脱硫系统设备及常见问题.docx
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脱硫系统设备及常见问题
湿法脱硫系统
讲课人：
张海强
一、脱硫系统概述
1、湿法脱硫工艺流程
石灰石——石膏湿法脱硫工艺系统主要有：
烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。
其基本工艺流程如下：
锅炉烟气经电除尘器除尘后，经过引风机、引风机出口烟道、吸收塔入口烟道，进入吸收塔。
在吸收塔内烟气自下向上流动，被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。
循环浆液自吸收塔底部由浆液循环泵向上输送至吸收塔喷淋层，每个浆液循环泵与其各自的喷淋层相连接（共4层），由塔内设置的布液管道及喷嘴雾化后分散成细小的液滴均匀喷射到吸收塔整个断面，使气体和液体得以充分接触洗涤脱除烟气中的SO2、SO3、HCL和HF。
与此同时，吸收SO2（SO3）后的浆液在吸收塔内“强制氧化工艺”的处理下被导入的空气强制氧化为石膏（CaSO4•2H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。
石灰石与二氧化硫反应，经强制氧化生成的石膏，通过石膏排出泵排出吸收塔，进入石膏脱水系统。
脱水系统主要包括石膏水力旋流器（一级脱水设备）和真空皮带脱水机（二级脱水设备），最终形成湿度小于10%的石膏副产品。
经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。
同时按程序用工艺水对除雾器进行冲洗。
进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46~55℃左右，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。
2、脱硫过程主反应：
1．SO2+H2O→H2SO3吸收
2．CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O中和
3．CaSO3+1/2O2→CaSO4氧化
4．CaSO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O结晶
5．CaSO4+2H2O→CaSO4•2H2O结晶
6．CaSO3+H2SO3→Ca（HSO3）2pH控制
吸收塔中的pH值通过注入石灰石浆液进行调节与控制，一般pH值在5.5~6.2之间。
二、主要工艺系统设备及功能
1、烟气系统
烟气系统包括烟道、烟气挡板、密封风机、事故喷淋装置等设备组成。
烟气挡板——实现FGD装置投入和退出运行，分为原烟气挡板、净烟气挡板和旁路烟气挡板。
前者安装在吸收塔的进、出口，旁路挡板安装在原烟道与烟囱之间。
当FGD系统运行时，旁路烟道关闭，接通密封空气进行密封。
当FGD系统故障或入口烟温超过设计值时旁路烟气挡板打开，同时关闭原烟气和净烟气挡板，同时接通密封空气进行密封，保证故障时FGD系统迅速退出运行，确保锅炉的正常运行和FGD防腐层不被破坏。
2、吸收系统
吸收系统的主要设备是吸收塔，是脱硫系统的核心装置，完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。
我们采用的是喷淋塔结构，是石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。
喷淋层设在吸收塔的中上部，吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。
每个喷淋层由母管、支管和喷嘴组成，喷嘴就布置在直管的末端，其作用是将循环浆液进行细化喷雾，以实现均匀的喷淋效果。
吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞、叶轮磨损及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有半圆状的玻璃钢滤网。
