陳海永，王小芳

（1.中煤華晉集團晉城熱電有限公司，山西 晉城 048000；2.晉控電力山西工程有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

目前燃煤火力發(fā)電廠石灰石—石膏濕式煙氣脫硫系統(tǒng)采用抑制氧化的方式運行或強制氧化工藝[1]，合理設計和正確操作通?？梢员苊馕账冉Y垢現象。強制氧化裝置普遍采用固定式空氣噴霧器FAS（fixed air sparger）、攪拌器與空氣噴槍組合式ALS（agitater air lance assemilies）2種方式。FAS是在吸收塔內的一定深度（通常大于3 m）或在吸收塔內的底部，在整個吸收塔截面上均布若干根布氣主管，在主管上開噴氣孔或在主管上裝分支管，使噴嘴分布更均勻。FAS與ALS相比，氧化空氣噴管口徑較小，塔內布置復雜，發(fā)生氧化風管堵管的可能性較大。維持漿液中足夠的氧量，有利于亞硫酸鹽的轉換，提高脫硫效率，也是有效防止吸收塔和石膏漿液管道CaCO3垢物形成的關鍵所在[2-3]。相反，氧化率下降，漿液中可溶性亞硫酸鹽的濃度增大，導致脫硫效率、石灰石利用率下降，嚴重時，使得石膏脫水困難，致使吸收塔密度得不到良好控制，影響脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[4-6]。

該電廠煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法工藝，吸收塔內布置采用德國魯奇公司漿池分離器技術，用占漿池斷面2/3的分隔管，將漿池分成上下相同的兩部分。塔內氧化分支管布置在分隔管之間，上部分為5.74 m深的氧化區(qū)，下部分為7.26 m深的中和區(qū)。該系統(tǒng)自超低排放改造投運2年多來，數次發(fā)生氧化風量降低，脫硫效率降低，石膏脫水困難，甚至因憋壓運行造成氧化風機設備損壞、氧化風管及其支架斷裂[7]事件。氧化風系統(tǒng)是否能維持良好運行成為環(huán)保工作的關鍵一環(huán)?；诖?，本文以該電廠實施了超低排放改造的300 MW燃煤機組脫硫系統(tǒng)為對象，根據氧化風系統(tǒng)運行參數分析判斷風管堵塞狀況，優(yōu)化系統(tǒng)，制定了處理對策，并將風管堵塞處理前后的脫硫系統(tǒng)運行參數進行了分析對比。

1 電廠煙氣脫硫系統(tǒng)概況

該電廠300 MW機組采用亞臨界自然循環(huán)燃煤機組，設計及校核煤種均為無煙煤。煙氣脫硫采用單塔雙循環(huán)高效脫硫技術，1爐1塔，2臺吸收塔共用1套石灰石漿液制備系統(tǒng)及1套石膏脫水系統(tǒng)。脫硫吸收塔設置5臺漿液循環(huán)泵，采用脈沖懸浮泵塔攪拌方式，氧化風系統(tǒng)設置2臺多級離心鼓風機，采用FAS的強制氧化裝置，由吸收塔內部布置在7根DN1 000 mm漿池分離管之間的6根管網式氧化空氣管及外部氧化風相應的管道、閥門組成。

氧化風母管為DN450 mm的管道，分支管則為DN200 mm的管道，材質為2205不銹鋼，在吸收塔外部分支管自17.74 m高度接入母管，下降至7.26 m后伸入至吸收塔內部漿池里。吸收塔內部每根分支管上在管道兩側45°（塔底板方向為0°）均勻布置2排直徑9 mm的氧化風孔，風孔間隔120 mm，直至尾部噴槍處。

2 氧化風系統(tǒng)異常狀況

該電廠脫硫系統(tǒng)超低排放技改后投入運行，脫硫吸收塔液位控制在13.0 m，氧化風機入口在開度50時，氧化風機電流為63 A，氧化風機出口壓力為80 kPa，風量達到15 000 m3/h，參數保持穩(wěn)定。經運行一段時間后，出口壓力逐漸上升、風量逐漸下降，僅3個月風機的出口壓力就已增大至100 kPa，風量下降至9 000 m3/h，且持續(xù)下降，直至7 000 m3/h，電流下降至45 A（如表1所示），此時氧化風機震動已明顯上升，超出規(guī)定值。

表1 脫硫氧化風機參數變化后運行100天參數表

切換氧化風機后，氧化風量、風機運行電流、出口壓力無明顯變化；檢查風機、電機本體無故障；氧化風母管加濕水投運正常。在此期間增加氧化風機入口調節(jié)閥開度，氧化風量及運行電流短暫上升，短暫運行后持續(xù)下降。對氧化風6根分支管測溫，其中2根存在溫度明顯低于其他分支管溫度，綜合分析判斷溫度低的氧化風分支管堵塞。

隨著氧化風流量逐漸降低，使吸收塔內部漿液品質惡化，石膏含水量增大，無法進行脫水工作，造成吸收塔密度逐漸增大，脫硫效率持續(xù)下降。

3 原因分析

通過現場調研分析，在運行期間排除了氧化風機入口濾網、風機本體以及氧化風母管加濕水方面的問題。在機組檢修期間，排空吸收塔內部漿液，對氧化風分支管進行切割檢查分析。

3.1 對吸收塔內部水平氧化風分支管的檢查分析

將吸收塔內部水平氧化風分支管切割，氧化風管道內未出現“濕—干”結垢現象，但在氧化風管伸入吸收塔側管道內部存有軟垢以及硬化的片狀垢層[8]，通過測量及調研分析造成此現象的主要因素有以下兩個方面。

