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超低排放改造后環保設備出現的問題及處理
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超低排放改造后環保設備出現的問題及處理
日期:2019/10/6 17:56:58 訪問:次瀏覽 作者:maosheng

摘要:根據環境保護部、國家發展和改革委員會、國家能源局印發的相關文件要求, 火電廠對燃煤機組進行超低排放改造, 改造后脫硫脫硝除塵器系統設備會出現循環泵振動、合金托盤碎裂、脫硝催化劑局部吹損、低低溫換熱器磨損腐蝕及除塵器頻繁故障等問題, 列出了脫硫、脫硝、低低溫換熱器及除塵器環保設備改造后發生的一些問題, 對問題發生的原因進行了分析, 并提出了合理布置新增循環泵的吸入口位置、脫硫系統恢復運行前及時投用氧化風機以防風管噴口積漿堵塞等解決方法, 供業內同行借鑒, 以期改善環保設備的運行狀況, 保證滿足超低排放的環保要求。

關鍵詞:火電廠;超低排放;環保設備;循環泵;脫硝催化劑;脫硫系統;

0引言

2015年12月11日,環境保護部、國家發展和改革委員會、國家能源局印發的《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》要求:到2020年,全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放,全國有條件的新建燃煤發電機組達到超低排放水平,同時加快現役燃煤發電機組超低排放步伐。

截止2016年10月底,據《中國電市場前景調查分析報告》顯示,洛陽棉三電廠#3機組停機退出運行,標志著河南電網累計121臺、48.19 GW在運統調燃煤機組已全部完成超低排放改造。此外,天津、河北和江蘇等省市也已完成全部具備條件機組的超低排放改造,比國家要求提前了1~2年。

超低排放改造在降低污染物排放的同時,也引發了一些設備問題,例如:循環泵振動、合金托盤碎裂、脫硝催化劑局部吹損、低低溫換熱器磨損腐蝕及除塵器頻繁故障等。本文列出了脫硫、脫硝、低低溫換熱器及除塵器等環保設備改造后出現的一些問題,對其原因進行了分析,并提供了解決方法。

1超低排放改造常見技術路線

1.1 脫硫改造技術路線

取消煙氣換熱器 (GGH) ,加高吸收塔,根據核算結果增加1層或2層吸收塔漿液噴淋層和對應的漿液循環泵,或增設吸收塔合金托盤;根據需要增加氧化風機數量或對原有氧化風機進行增容改造;根據核算結果確定是否對吸收塔攪拌器進行增容改造;漿液循環泵入口增設濾網;改Ⅱ級除霧器為Ⅲ級除霧器,并增設除霧器沖洗水泵;核算磨煤機和脫水系統容量,確定是否對制漿系統和脫水系統進行同步改造。

1.2 脫硝改造技術路線

選擇性催化還原技術 (SCR) 脫硝反應器備用層添加催化劑或原有催化劑換新;進行脫硝煙氣流場數字模擬和物理模擬試驗,根據試驗結果修正脫硝煙道和導流板等,對氨噴射系統進行修正;對稀釋風機、儲氨罐等脫硝設備進行容量核算,根據需要確定是否對風機進行增容改造、是否增加儲氨罐和液氨蒸發器。

1.3 除塵器改造技術路線

電除塵器改成電袋復式除塵器,同時加裝低低溫換熱器 (在除塵器前設置低低溫煙氣余熱回收裝置,在脫硫塔后設置煙氣余熱再熱裝置) ;必要時對干除灰系統進行改造。

2改造后環保設備出現問題原因及對策

2.1 煙氣脫硫 (FGD) 系統

2.1.1 FGD/漿液循環泵振動

2.1.1. 1 原因

超低排放改造中循環泵進口增設濾網,濾網有效過濾面積應不低于循環泵進口管道截面積的3倍,而改造中選用的濾網實際有效過濾面積偏小,運行中循環泵進口通流面積不足,不能滿足泵正常運行需求,引起泵抽真空發生振動。

