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常见问题

锅炉脱硫烟气再加热器故障分析

来源:应天环保  作者:管理员  点击数:次  日期:17-11-08 10:29
        锅炉脱硫烟气再加热器故障分析
       烟气再加热器是目前国内脱硫系统中故障率最高的设备,也是目前影响脱硫系统设备可靠性的重要设备之一,其主要有以下几个方面的问题:
一、烟气再加热器堵塞问题
     (1)烟气中的烟尘含量较高
       进入烟气再加热器原烟气粉尘浓度高,GGH蓄热片表面积灰,加上吹扫不及时,导致飞灰板结堵塞,飞灰具有水硬性,飞灰中含有煤中石灰石在锅炉高温下煅烧产生的CaO,CaO的存在可以激发飞灰的活性。换热板上沉积的硫酸钙(CaSO4)、冷凝产生的H2SO4、飞灰和CaO相互反应形成类似水泥的硅酸盐,经过长时间逐渐硬化,即使用高压水冲洗也很难清除。
        粉尘浓度高主要有三方面原因:其一,是煤质的问题,煤炭市场紧张,燃煤灰分较高,煤质差燃煤量高,进除尘器总灰量大、入口浓度高,烟气量大,除尘器内烟气流速高、除尘效果不好或掺烧飞灰特性改变,除尘效率降低;其二,设备问题,除尘运行较久,效率降低,除尘器后飞灰浓度高;其三,时段及设计问题,建设较早的除尘器,因时段要求 不高、设计效率低,除尘器出口浓度不满足脱硫入口小于200mg/m3(标态下)要求。
      (2)循环浆液倒灌
        脱硫系统启动,吸收塔未进烟,先启动循环泵时,因吸收塔入口烟道的设计角度小,烟道短,浆液液滴随气流从吸收塔入口飘入GGH,甚至有从吸收塔倒灌进GGH,增压风机启动后,经热烟气蒸发,浆液蒸干后在蓄热片表面黏附、结垢。
      (3)吸收塔带浆
        因吸收塔循环浆液局部雾化太细、塔内烟气流速高、除雾器除雾效果不好等因素,部分浆液雾滴随烟气从吸收塔出口进入GGH,在其蓄热片表面黏附,结垢堵塞。
      (4)吸收塔起泡溢流
        吸收塔液面产生大量的泡沫。而液位测量无法反映出液面上虚假部分,造成泡沫从吸收塔原烟气入口倒流入GGH,导致GGH堵塞。高温原烟气穿过GGH时,原烟气中的灰尘首先被吸附在泡沫中上,随着泡沫水分的蒸发进而黏附在换热片表面,其次是泡沫中携带的石灰石和石膏颗粒黏附在换热片表面,结成硬壳。
      (5)三氧化硫问题
        在GGH的原烟气侧,特别在其冷端,烟气中的SO2将冷凝成黏稠的硫酸,黏稠的硫酸将有助于飞灰的黏附,从而加剧堵灰的形成。当燃烧高硫煤或FGD系统上游侧装有SCR反应器时,(SCR反应器可以使部分SO2转化为SO3)或GGH冷端长时间运行在低于烟气露点温度的工况下时,会加剧上述情况。
      (6)运行管理问题
        1)管理不到位。脱硫装置多数时间运行负荷不高,GGH阻力逐渐增加,未引起运行人员重视,运行维护不及时,导致系统逐渐堵塞,软垢逐渐变成硬垢,不易清除。
        2)增压风机运行控制不好。由于系统一部分测点参数不准,而且系统没有做性能调试,增压风机可调导叶合适的运行开度无法获知。增压风机运行时,导叶调整开度过大,造成增压风机的出力过大,将脱硫后的一部分洁净烟气抽回脱硫系统,会使系统的电耗增加;也增加了增压风机、原烟道的腐蚀;由于通过除雾器的烟气流速过高,除雾效果降低,更加剧GGH的堵塞。