氧化空气系统是吸收塔内的重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔反应池内浆液得到充分氧化并生成石膏。
氧化空气注入不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导致吸收塔内壁的结垢，浆液脱水困难等现象。
吸收塔内还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。
3、浆液制备系统
浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式。
不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。
马电采用湿磨制浆方式主要设备包括：
卸料仓、振动给料机、斗式提升机、埋刮板输送机、石灰石料仓、皮带给料机、湿式球磨机、浆液循环箱、磨机浆液循环泵、浆液旋流器、浆液箱、浆液搅拌器、浆液输送泵等组成。
浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。
通常要求粒度为90%小于325目。
4、石膏脱水系统
石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机、真空泵等关键设备。
水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切向进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。
粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，细小颗粒则富集在中心。
已澄清的液体从上部区域溢出（溢流）；而增稠浆液则在底部流出（底流）。
经一级脱水后的石膏浆液固率达到50%。
真空皮脱水机将已经经过水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上，输送存储于石膏库外运。
三、脱硫系统设备及常见问题
1、烟气系统
（1）、增压风机和GGH换热装置
2006年以前设计一般装设有增压风机，主要作用是克服GGH（气——气换热器）装置的阻力，以及烟囱排烟温度降低造成的压力变化。
装设GGH装置的目的：
原烟气经吸收塔脱硫后，净烟气温度降低至45—55℃，现象：
一是，烟气低于酸露点温度引起吸收塔出口烟道及烟囱的结露腐蚀，二是，烟气自拔扩散能力下降引起酸性石膏雨。
GGH既利用原烟气热量通过换热提高吸收塔出口的排烟温度（可达到80度左右）避免结露腐蚀，提高烟囱自拔扩散能力（其结构原理类似于锅炉空气预热器）。
但是在实际应用中，通过GGH换热后并不能完全避免结露现象，反而因运行温度升高造成烟道和烟囱腐蚀加剧，同时，GGH装置的直接投资大（占FGD系统总投资的15%左右），后期维护工作量大，堵塞、渗漏现象突出，系统阻力增大，需增设增压风机，运行能耗和维护成本升高，在2006年以后的湿法脱硫设计中普遍放弃GGH换热设计。
（2）、烟气挡板
烟气挡板常用新式：
闸板式、单百叶窗式和双百叶窗式。
每片挡板设有金属密封元件（不锈钢密封条），挡板与密封空气系统相接并联动。
当挡板处于关闭位置时，挡板翼由钢制衬垫密封，在挡板内形成一个气路空间，密封空气充入并形成正压室，在挡板密封面形成空气幕，起到密封作用。
密封空气压力较挡板门外烟气压力高500Pa以上，有较好的密封效果。
挡板门的防腐措施：
主要依靠正确选取金属材料来保证。
建议烟气挡板门材质表：
项目
原烟气挡板
净烟气挡板
旁路挡板
叶片
Q235-A
碳钢包DIN1.4529或相当
净烟气侧碳钢包DIN1.4529或相当
轴
#35钢
#35钢包DIN1.4529或相当
#35钢包DIN1.4529或相当
框架
Q235-A
Q235-A包DIN1.4529或相当
碳钢包DIN1.4529或相当
密封材料
DIN1.4529或相当
C276或相当
C276或相当
常见问题及维护：
