22-08-8 來源： RCO催化燃燒設備,粉塵治理設備,環保設備廠家-鄭州騰達機械
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發電設備中吸收塔是環保的關鍵設施，塔壁振動過大將嚴重影響燃煤機組的安全穩定運行。某燃煤電廠煙氣脫硫裝置(吸收塔)在運行過程中發生振動，經查詢檢修記錄，以及排查漿液循環泵、擾動泵、氧化風機等設備，研究分析得出故障原因：振動源于氧化風機支管的堵塞和斷裂，以及吸收塔液位控制過低、管網清洗不到位、管網設計不合理等影響因素。提出針對性、階段性的處置方案，運行中就解決了振動問題，避免了燃煤機組的非計劃停運所誘發的不利影響。
按照大氣污染治理的相關要求，我國燃煤電廠已經全部安裝了煙氣脫硫裝置，以減少燃煤中SO2的排放總量。目前國內大部分燃煤電廠引進吸收塔，采用石灰石—石膏濕法脫硫，該技術應用廣泛，對環保設施的運行可靠性起到了尤為重要的作用。吸收塔塔壁振動是導致燃煤機組發生故障的一個主要原因。本文以我廠#34吸收塔塔壁異常振動的一次判斷和處置為例，圍繞異常原因，找出振動根源，實施解決方案，以避免機組發生不必要的停運，從而提高企業競爭能力，有效降低運行成本。
脫硫裝置配備5臺漿液循環泵、2臺擾動泵和3臺離心式氧化風機，氧化風管為管網式。
2018年7月初，燃煤機組啟動，吸收塔塔壁振動正常。7月下旬，檢查發現吸收塔塔壁振動較大，經排查得知氧化風管層振動偏大，塔頂除霧器層振動一般，塔底無明顯振動，綜合認為塔壁振動在接受范圍內，需進一步監視觀察。8月初，監測發現振動明顯增大，在總共7根氧化風支管中，#3氧化風支管振動最大，塔壁晃動幅度達1.5 cm。該振動對塔內壁防腐鱗片有潛在影響，對焊縫和支撐鋼梁可能造成較大的潛在損害，對吸收塔的安全運行產生了極大威脅。
2.1 檢修記錄查詢
開機前對系統例行檢查，發現#1氧化風支管斷裂（圖1），其他支管正常，未發現明顯結垢堵塞。通過檢修，恢復備用。噴淋層正常，除霧器有部分區域有一定程度的堵塞。
2.2 與吸收塔關聯轉機的排查
在排查中可以停運設備，如除霧器沖洗暫停、石膏排出泵停運、短時停止供漿等，以減少振動干擾源，提高判斷準確性。
2.2.1 漿液循環泵
在該塔設置的5臺漿液循環泵中，通過監測在運的漿液循環泵出口、入口管道振動情況和切換漿液循環泵的方式，發現#1漿液循環泵入口膨脹節前的管道偶有振動，判斷入口可能存在異物或者入口管道濾網發生了堵塞。漿液循環泵存在氣蝕現象，多次注水反沖后，現象消失，待停機后進一步檢查。通過泵的組合運行，未發現吸收塔振動發生明顯變化，故初步排除漿液循環泵的問題。
2.2.2 擾動泵
在該塔設置的2臺擾動泵中，泵出口母管有膨脹節，管道與塔壁系碳鋼硬性連接。檢查中發現#1運行泵的出口管道振動較大，帶動工藝水沖洗水管發生振動。通過泵的切換，管道振動沒有明顯改觀。通過比對擾動母管于塔壁連接處的振動，該區域的振動不是根本影響因素。
2.2.3 氧化風機
在該塔設置的3臺氧化風機中，氧化區底部的斷面上均勻布置了7根支管，每根支管布置了若干噴氣孔。在排查氧化風管區域時，發現風管進塔處振動明顯較其他區域大，其中以#3支管明顯，振幅達1.5 cm，并且帶動整個平臺振動。
查閱DCS歷史趨勢，分析發現同一邊界條件下氧化風機電流上升，氧化風壓下降。通過氧化風加濕水前后風溫度的測量，發現#3氧化風支管溫度偏高（60℃，正常45℃左右，下同），#6氧化風支管溫度過高（72℃），其它支管溫度正常。分析認為，#3支管可能存在斷裂，#6支管區域震動較小，推斷其加濕水后風溫度偏高是由加濕水噴頭堵塞引起的。
2013年底，吸收塔兩爐一塔結構改造為一爐一塔，投運后存在一些問題，主要是吸收塔本體振動大、多臺次氧化風機氣封損壞。
就吸收塔本體振動大的問題，設計單位認為設計方面存在瑕疵。如圖2所示，通過工字鋼梁和環形加強筋對吸收塔變徑區域進行加固，振動有明顯減小。
就多臺次氧化風機氣封損壞的問題，專業分析認為這是由氧化風機與吸收塔液位不匹配所致。最初考慮降低吸收塔液位，即設計最低液位為16.8 m，液位下降至14.5~15.0 m運行，但卻導致吸收塔氧化效果差，吸收塔亞硫酸鹽含量偏高。后期多次嘗試提升液位，但因擔憂氧化風機的運行狀態而放棄，因此該問題一直未得到徹底解決。結合實際運行情況，初步分析氧化風管堵塞和斷裂的原因有三。
3.1 吸收塔液位控制過低