        3)阀门关闭不严。由于工艺水系统阀门关闭不严密,大量工艺水内漏到吸收塔,改变了系统的水平衡。尤其在系统长期低负荷运行时,影响更大,导致除雾器得不到足够的冲洗。除雾器堵塞后,会改变烟气的流通面积,降低除雾效果,堵塞严重的除雾器不能得到充分冲洗,堵塞会进一步发展,会堆积大量的石膏,严重时甚至导致除雾器的崩塌。
        除雾器堵塞的原因有除雾器冲洗压力不够;部分除雾器冲洗阀门故障没能及时排除。由于运行人员在系统调整时,因系统水平衡、物料平衡控制不当,造成吸收塔液位长期在高液位下运行,除雾器无法冲洗,堵塞除雾器。由于除雾器的堵塞,造成净烟气侧流速增快,烟气携带大量浆液进入GGH,浆液在GGH表面蒸发结晶堵塞。
        4)亚硫酸钙的含量偏高。这种脱硫技术采用强制氧化的脱硫工艺,该工艺可有效避免系统设备内的结垢,并保持石膏的脱水。若脱硫系统运行良好,吸收塔浆液的亚硫酸钙含量应很低。脱硫系统运行时CaSO3·1/2H2O的含量最高不大于10%;若氧化率不够,硫酸钙的产出量就偏低,则浆液中石膏晶种的表面积不足,将造成石膏在设备表面结晶析出,形成石膏硬垢。同时氧化率不够还会明显影响系统的脱硫效率。显然,当GGH堵塞时,CaSO3的含量均明显偏高。CaSO3的含量偏高是由于吸收塔浆液氧化不足。
        5)吸收塔浆液密度过高,会影响亚硫酸盐的氧化。一般来讲,当吸收塔浆液密度大于1128kg/m3时,就会对氧化反应产生影响。若吸收塔浆液密度大于1200kg/m3,将明显不利于氧化反应的进行。
        6)吸收塔实际液位偏低。吸收塔必须保证一定的液位高度,才能保证进入吸收塔O2的充分反应。
烟气加热器堵塞
        减缓GGH堵塞和结垢的措施应从以下方面进行:
      (1)正确进行系统设计,使流经除雾器的烟气流速均匀分布在合适的范围内,避免因流速不均引起烟气携带液滴而影响除雾效果。除雾器尽可能水平布置在吸收塔内,可使凝结在除雾元件上的液滴在重力作用下,直接落入吸收塔浆池内,降低除雾器结垢的几率。
      (2)浆液浓度和PH值应控制在合理范围。浆液浓度和PH值越高,液滴中石膏、石灰石混合物浓度就越高,对烟气中SO2与液滴中的石灰石反应越有利,但会造成石灰石耗量增加,同样条件下净烟气带到GGH的固体物增加。吸收塔浆液浓度一般控制在10%-15%,PH值控制在4.2-4.5,最大不超过5.6。
      (3)在运行过程中注意加强监测吸收塔液位,总结吸收塔真实液位以上的“虚假液位”规律,防止泡沫从吸收塔烟气入口进入GGH。
      (4)在GGH运行中应及时进行吹扫,定期进行检查,如果发现有结垢的预兆就应进行处理。吹扫时一定要吹扫干净,不要留余垢,尤其是采用高压冲洗水在线冲洗时,一定要彻底冲洗干净。
      (5)在大修期间,尤其第一次大修期间更要对结垢进行彻底处理,可以采用机械方式或者是离线高压水冲洗,冲洗水压力不要超过500Mpa。
      (6)记录、分析GGH运行数据,掌握GGH结垢规律,确定经济合理的吹扫周期和吹扫时间,把握高压冲洗水投运的时机和持续时间。通过掌握的运行资料,修编合理的GGH运行规程。
     (7)在条件许可的前提下,尽量选择蒸汽吹灰,少用高压水冲洗。
     (8)GGH尽量选择封闭型的传热元件。开放型的换热元件虽然具有较高换热性能,但是存在烟气通道不封闭造成吹扫压缩空气压力过早衰减,不利于吹透换热片,导致吹灰效果差的问题,无法将刚刚黏附在GGH换热片上的灰尘及石膏颗粒彻底吹掉。
