(dá)1.5 cm。該振動(dòng)對(duì)塔內(nèi)壁防腐鱗片有潛在影響，對(duì)焊縫和支撐鋼梁可能造成較大的潛在損害，對(duì)吸收塔的安全運(yùn)行產(chǎn)生了極大威脅。
2.1 檢修記錄查詢
開機(jī)前對(duì)系統(tǒng)例行檢查，發(fā)現(xiàn)#1氧化風(fēng)支管斷裂（圖1），其他支管正常，未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)垢堵塞。通過檢修，恢復(fù)備用。噴淋層正常，除霧器有部分區(qū)域有一定程度的堵塞。
2.2 與吸收塔關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)機(jī)的排查
在排查中可以停運(yùn)設(shè)備，如除霧器沖洗暫停、石膏排出泵停運(yùn)、短時(shí)停止供漿等，以減少振動(dòng)干擾源，提高判斷準(zhǔn)確性。
2.2.1 漿液循環(huán)泵
在該塔設(shè)置的5臺(tái)漿液循環(huán)泵中，通過監(jiān)測(cè)在運(yùn)的漿液循環(huán)泵出口、入口管道振動(dòng)情況和切換漿液循環(huán)泵的方式，發(fā)現(xiàn)#1漿液循環(huán)泵入口膨脹節(jié)前的管道偶有振動(dòng)，判斷入口可能存在異物或者入口管道濾網(wǎng)發(fā)生了堵塞。漿液循環(huán)泵存在氣蝕現(xiàn)象，多次注水反沖后，現(xiàn)象消失，待停機(jī)后進(jìn)一步檢查。通過泵的組合運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)吸收塔振動(dòng)發(fā)生明顯變化，故初步排除漿液循環(huán)泵的問題。
2.2.2 擾動(dòng)泵
在該塔設(shè)置的2臺(tái)擾動(dòng)泵中，泵出口母管有膨脹節(jié)，管道與塔壁系碳鋼硬性連接。檢查中發(fā)現(xiàn)#1運(yùn)行泵的出口管道振動(dòng)較大，帶動(dòng)工藝水沖洗水管發(fā)生振動(dòng)。通過泵的切換，管道振動(dòng)沒有明顯改觀。通過比對(duì)擾動(dòng)母管于塔壁連接處的振動(dòng)，該區(qū)域的振動(dòng)不是根本影響因素。
2.2.3 氧化風(fēng)機(jī)
在該塔設(shè)置的3臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)中，氧化區(qū)底部的斷面上均勻布置了7根支管，每根支管布置了若干噴氣孔。在排查氧化風(fēng)管區(qū)域時(shí)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)管進(jìn)塔處振動(dòng)明顯較其他區(qū)域大，其中以#3支管明顯，振幅達(dá)1.5 cm，并且?guī)?dòng)整個(gè)平臺(tái)振動(dòng)。
查閱DCS歷史趨勢(shì)，分析發(fā)現(xiàn)同一邊界條件下氧化風(fēng)機(jī)電流上升，氧化風(fēng)壓下降。通過氧化風(fēng)加濕水前后風(fēng)溫度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)#3氧化風(fēng)支管溫度偏高（60℃，正常45℃左右，下同），#6氧化風(fēng)支管溫度過高（72℃），其它支管溫度正常。分析認(rèn)為，#3支管可能存在斷裂，#6支管區(qū)域震動(dòng)較小，推斷其加濕水后風(fēng)溫度偏高是由加濕水噴頭堵塞引起的。
2013年底，吸收塔兩爐一塔結(jié)構(gòu)改造為一爐一塔，投運(yùn)后存在一些問題，主要是吸收塔本體振動(dòng)大、多臺(tái)次氧化風(fēng)機(jī)氣封損壞。
就吸收塔本體振動(dòng)大的問題，設(shè)計(jì)單位認(rèn)為設(shè)計(jì)方面存在瑕疵。如圖2所示，通過工字鋼梁和環(huán)形加強(qiáng)筋對(duì)吸收塔變徑區(qū)域進(jìn)行加固，振動(dòng)有明顯減小。
