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常見問題

鍋爐脫硫煙氣再加熱器故障分析

來源:應天環保  作者:管理員  點擊數:次  日期:17-11-08 10:29
        鍋爐脫硫煙氣再加熱器故障分析
       煙氣再加熱器是目前國內脫硫系統中故障率最高的設備,也是目前影響脫硫系統設備可靠性的重要設備之一,其主要有以下幾個方面的問題:
一、煙氣再加熱器堵塞問題
     (1)煙氣中的煙塵含量較高
       進入煙氣再加熱器原煙氣粉塵濃度高,GGH蓄熱片表面積灰,加上吹掃不及時,導致飛灰板結堵塞,飛灰具有水硬性,飛灰中含有煤中石灰石在鍋爐高溫下煅燒產生的CaO,CaO的存在可以激發飛灰的活性。換熱板上沉積的硫酸鈣(CaSO4)、冷凝產生的H2SO4、飛灰和CaO相互反應形成類似水泥的硅酸鹽,經過長時間逐漸硬化,即使用高壓水沖洗也很難清除。
        粉塵濃度高主要有三方面原因:其一,是煤質的問題,煤炭市場緊張,燃煤灰分較高,煤質差燃煤量高,進除塵器總灰量大、入口濃度高,煙氣量大,除塵器內煙氣流速高、除塵效果不好或摻燒飛灰特性改變,除塵效率降低;其二,設備問題,除塵運行較久,效率降低,除塵器后飛灰濃度高;其三,時段及設計問題,建設較早的除塵器,因時段要求 不高、設計效率低,除塵器出口濃度不滿足脫硫入口小于200mg/m3(標態下)要求。
      (2)循環漿液倒灌
        脫硫系統啟動,吸收塔未進煙,先啟動循環泵時,因吸收塔入口煙道的設計角度小,煙道短,漿液液滴隨氣流從吸收塔入口飄入GGH,甚至有從吸收塔倒灌進GGH,增壓風機啟動后,經熱煙氣蒸發,漿液蒸干后在蓄熱片表面黏附、結垢。
      (3)吸收塔帶漿
        因吸收塔循環漿液局部霧化太細、塔內煙氣流速高、除霧器除霧效果不好等因素,部分漿液霧滴隨煙氣從吸收塔出口進入GGH,在其蓄熱片表面黏附,結垢堵塞。
      (4)吸收塔起泡溢流
        吸收塔液面產生大量的泡沫。而液位測量無法反映出液面上虛假部分,造成泡沫從吸收塔原煙氣入口倒流入GGH,導致GGH堵塞。高溫原煙氣穿過GGH時,原煙氣中的灰塵首先被吸附在泡沫中上,隨著泡沫水分的蒸發進而黏附在換熱片表面,其次是泡沫中攜帶的石灰石和石膏顆粒黏附在換熱片表面,結成硬殼。
      (5)三氧化硫問題
        在GGH的原煙氣側,特別在其冷端,煙氣中的SO2將冷凝成黏稠的硫酸,黏稠的硫酸將有助于飛灰的黏附,從而加劇堵灰的形成。當燃燒高硫煤或FGD系統上游側裝有SCR反應器時,(SCR反應器可以使部分SO2轉化為SO3)或GGH冷端長時間運行在低于煙氣露點溫度的工況下時,會加劇上述情況。
      (6)運行管理問題
        1)管理不到位。脫硫裝置多數時間運行負荷不高,GGH阻力逐漸增加,未引起運行人員重視,運行維護不及時,導致系統逐漸堵塞,軟垢逐漸變成硬垢,不易清除。
        2)增壓風機運行控制不好。由于系統一部分測點參數不準,而且系統沒有做性能調試,增壓風機可調導葉合適的運行開度無法獲知。增壓風機運行時,導葉調整開度過大,造成增壓風機的出力過大,將脫硫后的一部分潔凈煙氣抽回脫硫系統,會使系統的電耗增加;也增加了增壓風機、原煙道的腐蝕;由于通過除霧器的煙氣流速過高,除霧效果降低,更加劇GGH的堵塞。
