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吸收塔塔壁振动大的原因分析和处置方案

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 杨法华2019/2/22 9:01:20我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:吸收塔 湿法脱硫 烟气脱硫

北极星环保网讯:发电设备中吸收塔是环保的关键设施,塔壁振动过大将严重影响燃煤机组的安全稳定运行。某燃煤电厂烟气脱硫装置(吸收塔)在运行过程中发生振动,经查询检修记录,以及排查浆液循环泵、扰动泵、氧化风机等设备,研究分析得出故障原因:振动源于氧化风机支管的堵塞和断裂,以及吸收塔液位控制过低、管网清洗不到位、管网设计不合理等影响因素。提出针对性、阶段性的处置方案,运行中就解决了振动问题,避免了燃煤机组的非计划停运所诱发的不利影响。

按照大气污染治理的相关要求,我国燃煤电厂已经全部安装了烟气脱硫装置,以减少燃煤中SO2的排放总量。目前国内大部分燃煤电厂引进吸收塔,采用石灰石—石膏湿法脱硫,该技术应用广泛,对环保设施的运行可靠性起到了尤为重要的作用。吸收塔塔壁振动是导致燃煤机组发生故障的一个主要原因。本文以我厂#34吸收塔塔壁异常振动的一次判断和处置为例,围绕异常原因,找出振动根源,实施解决方案,以避免机组发生不必要的停运,从而提高企业竞争能力,有效降低运行成本。

1问题的提出

脱硫装置配备5台浆液循环泵、2台扰动泵和3台离心式氧化风机,氧化风管为管网式。

2018年7月初,燃煤机组启动,吸收塔塔壁振动正常。7月下旬,检查发现吸收塔塔壁振动较大,经排查得知氧化风管层振动偏大,塔顶除雾器层振动一般,塔底无明显振动,综合认为塔壁振动在接受范围内,需进一步监视观察。8月初,监测发现振动明显增大,在总共7根氧化风支管中,#3氧化风支管振动最大,塔壁晃动幅度达1.5 cm。该振动对塔内壁防腐鳞片有潜在影响,对焊缝和支撑钢梁可能造成较大的潜在损害,对吸收塔的安全运行产生了极大威胁。

2振动源判断

2.1 检修记录查询

开机前对系统例行检查,发现#1氧化风支管断裂(图1),其他支管正常,未发现明显结垢堵塞。通过检修,恢复备用。喷淋层正常,除雾器有部分区域有一定程度的堵塞。

QQ截图20190222085925.jpg

图1 #1氧化风支管断裂情况

2.2 与吸收塔关联转机的排查

在排查中可以停运设备,如除雾器冲洗暂停、石膏排出泵停运、短时停止供浆等,以减少振动干扰源,提高判断准确性。

2.2.1 浆液循环泵

在该塔设置的5台浆液循环泵中,通过监测在运的浆液循环泵出口、入口管道振动情况和切换浆液循环泵的方式,发现#1浆液循环泵入口膨胀节前的管道偶有振动,判断入口可能存在异物或者入口管道滤网发生了堵塞。浆液循环泵存在气蚀现象,多次注水反冲后,现象消失,待停机后进一步检查。通过泵的组合运行,未发现吸收塔振动发生明显变化,故初步排除浆液循环泵的问题。

2.2.2 扰动泵

在该塔设置的2台扰动泵中,泵出口母管有膨胀节,管道与塔壁系碳钢硬性连接。检查中发现#1运行泵的出口管道振动较大,带动工艺水冲洗水管发生振动。通过泵的切换,管道振动没有明显改观。通过比对扰动母管于塔壁连接处的振动,该区域的振动不是最大影响因素。

2.2.3 氧化风机

在该塔设置的3台氧化风机中,氧化区底部的断面上均匀布置了7根支管,每根支管布置了若干喷气孔。在排查氧化风管区域时,发现风管进塔处振动明显较其他区域大,其中以#3支管为最,振幅达1.5 cm,并且带动整个平台振动。

查阅DCS历史趋势,分析发现同一边界条件下氧化风机电流上升,氧化风压下降。通过氧化风加湿水前后风温度的测量,发现#3氧化风支管温度偏高(60℃,正常45℃左右,下同),#6氧化风支管温度过高(72℃),其它支管温度正常。分析认为,#3支管可能存在断裂,#6支管区域震动较小,推断其加湿水后风温度偏高是由加湿水喷头堵塞引起的。

3原因分析

2013年底,吸收塔两炉一塔结构改造为一炉一塔,投运后存在一些问题,主要是吸收塔本体振动大、多台次氧化风机气封损坏。

就吸收塔本体振动大的问题,设计单位认为设计方面存在瑕疵。如图2所示,通过工字钢梁和环形加强筋对吸收塔变径区域进行加固,振动有明显减小。

就多台次氧化风机气封损坏的问题,专业分析认为这是由氧化风机与吸收塔液位不匹配所致。最初考虑降低吸收塔液位,即设计最低液位为16.8 m,液位下降至14.5~15.0 m运行,但却导致吸收塔氧化效果差,吸收塔亚硫酸盐含量偏高。后期多次尝试提升液位,但因担忧氧化风机的运行状态而放弃,因此该问题一直未得到彻底解决。结合实际运行情况,初步分析氧化风管堵塞和断裂的原因有三。

3.1 吸收塔液位控制过低

氧化风管入塔处标高11.0 m,实际运行液位在14.5 m附近,故风管在液面下有3.5 m偏差,而两者液位最小设计偏差为5.8 m。强制氧化方式采用离心风机作为空气动力源,经由氧化空气分配管向吸收塔氧化区的浆液中强制鼓入空气,空气中气泡中的氧气先行通过气泡壁面(即气液界面),溶解于浆液溶液,再与HSO32-离子发生氧化反应。

延伸阅读:

湿法烟气脱硫工艺中吸收塔密度、Ph等常见参数测量问题及解决方案

脱硫吸收塔塌陷之谜:湿法脱硫喷淋层堵塞原因分析

一种降低脱硫吸收塔氯离子浓度的方法

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