就多臺(tái)次氧化風(fēng)機(jī)氣封損壞的問題，專業(yè)分析認(rèn)為這是由氧化風(fēng)機(jī)與吸收塔液位不匹配所致。最初考慮降低吸收塔液位，即設(shè)計(jì)最低液位為16.8 m，液位下降至14.5~15.0 m運(yùn)行，但卻導(dǎo)致吸收塔氧化效果差，吸收塔亞硫酸鹽含量偏高。后期多次嘗試提升液位，但因擔(dān)憂氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而放棄，因此該問題一直未得到徹底解決。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，初步分析氧化風(fēng)管堵塞和斷裂的原因有三。
3.1 吸收塔液位控制過低
氧化風(fēng)管入塔處標(biāo)高11.0 m，實(shí)際運(yùn)行液位在14.5 m附近，故風(fēng)管在液面下有3.5 m偏差，而兩者液位最小設(shè)計(jì)偏差為5.8 m。強(qiáng)制氧化方式采用離心風(fēng)機(jī)作為空氣動(dòng)力源，經(jīng)由氧化空氣分配管向吸收塔氧化區(qū)的漿液中強(qiáng)制鼓入空氣，空氣中氣泡中的氧氣先行通過氣泡壁面（即氣液界面），溶解于漿液溶液，再與HSO32-離子發(fā)生氧化反應(yīng)。大量氧化風(fēng)通過氧化風(fēng)支管鼓入漿液，產(chǎn)生氣泡，帶有一定的強(qiáng)湍流力，加速了氧氣在漿液中的溶解。一旦氧化風(fēng)支管斷裂，大量的氣流從斷面處直接進(jìn)入漿液中，再加上吸收塔液位控制得較低，對(duì)氣流壓制作用較小，在斷面附近形成不規(guī)則的“沸騰”，對(duì)周邊設(shè)備管道產(chǎn)生沖擊，引發(fā)振動(dòng)。吸收塔液位波動(dòng)在DCS數(shù)據(jù)中未得以表征，但就地的軟管液位計(jì)的液位波動(dòng)極大，通過觀察發(fā)現(xiàn)吸收塔液位有近0.5 m波動(dòng)幅度，且極不規(guī)則，該波動(dòng)也印證了塔內(nèi)的不規(guī)則振動(dòng)。
3.2 管網(wǎng)清洗不到位
氧化空氣管減溫水沖洗系統(tǒng)的作用是減溫和沖洗氧化空氣管中的液滴和粉塵，保持管道噴孔表面清潔，防止氧化空氣管結(jié)垢和堵塞，以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。氧化空氣管網(wǎng)的沖洗周期一般為氧化風(fēng)機(jī)停運(yùn)開啟至投運(yùn)時(shí)停止，若氧化空氣管網(wǎng)清洗不充分，將引起結(jié)垢，最終引發(fā)管道斷裂。此次氧化風(fēng)管沖洗水采用的是中水，水質(zhì)較差，經(jīng)常有雜物堵塞加濕水噴嘴，一旦噴嘴堵塞，就要求氧化風(fēng)機(jī)全停處理，極易誘發(fā)管道堵塞情況的發(fā)生。
3.3 管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理
管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)的開孔率不適當(dāng)、管網(wǎng)的布置不合理或者管架固定不牢固，均會(huì)導(dǎo)致壓力分布不均。局部壓力過低使得漿液很可能進(jìn)入主管或者支管內(nèi)，久而久之，相應(yīng)管道會(huì)被堵塞。另外，若氧化空氣管固定螺栓未擰緊或螺母未用樹脂封死，則螺栓長(zhǎng)期與漿液接觸，引起腐蝕斷裂，造成氧化空氣管道固定不牢。
當(dāng)氧化空氣管出現(xiàn)堵塞斷裂現(xiàn)象后，管道內(nèi)介質(zhì)流量波動(dòng)大，發(fā)生水錘現(xiàn)象，引起管道振動(dòng)。管道在長(zhǎng)期振動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，引起氧化空氣管斷裂，將加劇漿液的不規(guī)則波動(dòng)，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行產(chǎn)生一系列的惡性影響，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。
4.1 前期處置
由前文分析可知，吸收塔振動(dòng)源來自氧化風(fēng)管層，其中#3支管振動(dòng)可能性較大，#6支管加濕水堵塞可能性較大。根據(jù)安排，采取以下方案：