a.#9炉烟气挡板运行8个月出现挡板门密封衬层及固定螺栓腐蚀脱落现象，对密封性造成影响，严重时会引起原烟气经旁路挡板直接渗漏排放，出口硫份超标。
经材质检验挡板密封衬层及固定螺栓材质不合格，引起密封件变形脱落。
按照技术协议及工艺标准更换符合材质要求的部件。
b.日常维护应定期检查烟气挡板传动执行机构无卡涩、变形、松动现象，定期对传动蜗轮、蜗杆及摇臂进行检查，补充润滑脂防止缺油磨损和卡涩。
2、吸收塔系统主要设备
喷淋吸收塔系统是湿法烟气脱硫系统的核心部分，主要布置有吸收塔本体、吸收塔搅拌设备、氧化空气分配装置、浆液循环机喷淋装置、喷嘴、除雾器等。
（1）、吸收塔本体
吸收塔的作用是对烟气中的SO2等有害气体进行洗涤、吸收、氧化和石膏结晶于一体的塔类设备。
是湿法脱硫酸性物质反应的集中区域，因此防腐是吸收塔的一个重点。
吸收塔各部防腐主要措施：
吸收塔入口烟道——碳钢+防腐涂层或耐酸钢
吸收塔入口干湿界面——碳钢+防腐涂层或合金钢（如C276）
吸收塔本体——碳钢+防腐涂层或碳钢衬胶、碳钢+镍基合金
吸收塔出口至挡板处——碳钢+防腐涂层
吸收塔出口挡板至烟囱——碳钢+防腐涂层或耐酸胶泥、耐酸砖、合金钢内衬
烟囱——整体衬碳钢+耐酸砖或碳钢+防腐涂层、碳钢+合金钢内衬（如：
钛板）、整体合金钢
旁路烟道、挡板——混凝土+合金钢衬层（C276、1.4529）碳钢+防腐涂层
常见问题及维护：
吸收塔内是腐蚀最显著的部位，集中了酸的腐蚀、氯的腐蚀、高速流体及其携带的颗粒物的冲刷腐蚀等。
#9炉在8月份的脱硫停运检查中发现，吸收塔内氧化风管支撑钢梁部位存在玻璃鳞片脱落腐蚀现象，分析原因与氧化风管运行中存在流体引起的振动，钢梁结构设计强度低造成玻璃鳞片出现缝隙开裂和脱落。
因此吸收塔内的部件如横梁、支撑管等设计应满足足够的强度要求。
另外，例如出现的点状腐蚀，片状腐蚀，缝隙腐蚀，热膨胀引起的鳞片开裂，施工工艺造成的厚度不均匀、鼓泡翘起、非一次性施工接缝未按工艺标准进行打磨等，都易造成防腐失效，在检查中发现的问题应及时修复，防止面积扩大和塔壁出现穿孔漏浆。
搅拌器在运行中随着大量浆液的循环，叶轮后部的吸收塔壁板防腐层易受到含有颗粒物浆液的冲刷磨蚀，有的发电厂采取加装防护板减少冲刷；在2010年5月的#9吸收塔入口烟道检查中发现，由于干湿界面的气流扰动而积有约1米的硬质垢山，这些部位的防腐层也极易造成长期腐蚀，在清理中易造成机械损伤。
（2）吸收塔搅拌设备
在吸收塔内下部浆液池中水平对称布置有4个搅拌器，其作用是将浆液和其中脱硫的有效物质，保持均匀的悬浮状态，促进鼓入的氧化空气充分反应。
搅拌器一般采用国外进口设备，所以应特别注意维护，防止机械密封出现漏浆，一旦漏浆必须停运脱硫进行吸收塔排浆检修。
日常维护中应注意搅拌器密封水不出现堵塞断流，及时清理搅拌器密封水滤网，定期检查搅拌器皮带不出现打滑传动失效现象，可通过搅拌器底部台板调节螺栓调节皮带的张紧度，皮带磨损应及时更换。
防止吸收塔搅拌不均匀影响石膏结晶，搅拌器叶片结垢和吸收塔底部部分区域浆液沉积结垢。
搅拌器损坏的主要因素是受腐蚀和磨损的共同影响，在停炉检修中应进行叶片腐蚀磨损情况检查，对叶片厚度进行采点测量收集对比数据，检查轴的直线度并防止出现弯曲变形。
（3）氧化空气分配装置
吸收塔内布置有管网式强制氧化风管，强制氧化即向塔内的氧化反应区喷入空气，促进可溶性亚硫酸盐氧化成硫酸盐，把脱硫反应中生成的半水硫酸钙（CaSO3.1/2H2O）氧化为硫酸钙并结晶成石膏。
氧化空气系统结构特点：
空气分配装置由氧化风机和氧化空气分配管路组成。
氧化风机一般采用2台罗茨风机并联运行（一运一备），由空气母管送至吸收塔，母管联箱上分配4路直管通向吸收塔内部，直管上开有小孔，氧化空气从小孔喷出并形成细小的空气泡，均匀分布到吸收塔反应浆池的断面，然后气泡靠浮力上升至浆池表面，上升过程中与浆液得以充分混合，实现高氧化率。
氧化空气各支管路还装设有工艺水冲洗管路，实现对氧化风管的定期冲洗，防止管路结垢堵塞。
常见问题及维护：
氧化风管结垢——主要原因是由于设备倒换方式不合理和氧化风机掉闸造成氧化风管正压消失引起浆液返流，再次开启氧化风后，残留在风管内壁的浆液被氧化风干燥后结垢；因此，必须在氧化风机掉闸后及时对管路进行冲洗，清除管内残留浆液。