     (9)如果采用压缩空气进行吹扫,建议提高吹灰器入口压缩空气压力和增加空气干燥设备。吹灰器入口压缩空气压力可以提高0.8Mpa以上。
二、腐蚀问题
        GGH腐蚀主要体现在壳体腐蚀、蓄热片腐蚀、转子腐蚀、GGH上下烟道腐蚀、补偿器腐蚀。导致GGH腐蚀的原因主要有以下几方面:
      (1)净烟气腐蚀:脱硫后湿烟气中含有少量SO2、SO3等腐蚀性气体,部分随水汽凝结,形成稀酸具有一定的腐蚀性,会黏附到GGH壳体及蓄热片上。
      (2)原烟气腐蚀:原烟气SO2浓度高,GGH即回转式换热器,蓄热片黏附稀酸从净烟气低温侧转至高温侧,表面会吸收高温侧SO2、SO3,同时蒸发水分,会产生大量高浓度酸液,腐蚀性很强。
      (3)带浆腐蚀:吸收塔除雾效果不好,随烟气带出的腐蚀性浆液雾滴,黏附到GGH上导致腐蚀。
      (4)泄漏腐蚀:原、净烟气密封不严,高低温烟气互串,导致腐蚀加剧。
      (5)涉及气液接触的区域如GGH蓄热片及下部烟道高压水冲洗涉及的区域,因工作环境的骤冷骤热,防腐也容易龟裂脱落。
三、泄漏问题
         GGH难以完全密封,漏风率要求小于0.5%,但实际运行中因泄漏风机设计选型低、密封片安装等原因,能将漏风率控制在1%以下的设备不多,密封不好,则导致原、净烟气互窜,高SO2浓度原烟气泄漏到净烟气侧,则脱硫系统率下降,出口排放浓度增加。如果进行粗略估计,GGH泄漏率每增加1个百分点,系统脱硫效率较吸收塔脱硫效率将下降接近1个百分点。
四、换热容量不可调
         采用回转式GGH的另一个缺点是换热容量不可调,因国内电负荷变化大,大多数机组难以做到定工况运行,或多数时间不能保持较高负荷进行,当锅炉低负荷时,系统出口烟温偏低。
五、设备本体问题
        近年来,随着脱硫系统的相继投运,GGH逐渐成为脱硫系统故障率最高,最影响可靠运行的设备。设备本身问题一般有以下几个方面:
      (1)蓄热片、壳体、转子选材防腐性能不好,特别是蓄热片腐蚀、塌陷造成断面堵塞情况较多;
      (2)辅助设备故障率高,如高压冲洗水泵故障、冲洗喷嘴堵塞、吹灰器故障、驱动电机故障、低泄漏风机故障等。
六、外部条件问题
       
如吹灰蒸汽品质(压力和温度)不够或采用蒸汽吹灰效果不好,高压水泵出力不够。
七、安装问题
        密封片间隙调整不好,间隙太大密封不好;间隙太小,运行后热膨胀,转子与密封片有摩擦,导致运行时,驱动电机电流高报警。现场安装焊接质量控制不到位、焊条规格不匹配、焊缝不合格,运行后有腐蚀。
八、运行管理问题
      (1)运行维护不及时或不到位,未按操作规程定期吹扫、冲洗或吹扫冲洗不彻底,致使软垢逐渐结成硬垢,乃至差压逐步升高,不得不停机处理。
      (2)部分电厂开旁路运行,处理烟气量较少,GGH已有堵塞,但因断面流速低、仪表差压显示不明显,等到差压较高时再冲洗,积灰或软垢已变成硬垢,难以清除。
      (3)部分电厂开旁路运行或机组热备,GGH暴露的问题较少。
九、阻力问题
       
使用GGH系统阻力变化一般有三种情况:其一,GGH本体阻力增加350~1100Pa,早期GGH一般在1000Pa左右,近两年GGH断面设计流速下降,本体阻力多数可控制500Pa左右,其二,连接GGH的烟道系统阻力视场地情况及烟道布置情况一般在200Pa左右;其三,烟囱自拔力相对不设GGH下降100Pa左右。
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