（1）在檢修人員、物資、工作票和操作票等前提事宜安排妥當(dāng)后，短時(shí)全停氧化風(fēng)機(jī)；
（2）為#3支管加裝堵板進(jìn)行封堵；
（3）在封堵#3支管的同時(shí)，安排對(duì)#6支管加濕水噴嘴進(jìn)行檢查；
（4）如果處置后吸收塔振動(dòng)未消失，則申請(qǐng)安排切機(jī)，停塔檢查。
4.2 中期處置
在處置過程中，氧化風(fēng)機(jī)預(yù)計(jì)全停2~3 h，該過程中氧化風(fēng)短時(shí)缺失，導(dǎo)致濕法脫硫過程的氧化環(huán)節(jié)中斷。強(qiáng)制氧化有助于提高脫硫效率、降低液氣比，對(duì)煙氣處理量以及SO2濃度變化的負(fù)荷有較好的適應(yīng)性。但是強(qiáng)制氧化中斷后，脫硫副產(chǎn)品石膏品質(zhì)下降，更嚴(yán)重的是，氧化風(fēng)缺失將導(dǎo)致系統(tǒng)亞硫酸含量高，可能會(huì)使石灰石“封閉”而引發(fā)凈煙氣排放異常。為了避免上述問題，在全停氧化風(fēng)機(jī)前后執(zhí)行以下措施：
（1）控制進(jìn)入入口的硫份，降低脫硫負(fù)荷，減少亞硫鹽的生成；
（2）提高吸收塔pH；
（3）處理期間，加大石膏排出泵運(yùn)行，進(jìn)行漿液置換，維持較大的供漿量；
（4）提前添加適量的脫硫增效劑；
（5）氧化風(fēng)支管封堵后，恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，利用氧化支管的沖洗水對(duì)剩余6根支管進(jìn)行間斷和連續(xù)相結(jié)合的沖洗，減少乃至防止氧化支管發(fā)生沉積堵塞。
8月6日16時(shí)，全停氧化風(fēng)機(jī)，通過1h的處置，#3氧化風(fēng)支管堵板加裝完畢，#6氧化風(fēng)支管加濕水噴頭檢查完畢（噴嘴確實(shí)發(fā)生了堵塞）。氧化風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，吸收塔振動(dòng)大幅減少，達(dá)到了預(yù)期效果。
4.3 后期處置
在9月初停機(jī)前，進(jìn)行吸收塔液位提升試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)液位在16.3 m時(shí)，吸收塔外置臨時(shí)液位計(jì)液面穩(wěn)定，氧化風(fēng)機(jī)振動(dòng)、溫度和風(fēng)壓正常。機(jī)組再次啟動(dòng)后，將運(yùn)行液位提升到該液位，觀察得知關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的變化不存在異常。
機(jī)組調(diào)停后進(jìn)塔檢查，確認(rèn)#3氧化風(fēng)管確實(shí)斷裂，其他風(fēng)管完好。將斷裂處按要求修復(fù)，焊接后進(jìn)行探傷檢測(cè)，防止焊接工藝誘發(fā)氧化風(fēng)支管再次斷裂。專家通過對(duì)異常振動(dòng)的分析，認(rèn)同上述專業(yè)分析結(jié)果，傾向于對(duì)氧化風(fēng)支管進(jìn)行加固。同時(shí)我廠也要求設(shè)計(jì)單位解決吸收塔液位偏低問題，避免因吸收塔液位過低而誘發(fā)諸多不利影響。
本研究針對(duì)吸收塔塔壁振動(dòng)過大的問題，提出處置方案，避免了機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)，有效降低了運(yùn)行成本。在環(huán)保要求愈發(fā)提高的當(dāng)下，必須保證環(huán)保設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和后期施工的完備性，減少后期監(jiān)理和運(yùn)維的隱患。同時(shí)，后期運(yùn)維必須在相關(guān)規(guī)程的指導(dǎo)下進(jìn)行，以提升工程設(shè)計(jì)的可靠性。
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