风管喷口堵塞——主要原因有两点,一是管道内的垢层在冲洗中剥离堵塞喷口，二是氧化风温长时间偏高（超过80度）引起喷口处浆液中的硫酸钙、亚硫酸钙过饱和结垢堵塞喷口。
因此，必须确保管路及时冲洗和氧化风温不超过允许值。
氧化风温高——主要原因有两点，一是氧化风减温水喷口堵塞引起减温效果差，二是氧化风机入口滤网堵塞造成氧化风流量降低，氧化风机机械能产生的热量不能带走引起的风温升高。
因此，应避免减温水中含有杂质堵塞减温喷嘴，半个月清理一次氧化风机滤网。
（4）除雾器
新机吸收塔采用的屋脊型除雾器的作用是利用撞击分离和离心力原理，将经脱硫后烟气所携带的雾滴在除雾器的弯曲通道中分离出来，多数以浆液的形式被捕集自由下落至吸收塔底部，除雾器由两级组成，第一级为粗除雾器，第二级为细除雾器，由于烟气中携带有水份、浆液雾滴和固体颗粒，为避免在除雾器叶片上形成结垢，每级除雾器都设有水冲洗系统，一级为上下双向冲洗，第二级为向上冲洗，喷口设计压力为》2bar。
框架及冲洗管道采用聚丙烯材料，叶片采用滑石粉加强聚丙烯，叶片间距30mm，运行温度不超过80度，优点是价格较低廉、耐腐性强。
缺点是强度较低,耐温性差,且随着温度的升高,强度降低很快,在环境温度5度以下材质脆性增大。
冲洗管道在安装前必须确保冲洗干净，防止碎屑、杂物堵塞冲洗喷嘴引起除雾器冲洗不到位使残留的浆液物质粘结在除雾器表面上沉积下来，逐渐失去水分而成为石膏垢（俗称软垢）。
冲洗周期一般控制在2小时左右，冲洗时间按吸收塔液位和除雾器压差确定。
存在问题及维护：
在任何时候特别在冬季检修中防止碰撞和重压。
2010年8月的脱硫系统停运检查中，#9吸收塔除雾器部分出现坍塌变形。
造成除雾器故障的原因是多方面的，如：
运输安装中除雾器碰撞颠簸损坏、安装中损坏、系统压力突变、系统投退中操作不当造成高温烟气进入吸收塔、除雾器严重结垢重力作用超出材质设计强度等。
除雾器结垢是常见现象，#9吸收塔除雾器叶片表面可见沟壑状结垢，厚度约5mm左右，日常应注意观察除雾器压差变化，及时分析堵塞情况，坚持做好定期冲洗。
（5）浆液循环喷淋装置
为保证吸收塔内浆液的循环喷淋，装设有单级、单吸、卧式离心浆液循环泵4台，分别对应4层喷淋母管材质FRP（玻璃钢），浆液循环泵前装设有玻璃钢滤网，防止杂质和块状硬垢进入泵体造成水泵损坏和喷嘴堵塞。
主要由电机、减速箱、连接短接、轴承座、机械密封及泵体组成。
浆液循环泵出口装设有工艺冲洗水，当泵停运后将泵内残留浆液冲洗干净，防止沉淀结垢。
存在问题及维护：
传动组件对轮中心不正——主要原因是设备安装阶段找正超过允许值，造成轴承温度高、减速箱有杂音，采取措施重新找正。
减速箱油温高——减速箱油冷却器堵塞，换热效果差引起。
主要原因是冷却水采用工艺水，系统并联有浆液循环泵出口冲洗水，由于冲洗水阀关闭不到位和结垢卡涩等原因，造成工艺水系统压力低时浆液返流至工艺水造成污染结垢，冷却器采取5%盐酸浸泡清洗（不要过洗造成冷却器渗漏）。
轴承温度高——轴承座轴承温度设定有超温掉闸保护（80度），主要原因是对轮中心不正，重新找正后测温保持在40—60度。
维护中应严格按照换油周期进行维护，目前减速箱采用美孚VG220重负荷齿轮油，轴承座采用ISOVG46（或VG68）矿物油。
入口滤网堵塞——检查中发现滤网存在堵塞现象，堵塞物有块状结晶物、木屑等杂物，在停炉中应彻底清理干净，防止因入口流量降低造成浆液泵气蚀；不得用金属物猛击堵塞物，防止损坏玻璃钢滤网。
浆液循环泵直接影响脱硫系统的持续可靠运行，浆液泵在运行中会受到浆液腐蚀、气蚀、冲刷、异物冲击等多方面的影响，不可避免的在叶轮、进出口液道出现粗糙、、冲刷磨损、腐蚀等现象，严重时出现蜂窝状或海绵状侵蚀，目前#9吸收塔浆液泵在解体检查中，已发现叶轮上存在1—2mm左右线状磨蚀沟，进出口液道处出现深约10mm的凹坑，因此叶轮及液道的材质选取非常重要，一般选取高镍洛合金或高洛合金，如：
A49等。
3、制、供浆系统
制供浆系统主要由卸料斗、振动给料机、斗式提升机、埋刮板输送机、石灰石储仓、皮带定量给料机、湿式球磨机、浆液泵、工艺水泵、旋流器、浆液箱等组成。