氧化風管入塔處標高11.0 m，實際運行液位在14.5 m附近，故風管在液面下有3.5 m偏差，而兩者液位最小設計偏差為5.8 m。強制氧化方式采用離心風機作為空氣動力源，經由氧化空氣分配管向吸收塔氧化區的漿液中強制鼓入空氣，空氣中氣泡中的氧氣先行通過氣泡壁面（即氣液界面），溶解于漿液溶液，再與HSO32-離子發生氧化反應。大量氧化風通過氧化風支管鼓入漿液，產生氣泡，帶有一定的強湍流力，加速了氧氣在漿液中的溶解。一旦氧化風支管斷裂，大量的氣流從斷面處直接進入漿液中，再加上吸收塔液位控制得較低，對氣流壓制作用較小，在斷面附近形成不規則的“沸騰”，對周邊設備管道產生沖擊，引發振動。吸收塔液位波動在DCS數據中未得以表征，但就地的軟管液位計的液位波動極大，通過觀察發現吸收塔液位有近0.5 m波動幅度，且極不規則，該波動也印證了塔內的不規則振動。
3.2 管網清洗不到位
氧化空氣管減溫水沖洗系統的作用是減溫和沖洗氧化空氣管中的液滴和粉塵，保持管道噴孔表面清潔，防止氧化空氣管結垢和堵塞，以維持系統正常運行。氧化空氣管網的沖洗周期一般為氧化風機停運開啟至投運時停止，若氧化空氣管網清洗不充分，將引起結垢，最終引發管道斷裂。此次氧化風管沖洗水采用的是中水，水質較差，經常有雜物堵塞加濕水噴嘴，一旦噴嘴堵塞，就要求氧化風機全停處理，極易誘發管道堵塞情況的發生。
3.3 管網設計不合理
管網設計時的開孔率不適當、管網的布置不合理或者管架固定不牢固，均會導致壓力分布不均。局部壓力過低使得漿液很可能進入主管或者支管內，久而久之，相應管道會被堵塞。另外，若氧化空氣管固定螺栓未擰緊或螺母未用樹脂封死，則螺栓長期與漿液接觸，引起腐蝕斷裂，造成氧化空氣管道固定不牢。
當氧化空氣管出現堵塞斷裂現象后，管道內介質流量波動大，發生水錘現象，引起管道振動。管道在長期振動狀態下運行，引起氧化空氣管斷裂，將加劇漿液的不規則波動，對設備安全運行產生一系列的惡性影響，嚴重時可導致機組非計劃停運。
4.1 前期處置
由前文分析可知，吸收塔振動源來自氧化風管層，其中#3支管振動可能性較大，#6支管加濕水堵塞可能性較大。根據安排，采取以下方案：
（1）在檢修人員、物資、工作票和操作票等前提事宜安排妥當后，短時全停氧化風機；
（2）為#3支管加裝堵板進行封堵；
（3）在封堵#3支管的同時，安排對#6支管加濕水噴嘴進行檢查；
（4）如果處置后吸收塔振動未消失，則申請安排切機，停塔檢查。
4.2 中期處置
在處置過程中，氧化風機預計全停2~3 h，該過程中氧化風短時缺失，導致濕法脫硫過程的氧化環節中斷。強制氧化有助于提高脫硫效率、降低液氣比，對煙氣處理量以及SO2濃度變化的負荷有較好的適應性。但是強制氧化中斷后，脫硫副產品石膏品質下降，更嚴重的是，氧化風缺失將導致系統亞硫酸含量高，可能會使石灰石“封閉”而引發凈煙氣排放異常。為了避免上述問題，在全停氧化風機前后執行以下措施：
（1）控制進入入口的硫份，降低脫硫負荷，減少亞硫鹽的生成；
（2）提高吸收塔pH；
（3）處理期間，加大石膏排出泵運行，進行漿液置換，維持較大的供漿量；
（4）提前添加適量的脫硫增效劑；
（5）氧化風支管封堵后，恢復系統運行，利用氧化支管的沖洗水對剩余6根支管進行間斷和連續相結合的沖洗，減少乃至防止氧化支管發生沉積堵塞。
8月6日16時，全停氧化風機，通過1h的處置，#3氧化風支管堵板加裝完畢，#6氧化風支管加濕水噴頭檢查完畢（噴嘴確實發生了堵塞）。氧化風機啟動后，吸收塔振動大幅減少，達到了預期效果。
4.3 后期處置
在9月初停機前，進行吸收塔液位提升試驗，發現液位在16.3 m時，吸收塔外置臨時液位計液面穩定，氧化風機振動、溫度和風壓正常。機組再次啟動后，將運行液位提升到該液位，觀察得知關聯數據的變化不存在異常。
機組調停后進塔檢查，確認#3氧化風管確實斷裂，其他風管完好。將斷裂處按要求修復，焊接后進行探傷檢測，防止焊接工藝誘發氧化風支管再次斷裂。專家通過對異常振動的分析，認同上述專業分析結果，傾向于對氧化風支管進行加固。同時我廠也要求設計單位解決吸收塔液位偏低問題，避免因吸收塔液位過低而誘發諸多不利影響。
本研究針對吸收塔塔壁振動過大的問題，提出處置方案，避免了機組的非計劃停運，有效降低了運行成本。在環保要求愈發提高的當下，必須保證環保設計的嚴謹性和后期施工的完備性，減少后期監理和運維的隱患。同時，后期運維必須在相關規程的指導下進行，以提升工程設計的可靠性。
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