SO3烟气调质装置常见故障分析及防范措施

李浩

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，呼和浩特 010206）

SO3烟气调质装置常见故障分析及防范措施

李浩

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，呼和浩特 010206）

介绍了SO3烟气调质装置的原理及工艺流程，对烟气调质装置在运行中出现的常见故障进行了分析，针对故障制定了防范措施。

烟气调质;故障分析;防范措施

概述

某发电公司燃用的是准格尔煤，该煤种属于低硫煤，飞灰中SiO2和Al2O3含量高，两者之和可达到90%，飞灰比电阻高达1012～1013Ω·cm，电除尘器较难捕集，除尘效果差[1]。为降低飞灰比电阻，提高电除尘器效率，该公司一至四期均安装了SO3烟气调质装置。

2004年7月SO3烟气调质装置在该公司一期投入使用，2005年9月二期烟气调质装置投运，2009年10月三、四期烟气调装置投运。从几年来的运行情况看，SO3烟气调质剂可有效降低飞灰比电阻，可以将比电阻降到1010～1011Ω·cm，明显提高了电除尘器的捕集效果，提高了电除尘器的除尘效率。随着对环境保护的日益重视，准确判断、及时消除烟气调质装置故障，提高烟气调质装置的运行可靠性也日益重要。

1 工作原理及工艺流程

1.1 工作原理

SO3烟气调质装置是在电除尘器入口前的烟道中喷入少量的SO3，与烟气中的水汽结合生成硫酸并在粉尘颗粒表面凝结。这样便在粉尘颗粒表面形成一层薄薄的导电膜，减小灰尘的比电阻，使灰尘的比电阻降低到理想的范围，易于被电除尘器捕获，从而提高电除尘器的除尘效率。

1.2 工艺流程

烟气调质系统的主要设备包括硫磺储罐、硫磺输送设备、硫磺燃烧室、二氧化硫到三氧化硫的转化室和一套喷射系统（见图1）。该公司一、二期共用一个硫磺储罐，三、四期共用另一个硫磺储罐。每个储罐上安装2台硫磺泵，一用一备，同时供4台机组使用硫磺。每台机组安装一套集成箱，包括离心风机、空气加热器、燃烧室、转化室和电控柜。

硫磺加到储罐中受热液化，然后用泵将液态硫磺输送到各系统集成箱的燃烧室中，储罐及硫磺管路全部由高温蒸汽伴热。硫磺的熔点是120℃，为保证液态硫磺的输送效果，需要严格控制伴热蒸汽的温度在130℃～145℃范围。

系统集成箱的一台离心风机提供必需的经过过滤的空气，以保证硫磺在燃烧室中充分燃烧成二氧化硫。在转化室中，二氧化硫通过五氧化二钒的催化作用氧化成三氧化硫。

图1 SO3烟气调质装置系统流程图

从转化器中出来的三氧化硫和空气的混合气体通过管路由喷枪喷射到烟气中。每个喷枪配备适当尺寸和间隔的喷嘴，从而向烟道中高速喷射混合物，保证进入电除尘之前与烟气实现最佳混合效果。

整个系统由PLC控制器控制，全自动运行。根据锅炉燃煤量以及设定好的SO3最佳喷射率，系统自动调整SO3的生产速度。硫磺的燃烧量取决于很多因素，包括灰的成分和运行工况等。SO3的最佳喷射率由煤质、浊度和烟气温度三个输入信号决定，需运行人员根据经验手动设定，范围为5～25ppm。

2 常见故障分析及防范措施

2.1 硫磺管路堵塞

在启动条件具备后，开启系统却显示没有硫磺流量，且观察燃烧室无火焰，此现象说明硫磺管路已经堵塞。导致此类故障主要有两个原因：

（1）加入的硫磺品质差，含有大量杂质。另外，在向储罐中加硫磺时，即使非常小心，也会不可避免地夹入少量的灰尘等杂质。系统停喷会使这些杂质在硫磺管道的较低位置积累，这个位置恰是管径较细的易堵设备如调节阀和流量计。杂质在这些设备中积累太多就会导致硫磺管路堵死，必须准确找到堵塞部位将其疏通。处理方法：1）严格控制硫磺采购渠道，保证硫磺纯度达到99.9%，定期化验确认其品质合格；2）严格执行加硫工艺标准，不加硫磺时严密封闭加硫口，定期清理硫磺间卫生，特别是吊车、钢梁的积灰，做到不留死角。

（2）硫磺流量计内管径较细，结构较复杂，受热容易出现不均，部分硫磺未完全溶化，流量计内管路堵塞固体硫磺。处理方法：当系统启动条件已具备，在重新启动喷射前，应把硫磺流量计温度保持在130℃以上预热24小时，观察此温度不要看伴热蒸汽温度，应看硫磺流量计表头显示器上的温度，只有这样才能保证硫磺流量计里面残留的硫磺完全熔化。