新增循環泵的吸入口與相鄰循環泵的吸入口距離控制不當,造成新增循環泵與相鄰循環泵出現搶流量現象,吸力小的泵易引起振動。

2.1.1. 2 對策

(1) 選擇合適的進口濾網,保證足夠的通流面積;單臺機組的各臺循環泵進口濾網加工尺寸應保持一致。

(2) 合理布置新增循環泵的吸入口位置。

2.1.2 FGD/吸收塔塔壁漏漿

2.1.2. 1 原因

吸收塔噴淋層噴嘴安裝工藝不到位。漿液循環泵入口濾網框架設計不合理,運行中吸收塔漿液沖刷濾網,引起濾網與塔壁摩擦,造成塔壁防腐層損壞后腐蝕穿孔而泄漏。吸收塔塔壁原有防腐層在改造過程中因吸收塔頂升等原因引起塔壁防腐層局部起殼,運行中防腐層脫落引起塔壁腐蝕穿孔泄漏。

2.1.2. 2 對策

(1) 噴淋層安裝過程中嚴格按工藝要求執行和驗收。對于廠家已經安裝的噴嘴,用角度尺檢查是否符合圖紙設計要求。需要現場安裝的噴嘴,檢查噴嘴接管與噴淋支管接管結合面的平整度,對不符合要求的噴嘴接管進行打磨處理。將噴嘴按圖紙設計角度與噴淋支管接管試對,在噴嘴及噴淋支管上任意90°位置分別進行標記并進行壁厚檢查,調整噴嘴與噴淋支管的同心度。噴嘴黏接時,先按照噴嘴端面標記定位,再用水平尺貼于噴嘴喇叭口處檢查合格,用速干膠或鐵絲等臨時固定,再用浸透不飽和樹脂的玻璃絲布纏繞黏接。加強超低排放改造工程的驗收。

(2) 更換漿液循環泵入口濾網框架,換成過渡節式,過渡節一端焊在塔壁上,另一端通過螺栓與濾網連接,使運行中吸收塔漿液沖刷濾網時濾網振動影響不到塔壁位置。

(3) 改造中對吸收塔塔壁防腐層進行嚴格檢查,如有起殼現象及時進行清理修復。

2.1.3 FGD/吸收塔氧化風管部分斷裂

2.1.3. 1 原因

氧化風管安裝不到位,運行中氧化風管因漿液沖擊等原因出現振動時,風管與支架發生摩擦,久而久之風管斷裂。氧化風管嚴重堵塞,造成氧化風管運行中劇烈震動引起斷裂。脫硫系統投運時未先投運氧化風機,在投運氧化風機前氧化風管噴口因長時間浸沒在吸收塔漿液內而積漿 (或積垢) 堵塞。

2.1.3. 2 對策

(1) 將塔內風管用防腐材料與支架固定;增加風管壁厚。

(2) 增加氧化風管沖洗水,保證管道通暢,以降低振動。

(3) 脫硫系統恢復運行前及時投用氧化風機,以防風管噴口積漿堵塞。

2.1.4 FGD/吸收塔氣流均布盤部分碎裂脫落

2.1.4. 1 原因

氣流均布器設計厚度不合理,設計厚度偏薄。梁跨距偏大,造成運行中均布盤振動大。安裝固定設計不合理,均布器梁采用碳鋼材料表面涂鱗片的方式,運行中因受煙氣流作用而振動,久而久之均布器梁表面鱗片脫落,均布器螺栓焊接點位置嚴重腐蝕引起固定螺栓脫落、均布器振動加大。

2.1.4. 2 對策

(1) 選擇厚度合理 (建議厚度不低于3 mm) 的均布器予以更換。

(2) 增加氣流均布器梁,并對新舊梁進行搭接處理。

(3) 更改均布器梁與均布器的連接結構和材質 (均布器梁上表面和均布器連接螺栓可以選用耐磨耐腐蝕雙向不銹鋼材質) ,保證運行中均布器連接螺栓不易腐蝕脫落;并對均布器的壓板進行重新定位和加固。