        3)閥門關閉不嚴。由于工藝水系統閥門關閉不嚴密,大量工藝水內漏到吸收塔,改變了系統的水平衡。尤其在系統長期低負荷運行時,影響更大,導致除霧器得不到足夠的沖洗。除霧器堵塞后,會改變煙氣的流通面積,降低除霧效果,堵塞嚴重的除霧器不能得到充分沖洗,堵塞會進一步發展,會堆積大量的石膏,嚴重時甚至導致除霧器的崩塌。
        除霧器堵塞的原因有除霧器沖洗壓力不夠;部分除霧器沖洗閥門故障沒能及時排除。由于運行人員在系統調整時,因系統水平衡、物料平衡控制不當,造成吸收塔液位長期在高液位下運行,除霧器無法沖洗,堵塞除霧器。由于除霧器的堵塞,造成凈煙氣側流速增快,煙氣攜帶大量漿液進入GGH,漿液在GGH表面蒸發結晶堵塞。
        4)亞硫酸鈣的含量偏高。這種脫硫技術采用強制氧化的脫硫工藝,該工藝可有效避免系統設備內的結垢,并保持石膏的脫水。若脫硫系統運行良好,吸收塔漿液的亞硫酸鈣含量應很低。脫硫系統運行時CaSO3·1/2H2O的含量最高不大于10%;若氧化率不夠,硫酸鈣的產出量就偏低,則漿液中石膏晶種的表面積不足,將造成石膏在設備表面結晶析出,形成石膏硬垢。同時氧化率不夠還會明顯影響系統的脫硫效率。顯然,當GGH堵塞時,CaSO3的含量均明顯偏高。CaSO3的含量偏高是由于吸收塔漿液氧化不足。
        5)吸收塔漿液密度過高,會影響亞硫酸鹽的氧化。一般來講,當吸收塔漿液密度大于1128kg/m3時,就會對氧化反應產生影響。若吸收塔漿液密度大于1200kg/m3,將明顯不利于氧化反應的進行。
        6)吸收塔實際液位偏低。吸收塔必須保證一定的液位高度,才能保證進入吸收塔O2的充分反應。
煙氣加熱器堵塞
        減緩GGH堵塞和結垢的措施應從以下方面進行:
      (1)正確進行系統設計,使流經除霧器的煙氣流速均勻分布在合適的范圍內,避免因流速不均引起煙氣攜帶液滴而影響除霧效果。除霧器盡可能水平布置在吸收塔內,可使凝結在除霧元件上的液滴在重力作用下,直接落入吸收塔漿池內,降低除霧器結垢的幾率。
      (2)漿液濃度和PH值應控制在合理范圍。漿液濃度和PH值越高,液滴中石膏、石灰石混合物濃度就越高,對煙氣中SO2與液滴中的石灰石反應越有利,但會造成石灰石耗量增加,同樣條件下凈煙氣帶到GGH的固體物增加。吸收塔漿液濃度一般控制在10%-15%,PH值控制在4.2-4.5,最大不超過5.6。
      (3)在運行過程中注意加強監測吸收塔液位,總結吸收塔真實液位以上的“虛假液位”規律,防止泡沫從吸收塔煙氣入口進入GGH。
      (4)在GGH運行中應及時進行吹掃,定期進行檢查,如果發現有結垢的預兆就應進行處理。吹掃時一定要吹掃干凈,不要留余垢,尤其是采用高壓沖洗水在線沖洗時,一定要徹底沖洗干凈。
      (5)在大修期間,尤其第一次大修期間更要對結垢進行徹底處理,可以采用機械方式或者是離線高壓水沖洗,沖洗水壓力不要超過500Mpa。
      (6)記錄、分析GGH運行數據,掌握GGH結垢規律,確定經濟合理的吹掃周期和吹掃時間,把握高壓沖洗水投運的時機和持續時間。通過掌握的運行資料,修編合理的GGH運行規程。
     (7)在條件許可的前提下,盡量選擇蒸汽吹灰,少用高壓水沖洗。
     (8)GGH盡量選擇封閉型的傳熱元件。開放型的換熱元件雖然具有較高換熱性能,但是存在煙氣通道不封閉造成吹掃壓縮空氣壓力過早衰減,不利于吹透換熱片,導致吹灰效果差的問題,無法將剛剛黏附在GGH換熱片上的灰塵及石膏顆粒徹底吹掉。