湿磨机——原理与磨煤机相似，原料为水和石灰石，出口为石灰石浆液，石灰石原料直径《20mm，铸铁磨球直径40—70mm，研磨在70—75%固体浓度下进行，磨球消耗约每吨石灰石/75g钢球。
主要设置有磨筒、高低压润滑油站、喷射润滑油系统、油冷却系统等组成。
磨机内侧衬有橡胶板，对磨筒起到保护作用，严禁在不给料的情况下空转，防止橡胶衬板损坏。
橡胶衬板运行后会出现磨损，应根据制浆量情况检查更换磨损超过1/2的衬板。
斗式提升机——由于采用链条传动，在载荷运行中会出现拉伸变形，因此底部装设有重锤式拉紧装置，当拉紧装置接近调整极限时应及时对链条长度进行调整。
定量给料机——由箱体、皮带、计量装置、纠偏装置、托辊、刮板等组成，运行中常见皮带跑偏现象，应在日常检查中及时发现并调整，另外注意下料口距皮带的安装距离应大于石灰石料直径的2倍，否则会引起下料中石子磨损皮带。
旋流器——作用是实现不同粒度石灰石浆液的分选，其原理为利用离心力的加速沉淀，使浆液在旋流子中形成环形运行。
不合格的粗颗粒被抛向旋流子内壁的环状面，在重力作用下从底流流走，合格的细颗粒混合浆液溢流到上部储液箱送至浆液箱。
运行中常见的问题有漏浆和堵塞，主要原因是各组装部件的卡环安装不牢固，紧固力不够造成接口漏浆；堵塞的原因主要是运行后冲洗不及时、不彻底，一般通过简单维护即可恢复。
另外应定期检查旋流子的磨损情况，如厚度明显减小，应订购备件更换。
4、石膏排出及脱水系统
吸收塔脱硫后生成的副产物——石膏，在吸收塔浆液密度达到1.15T/M3时投入排浆脱水系统，超过1.3易造成管道堵塞，过低则会因石膏结晶过少造成脱水困难。
石膏脱水主要由石膏排出泵、石膏旋流器、真空皮带脱水机、真空泵组成。
石膏旋流器——与石灰石浆液旋流器原理相同。
是石膏脱水的一级脱水装置，经旋流器脱水后的含固率在50%左右，送至二级脱水真空皮带脱水机进行再次脱水。
真空皮带脱水机——工作原理是将含固率50%的石膏浆液经布液箱均匀分布在滤布上，利用由真空泵形成的负压，将石膏浆液中的水份抽吸到排液管中，由气水分离器排出并回收利用，含固率达到90%的石膏则排至石膏库。
常见问题及维护：
滤布跑偏——皮带两边设置皮带跑偏的传感器。
当皮带跑偏后，传感器就会发送信号，真空皮带机装设有自动纠偏装置，依靠机械装置触发气源分配器会根据滤布走偏的方向向两个调节气囊分配压缩空气，使气囊冲压，带动纠偏压辊实现滤布纠偏，出现过气囊的滑动块被石膏堵塞无法正常工作造成滤布跑偏。
分析其它原因还有：
1、皮带、滤布冲洗水喷嘴堵塞，造成滤布或皮带积石膏。
2、真空度不够。
3、托辊或压辊轴承座松动偏斜。
4、浆液布浆不均匀。
5、滤布质量问题，连接处松动滤布张紧度不均匀，滤布对接形成喇叭口。
6、滤布的重锤张紧调节装置到调整极限。
等等
真空度偏低——主要原因：
1、真空泵密封水水量小，调节水量即可。
2、滤布对接处间隙增大，密封树脂损坏引起运行中漏气。
3、真空室密封或管路出现泄漏，一般可通过声音判断有“嘶嘶”的进气声。
脱水困难——运行中#10炉出现过脱水困难，主要原因是吸收塔的入口硫份长时间超过设计值（设计值为4625mg/m3），现象为排出的浆液呈粘稠状，颜色由原来的淡黄色变得颜色发黑,在氧化风量一定的情况下，造成柱状石膏晶体结晶量的相对减小，吸收塔浆液比重偏离正常值，排出的浆液中含有大量的硫酸钙和亚硫酸钙，由于后者比前者粒度小，造成脱水困难，经调整配煤，强制氧化后浆液逐渐恢复。
#9炉更明显，氧化风出口压力由正常时的40Kpa，升高到80Kpa左右，氧化风管出现了堵塞，氧化风量的不足造成石膏结晶量不足，排出的浆液脱水更困难。
总结造成脱水困难的原因有：
1、除尘效果差造成排入吸收塔的粉尘量增加（道理相同，粉尘粒度较小）。
2、氧化风量不足或相对不足。
3、入口硫份过高。
4、粒度偏小的硫酸钙、亚硫酸钙晶体透过滤布堵塞排液道。
5、真空度偏低。
6、滤布跑偏。
7、滤布损坏出现孔洞造成真空泄漏。
8、皮带跑偏造成脱水孔偏移堵塞。
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