3.1.1 安裝與設計原因

FAS布置氧化風管網長期浸泡在吸收塔漿池內，并有相當長的水平管道。經測量塔內水平管道水平度，發(fā)現氧化風管伸入塔側略低于風管尾部噴槍處。同時2排氧化風孔設置在管道兩側45°，管道正下方未設置。氧化風機停運后，將吸收塔內漿液排空，風管內的漿液一直無法流出，沉積在底部管壁上。

氧化風系統(tǒng)未設計沖洗水，當漿液沉積在風管道內時，無法沖洗，造成漿液長時間滯留在風管內。

3.1.2 檢修期間檢查不徹底

吸收塔內氧化風管位于7.26 m高空，未對氧化風管伸入塔側進行切割檢查，未發(fā)現風管內部沉積漿液，導致漿液沉淀長期附著在管壁上，并逐漸堵塞氧化風孔，致使氧化風量降低，出現氧化不充分的現象，加劇垢層逐漸擴大，甚至堵塞整根氧化風分支管。

3.2 吸收塔外部垂直氧化風分支管的檢查分析

將吸收塔內部水平氧化風分支管堵塞的垢清理干凈，向吸收塔內注漿，啟動氧化風機檢查漿液鼓泡及風量情況。氧化風量由7 000 m3/h增加11 000 m3/h，但仍未達到設計值，塔內部分分支管漿液鼓泡不佳，甚至部分區(qū)域漿液無鼓泡現象。

將吸收塔外部氧化風分支管自17.74 m高度接入母管接口處切割檢查，發(fā)現分支管與母管連接接口處存在嚴重的結垢現象。通過調查分析造成此現象的主要因素有以下3個方面。

3.2.1 工藝水水質差

氧化風加濕水來自脫硫工藝水，脫硫工藝水取自廠區(qū)處理后的工業(yè)廢水、生活污水以及城市中水，脫硫工藝水存在短期水質不合格現象（如表2所示）。由于工藝水水質硬度過大，在加濕水將氧化風溫由130℃降至30℃過程中會不斷形成水垢，并黏附在風管拐彎或變徑處，即分支管與母管接口處，尤其是當氧化風分支管在吸收塔內部堵塞，此根分支管不通風時，更易在分支管接口處造成堵塞。

表2 設計水質與實際使用水質對比

3.2.2 離心式氧化風機運行方式原因

離心式氧化風機共用一根母管，單臺風機功率可達710 kW，為避免風機憋壓，切換方式采用先停后啟，并且在機組短期停運時，為降低廠用電，在吸收塔漿液未進行排空的情況下，停運氧化風機運行，致使?jié){液中熱蒸汽返回分支管并吸附在分支管接口處，日積月累造成結垢現象。

3.2.3 安裝原因

外部氧化風分支管接入母管接口處，分支管伸入母管段過長，出現渦流現象。部分加濕水被攔截在母管與分支管連接接口處。加濕水的液滴水垢、氧化風機全部停運后熱漿液蒸汽吸附在過長分支管部分，造成管道結垢堵塞。

4 防止氧化風管堵塞的對策

結合現場實際情況，本著從脫硫系統(tǒng)內小范圍著手，并盡可能降低成本的觀點出發(fā)，針對吸收塔塔內水平管道以及塔外垂直管道不斷結垢的現象，制定相應的處理對策。

4.1 調整塔內氧化風管水平度并增加風孔

利用機組檢修期間，一方面要降低吸收塔內風管尾部噴槍高度，使氧化風管伸入塔側高于風管尾部噴槍側，這樣可以減少結垢現象的出現；另一方面，一定要在吸收塔內部每根分支管正下方增加一排直徑9 mm的氧化風孔，可大大減少吸收塔漿液排空后氧化風管內漿液殘留量。

4.2 增加吸收塔水平管道沖洗水及分支管壓力表

一方面，在吸收塔外部下降至7.26 m氧化風分支管上接入沖洗水管道，當機組檢修排空漿液以及機組短期停運啟動前，用接入的沖洗水管道對塔內水平氧化風分支管進行沖洗，以免這些管道內還留有水垢；另一方面，在每根氧化風分支管上加裝壓力表，并將這些新加裝的壓力表列入正常巡檢項目，以監(jiān)測各分支管風壓，作為判斷管道堵塞情況的依據。當通過壓力表判斷分支管堵塞時及時對堵塞管道進行沖洗。

4.3 加強運行和檢修期間異常參數的檢查及分析

運行期間，當氧化風流量降低時，一定要及時分析具體原因，在為檢修提供依據的基礎上，盡量縮短氧化風機全停時間；檢修期間，要著重對風壓低的分支管進行認真仔細的檢查，必要時進行割管徹底檢查。

4.4 切除分支管伸入母管過長部分并增加檢修孔

利用停機期間，一方面盡快切除分支管伸入母管段過長的部分，避免再次因為分支管伸入母管過長而出現渦流現象；另一方面，一定要在此處增加檢修孔，便于檢修及檢查。自切除分支管伸入母管段過長部分后，分支管與母管接口處結垢現象明顯減少，設備運行正常。

5 執(zhí)行后運行效果

自對策執(zhí)行以后，氧化風管未發(fā)生堵塞現象，脫硫氧化風系統(tǒng)保持最佳狀態(tài)運行。氧化風量達到設計值，吸收塔漿液氧化充分，漿液品質逐漸改善，保證了脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、環(huán)保運行，具體運行參數對比如表3所示。

表3 機組滿負荷情況下對策執(zhí)行前后的運行參數對比表

6 結束語

本文研究結果表明，運行期間根據氧化風分支管壓力對氧化風分支管沖洗，清理變徑及拐彎處水垢；檢修期間，檢查處理分支管以及風孔堵塞，可以有效避免氧化風管結垢堵塞現象。本文經驗在節(jié)能與環(huán)保方面具有積極意義，可供有類似問題的電廠借鑒。