李 麗

(陜西未來能源化工有限公司， 陜西榆林 719000)

陜西榆林某公司設(shè)3臺(tái)480 t/h高溫高壓煤粉鍋爐，鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)1開1備，均采用氨法脫硫。脫硫系統(tǒng)按塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝設(shè)計(jì)，吸收塔由濃縮段、吸收段和塔外氧化段組成，其中1層二級(jí)噴淋層、3層一級(jí)噴淋層、1層填料層、2層屋脊式除霧器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 吸收塔塔內(nèi)結(jié)構(gòu)

鍋爐燃燒后的煙氣，經(jīng)過布袋除塵器除塵后，進(jìn)入2臺(tái)引風(fēng)機(jī)加壓匯合至原煙道，通過脫硫塔進(jìn)口擋板門進(jìn)入吸收塔，分別經(jīng)過二級(jí)噴淋層、升氣帽、一級(jí)噴淋層、填料層和除霧器，在塔內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以脫除煙氣中的二氧化硫。干凈的煙氣經(jīng)過凈煙道及擋板門進(jìn)入煙囪后排入大氣。管道及測(cè)點(diǎn)見圖2。

CEMS—固定污染源連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；PI—壓力測(cè)點(diǎn)。

1 故障經(jīng)過

2019年6月中旬，1#脫硫系統(tǒng)超低排放改造施工，脫硫系統(tǒng)切換至2#脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。2019年11月3日，原煙道壓力逐漸升高，至11月8日壓力升高至3 500 Pa。查找原因并調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式后，11月10日，原煙道壓力降低至2 100 Pa左右，隨后又緩慢升高，于11月14日升高至3 922 Pa。在2臺(tái)鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定情況下，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流升高，1#爐引風(fēng)機(jī)出口的織物膨脹節(jié)外蒙皮撕裂。若原煙道壓力繼續(xù)升高，鍋爐將被迫停車。

2 故障排查

根據(jù)整個(gè)脫硫塔系統(tǒng)中煙氣流向和系統(tǒng)可能存在的阻力點(diǎn)，逐項(xiàng)排查分析壓力升高的原因。

2.1 脫硫塔原煙道煙氣壓力測(cè)點(diǎn)

設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)時(shí)，在入口CEMS中設(shè)置了壓力測(cè)點(diǎn)(61PT01)和原煙道壓力測(cè)點(diǎn)(61PT02)。查看歷史趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)2個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)升高。后經(jīng)儀表專業(yè)人員就地測(cè)量，確認(rèn)壓力測(cè)點(diǎn)數(shù)值無誤。

2.2 備用鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行

11月4日，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出口擋板關(guān)閉不嚴(yán)，煙氣倒流，造成備用鍋爐布袋除塵器及輸灰系統(tǒng)倉泵處出現(xiàn)凝結(jié)水[1]，于是啟動(dòng)備用鍋爐引風(fēng)機(jī)。

原煙道壓力升高時(shí)間與風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間基本吻合，懷疑是由備用鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行造成故障。降低引風(fēng)機(jī)液偶執(zhí)行器開度并且關(guān)閉出口擋板，煙道壓力無明顯改善；停運(yùn)引風(fēng)機(jī)后煙道壓力未下降反而繼續(xù)升高，排除該原因。

2.3 脫硫塔入口煙道干濕交界面硫酸銨結(jié)晶堵塞

因脫硫塔采用塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝，在運(yùn)行過程中，二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)的過飽和漿液在噴淋過程中容易在入口煙道處的高溫?zé)煔庹舭l(fā)作用下結(jié)晶[2]，形成硫酸銨，長(zhǎng)時(shí)間積累會(huì)堵塞入口煙道，造成煙氣流通界面減少，煙道壓力升高。脫硫塔入口煙道設(shè)計(jì)有消防降溫噴淋和煙道沖洗管道，開啟煙道沖洗和消防噴淋閥門，煙道壓力未出現(xiàn)變化。在入口煙道處切孔，進(jìn)行入口煙道疏通，經(jīng)排查煙道底部無硫酸銨積料堵塞。

2.4 升氣帽及下方堵塞

脫硫塔分為上部吸收段和下部濃縮段。上下兩段被集液層分隔，集液層采用玻璃鋼底板，中間分布若干升氣帽。入口煙氣在濃縮段與二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，交換熱量后從升氣帽中間向上流入吸收段。

集液層下方布置有稀硫銨副線噴淋和塔壁沖洗噴淋管。稀硫銨副線噴淋設(shè)計(jì)為2種結(jié)構(gòu)形式，四周分布90°螺旋噴嘴向下噴淋，中間分布120°螺旋噴嘴向上噴淋。正常運(yùn)行時(shí)稀硫銨副線使用密度較低(1.12～1.14 g/mL)的一級(jí)循環(huán)液進(jìn)行噴淋[3]，沖洗集液層底部以避免硫酸銨堆積。由于脫硫系統(tǒng)液位異常升高，為降低濃縮段液位，提高一級(jí)循環(huán)液密度，將密度為1.25 g/mL的二級(jí)循環(huán)飽和液臨時(shí)接至稀硫銨副線。在投用稀硫銨副線沖洗時(shí)，向上噴淋的漿液在熱煙氣干燥下堆積于集液層下方，堵塞升氣帽，造成煙氣流通面積減少。隨著運(yùn)行時(shí)間增加，堵塞面積增大，原煙道壓力升高。

2.5 除霧器堵塞

除霧器安裝在脫硫塔頂部，并設(shè)置有前、后壓力測(cè)點(diǎn)監(jiān)控除霧器壓差，查看并分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)除霧器前壓力在250～390 Pa之間變化，壓差基本保持不變。開啟除霧器沖洗水多次沖洗除霧器[4]，除霧器壓力降低至200 Pa左右時(shí)，原煙道壓力基本無變化，排除除霧器堵塞的原因。

3 解決措施

通過排查及分析，確定故障原因?yàn)椋杭簩酉路蕉逊e的硫酸銨結(jié)晶，造成煙氣流通面積減少，使原煙道壓力升高。為此，調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方式予以解決。

3.1 降低一級(jí)循環(huán)液的密度

將改造后的稀硫銨副線恢復(fù)使用密度較低(≤1.18 g/mL)的一級(jí)循環(huán)液進(jìn)行噴淋，通過工藝補(bǔ)水將一級(jí)循環(huán)液的密度由1.21 g/mL降低至1.14 g/mL。

3.2 加大稀硫銨副線沖洗頻次

在降低稀硫銨副線噴淋液密度的同時(shí)，加大稀硫銨副線沖洗頻次，減少硫酸銨結(jié)晶堆積，增大煙氣流通面積，降低原煙道壓力。增大沖洗頻次后，由于煙道壓力下降，運(yùn)行人員不再降低一級(jí)循環(huán)液密度，并減少了沖洗頻次，造成原煙道壓力重新升高，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄見表1。

表1 一級(jí)循環(huán)液密度及煙氣壓力變化趨勢(shì)

4 結(jié)語

此次原煙道壓力持續(xù)升高了10 d，造成運(yùn)行鍋爐引風(fēng)機(jī)電流升高，煤粉鍋爐爐膛壓力正壓運(yùn)行，給整個(gè)化工系統(tǒng)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行帶來了安全隱患。之后，采取一系列措施，降低了原煙道壓力，脫硫系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)運(yùn)行必須控制一級(jí)循環(huán)液密度在1.18 g/mL以下，同時(shí)，設(shè)置合理稀硫銨副線沖洗頻次和間隔，監(jiān)控?zé)煹缐毫?shù)，避免此類情況再次發(fā)生。