2.1.5 FGD/吸收塔氣流均布器大梁腐蝕穿孔

2.1.5. 1 原因

均布器固定螺栓接種在均布器大梁上,大梁表面為鱗片防腐,運行中因氣流作用均布器振動,大梁表面鱗片脫落后腐蝕,均布器固定螺栓脫落而造成均布器振動加劇,導致大梁磨損腐蝕至穿孔。

2.1.5. 2 對策

(1) 在均布器大梁上表面包覆防腐不銹鋼板,并在與大梁的接縫處做好防腐處理;選用不銹鋼螺栓作為托盤固定螺栓,將固定螺栓直接焊接在包覆均布器大梁的不銹鋼板上,并對均布器安裝進行加固處理。

(2) 在接種好均布器固定螺栓的大梁上表面貼覆陶瓷板,并做好螺栓根部的防腐措施,均布器安裝時均布器與大梁間加裝緩震耐腐蝕橡膠墊。

2.1.6 FGD/吸收塔大梁襯膠防腐吹損嚴重

2.1.6. 1 原因

改造中未對吸收塔內原有漿液噴淋管進行全面檢查或更換,運行中漿液噴淋支管脫落 (或斷裂) ,管子脫落后漿液直接對著大梁沖刷,造成大梁表面襯膠嚴重吹損。

2.1.6. 2 對策

改造中對使用年限已久的漿液噴淋管進行更換,對尚在使用壽命期內的漿液噴淋管進行全面檢查,注意做好管子接口的加固工作。

2.2 脫硝系統

2.2.1 SCR反應器催化劑局部吹損嚴重

2.2.1. 1 原因

催化劑已過機械使用壽命期;改造中未進行脫硝煙氣流場數字模擬和物理模擬試驗,煙氣流場不均;改造中施工人員將飲用水 (或其他水) 倒在催化劑上;鍋爐燃燒工況異常等原因造成催化劑局部吹損嚴重。

2.2.1. 2 對策

(1) 改造中應更換使用壽命進入末期的催化劑。

(2) 通過數字模擬和物理模擬試驗調整煙氣導流板、修正煙道。

(3) 做好催化劑的保護工作,避免催化劑受潮。

(4) 調整鍋爐燃燒工況。

(5) 對于磨損穿透整個催化劑模塊的部位進行封堵處理,在條件許可的情況下進行催化劑部分或全部更換。

2.2.2 脫硝系統NOx質量濃度出現倒掛

2.2.2. 1 原因

脫硝NOx質量濃度測量表計存在問題、改造中SCR系統未進行噴氨優化調整試驗,噴氨均勻性差等原因造成改造后SCR出口NOx質量濃度低于煙囪排口NOx質量濃度,出現倒掛現象,氨逃逸率明顯上升。

2.2.2.2 對策

(1) NOx質量濃度測量表計校驗到位。

(2) 脫硝系統改造后系統投運時進行噴氨優化調整試驗,以提高SCR脫硝裝置出口NOx質量濃度分布均勻性,降低局部過高的氨逃逸率。

2.2.3 脫硝系統稀釋風機風量偏低

2.2.3.1 原因

超低排改造中未進行稀釋風機增容改造,原有稀釋風機無法滿足新系統的風量要求。

2.2.3.2 對策

核算改造后的稀釋風量,對稀釋風機進行增容改造。

2.3 低低溫換熱器

2.3.1 低低溫換熱器出現共振

2.3.1. 1 原因

低低溫換熱器模塊數量設計不合理,設計數量偏少引起換熱器阻力大、出現共振。

2.3.1.2 對策

擴大低低溫煙氣通道,增加換熱器模塊;或在增加換熱器模塊的同時加裝換熱器旁路。

2.3.2 低低溫換熱器漏水

2.3.2.1 原因

低低溫換熱器管材選擇不當,耐磨、耐腐蝕性差;煙氣流速過高、飛灰物理特性、安裝問題;各種設計問題引起的低溫腐蝕;因飛灰沉積、管子泄漏等原因引起積灰,導致煙氣流速局部過高而管子吹損。