     (9)如果采用壓縮空氣進行吹掃,建議提高吹灰器入口壓縮空氣壓力和增加空氣干燥設備。吹灰器入口壓縮空氣壓力可以提高0.8Mpa以上。
二、腐蝕問題
        GGH腐蝕主要體現在殼體腐蝕、蓄熱片腐蝕、轉子腐蝕、GGH上下煙道腐蝕、補償器腐蝕。導致GGH腐蝕的原因主要有以下幾方面:
      (1)凈煙氣腐蝕:脫硫后濕煙氣中含有少量SO2、SO3等腐蝕性氣體,部分隨水汽凝結,形成稀酸具有一定的腐蝕性,會黏附到GGH殼體及蓄熱片上。
      (2)原煙氣腐蝕:原煙氣SO2濃度高,GGH即回轉式換熱器,蓄熱片黏附稀酸從凈煙氣低溫側轉至高溫側,表面會吸收高溫側SO2、SO3,同時蒸發水分,會產生大量高濃度酸液,腐蝕性很強。
      (3)帶漿腐蝕:吸收塔除霧效果不好,隨煙氣帶出的腐蝕性漿液霧滴,黏附到GGH上導致腐蝕。
      (4)泄漏腐蝕:原、凈煙氣密封不嚴,高低溫煙氣互串,導致腐蝕加劇。
      (5)涉及氣液接觸的區域如GGH蓄熱片及下部煙道高壓水沖洗涉及的區域,因工作環境的驟冷驟熱,防腐也容易龜裂脫落。
三、泄漏問題
         GGH難以完全密封,漏風率要求小于0.5%,但實際運行中因泄漏風機設計選型低、密封片安裝等原因,能將漏風率控制在1%以下的設備不多,密封不好,則導致原、凈煙氣互竄,高SO2濃度原煙氣泄漏到凈煙氣側,則脫硫系統率下降,出口排放濃度增加。如果進行粗略估計,GGH泄漏率每增加1個百分點,系統脫硫效率較吸收塔脫硫效率將下降接近1個百分點。
四、換熱容量不可調
         采用回轉式GGH的另一個缺點是換熱容量不可調,因國內電負荷變化大,大多數機組難以做到定工況運行,或多數時間不能保持較高負荷進行,當鍋爐低負荷時,系統出口煙溫偏低。
五、設備本體問題
        近年來,隨著脫硫系統的相繼投運,GGH逐漸成為脫硫系統故障率最高,最影響可靠運行的設備。設備本身問題一般有以下幾個方面:
      (1)蓄熱片、殼體、轉子選材防腐性能不好,特別是蓄熱片腐蝕、塌陷造成斷面堵塞情況較多;
      (2)輔助設備故障率高,如高壓沖洗水泵故障、沖洗噴嘴堵塞、吹灰器故障、驅動電機故障、低泄漏風機故障等。
六、外部條件問題
       
如吹灰蒸汽品質(壓力和溫度)不夠或采用蒸汽吹灰效果不好,高壓水泵出力不夠。
七、安裝問題
        密封片間隙調整不好,間隙太大密封不好;間隙太小,運行后熱膨脹,轉子與密封片有摩擦,導致運行時,驅動電機電流高報警。現場安裝焊接質量控制不到位、焊條規格不匹配、焊縫不合格,運行后有腐蝕。
八、運行管理問題
      (1)運行維護不及時或不到位,未按操作規程定期吹掃、沖洗或吹掃沖洗不徹底,致使軟垢逐漸結成硬垢,乃至差壓逐步升高,不得不停機處理。
      (2)部分電廠開旁路運行,處理煙氣量較少,GGH已有堵塞,但因斷面流速低、儀表差壓顯示不明顯,等到差壓較高時再沖洗,積灰或軟垢已變成硬垢,難以清除。
      (3)部分電廠開旁路運行或機組熱備,GGH暴露的問題較少。
九、阻力問題
       
使用GGH系統阻力變化一般有三種情況:其一,GGH本體阻力增加350~1100Pa,早期GGH一般在1000Pa左右,近兩年GGH斷面設計流速下降,本體阻力多數可控制500Pa左右,其二,連接GGH的煙道系統阻力視場地情況及煙道布置情況一般在200Pa左右;其三,煙囪自拔力相對不設GGH下降100Pa左右。
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