2.3.2.2 對策

(1) 選擇合適的換熱器管型、管材和管壁厚度。

(2) 控制好煙氣流速、鍋爐燃燒以及安裝工藝等。

(3) 準確計算酸露點;低低溫換熱器的降溫器出口煙溫盡可能控制在90~95℃,最高不超過100℃,再熱器出口煙溫控制在80℃以上;設計時出口煙溫保證值按照出口煙溫設定值上下浮動8~10℃來界定,換熱器留有足夠的換熱余量,以保證在運行工況改變時,換熱器出口煙溫仍能達到設定值;根據各煙道實際參數來確定換熱器的大小,避免換熱器出口煙溫出現偏低;集箱處的穿墻管、彎頭穿出煙道等部位均以密封滿焊方式設計,并將彎頭外側包裹在密封盒子內,這樣可以避免煙道漏風,防止出現低溫腐蝕。

(4) 低低溫換熱器在低負荷運行時要加強吹掃,避免過多灰塵沉積;做好檢修維護工作,防止因泄漏造成的積灰情況發生。

2.3.3 低低溫換熱器再熱器壓差超標

2.3.3.1 原因

低低溫換熱器再熱器高溫段管組鰭片選材參照管材設計,運行中鰭片溫度實際達不到管子溫度,鰭片出現低溫腐蝕后變形、脫落,堆積于換熱器內部,引起再熱器堵塞壓差超標。

2.3.3.2 對策

(1) 選用合適的材質用于制作低低溫換熱器再熱器管組 (建議再熱器各段模塊的材質均不低于316L) ,確保正常運行工況下管組鰭片不發生嚴重腐蝕。

(2) 對再熱器高溫段模塊管組進行表面鈍化處理。

2.4 除塵器及干除灰系統

2.4.1 除塵器故障頻繁

2.4.1.1 原因

電除塵長期運行、頻繁開停機,經過反復熱脹冷縮后陰極框架出現變形嚴重,引起振打點偏移、極距局部偏小,造成振打淸灰效果不好、電場閃絡;陰極線松弛、斷裂引起電場短路或閃絡;煙氣流速過低 (小于0.3 m/s) ,且含塵質量濃度高時電除塵進口氣流均布板積灰,乃至孔眼被堵塞,使氣流沿電場截面分布不均勻和煙氣含塵質量濃度偏析,造成除塵效率下降;改造中系統增設的低低溫換熱器運行中出現泄漏而未能及時隔斷,引起除塵器和灰斗內進水后電場短路、灰斗堵塞。

2.4.1. 2 對策

對陰極框架進行調整、維修處理;更換松弛或斷裂的極線;校核引風機風壓,確保除塵器內煙氣流速控制在正常范圍內;消除低低溫缺陷,及時清理除塵器電場及灰斗內積灰。

2.4.2 干除灰系統無法正常出灰

2.4.2.1 原因

超低排改造中干灰系統進行配套改造,改造中選用的干除灰系統閥門不可靠,造成倉泵不能正常送灰;倉泵與灰斗間距離過長,進入倉泵內灰的溫度過低。

2.4.2.2 對策

干灰系統選用可靠的閥門;合理控制倉泵與灰斗間的距離。

3結束語

在日趨嚴格的環保形勢下,火電廠進行超低排放改造勢在必行。在競爭日益激烈的環保改造市場環境下,改造項目承包單位因顧及到項目總價等因素可能存在用材偏低、安裝工藝不到位等問題,這也是改造后環保設備出現一些新問題的原因之一。如何避免改造后出現問題是每個業主在改造前、改造中應該認真考慮的問題。對于改造后已經出現問題的單位來說,控制和解決新出現的問題至關重要。或許大多數單位通過改造都能達到超低排放要求,但如何保證改造后既能達標排放,又能保證設備正常運行是值得每個業主考慮的,希望通過此文能給尚未改造、正在改造或已經完成改造的同行提供借鑒。

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