2.2 硫磺流量低

在启动喷射后，硫磺流量很低或开始时正常逐渐降低，开大调节阀流量无明显增加，失去了调节作用。导致此类故障的主要原因是硫磺各段管路的温度控制不好。因4台机组共用一个硫磺储罐和一套伴热蒸汽系统（见图2），对伴热蒸汽的温度和流量要求较高，而随着机组负荷变化，高温辅汽的参数有一定变化，该公司所在地区昼夜温差变化也很大，所以伴热蒸汽的温度不太稳定，需频繁调节减压阀和减温阀开度。应当注意，因碳钢硫磺管道和蒸汽的热传递系数及硫磺的黏性，实际硫磺温度会比伴热蒸汽的显示温度低3℃～5℃。

图2 伴热蒸汽管路系统图

液态硫磺从储罐输送到各机组的集成箱处，输送管路距离较长，起始段和末段温差大，某段的温度可能不在合适的范围内。典型的是末段管路（集成箱处）温度刚达到130℃，而始段管路（硫磺泵区域）温度已超过了145℃，而液态硫磺在超过145℃时黏度明显增大。这种现象在冬季严寒天气更容易出现。处理方法：调节伴热蒸汽的减压阀和减温阀开度，增大伴热蒸汽流量，清理疏通蒸汽管疏水阀，使硫磺管路全段的温度尽可能保持在130℃～145℃的合适范围。

2.3 硫磺管路泄漏

在烟气调质装置运行过程中，硫磺管路多次出现泄漏，主要原因是液态硫磺需要的运行温度较高，管路接口处的O型圈、垫片等密封件容易老化导致密封不严。出现泄漏最多的部位是硫磺调节阀和流量计的接口。

硫磺泄漏可通过观察立即发现，应引起注意，必须尽快停运系统。硫磺本身无毒、无腐蚀性，熔融硫磺是易燃物，含有硫化氢的挥发物可发生爆炸；如果有火花或火焰点燃，熔融硫磺在空气中会燃烧，产生SO2、SO3气体，对眼睛、肺等有强烈的刺激性。修复硫磺泄漏时，必须佩戴护目镜、防毒面具、穿防护服。泄漏出的硫磺在未完全冷却之前不要急于清理，等冷却后可将硫磺用刮刀刮掉或用钢丝刷擦除。

为减少此类故障的发生，必须保证密封件的材质和检修质量。经过对比，该公司要求接口密封件全部采用金属缠绕垫或氟橡胶O型圈，杜绝使用石棉材料。同时按工艺要求严抓检修质量，充分利用所有检修机会，更换了大批不合格的密封件。经过几年的治理，基本消除了硫磺泄漏现象。

2.4 空气流量低

烟气调质装置离心风机的额定风量为1755Nm3/h（0℃，1atm），系统正常运行时的风量约为1050Nm3/h，当风量低于850Nm3/h时，就会发出“系统空气流量低”报警，这会导致硫磺燃烧不充分和SO2的转化率大大降低。

空气流量的损失主要由3个方面造成：1）入口空滤堵灰；2）转化室中积灰过多；3）多支喷枪堵灰。入口空滤一般每周需清理一次，当环境空气质量较差时，还需缩短清理周期。清理时，可以用压缩空气沿空滤外表面吹扫，严禁直接用压缩空气对准空滤吹灰。如果空滤的压降为0，说明滤纸破损，必须立即更换新空滤。

定期检查转化室出入口的压差，当压差达到500mmH2O柱时，可以确定转化室堵灰严重需清理，主要因为进入转化室的空气夹杂的灰尘沉积在催化剂中所致。清理时，先停运烟气调质系统，待转化室温度降低至50℃后方可开工；首先把转化室上盖割下，取出全部催化剂，彻底清理转换器底部积灰，用8目的筛子将催化剂过筛后装回转化室，把上盖焊好。

每支喷枪都装有温度测点，如果某支喷枪温度低于260℃且排除了测温元件故障，即可判断该喷枪堵塞。系统集成箱长时间未启动，喷枪上的喷嘴就容易堵灰。在机组停运时，必须检查所有喷枪，发现喷嘴积灰立即清理。

3 结论及建议

（1）SO3烟气调质装置是按长期连续运行设计的，频繁启停系统和启停喷射会产生诸多不良影响。集成箱的燃烧室和转化室是调质系统的核心工艺设备，由多种材料组合而成，保持相对稳定的温度是设备所要求的，频繁的冷热变化不但会加剧设备材料的老化和结合部位的松动变形，而且会降低催化剂活性。因此，频繁启停系统会大大缩短这些设备的寿命。

（2）每台集成箱的空气加热器功率为170kW，从冷态加热到喷射准备就绪状态，加热器将在额定功率下运行较长时间才能达到，会消耗大量电能。相反，如果系统处于喷射状态，硫磺的燃烧和二次氧化是放热反应，且热值很高，所产生的热量会大大降低加热器的输出需求，正常喷射时加热器的输出功率几乎是零。因此，频繁启停系统会大大增加能耗，不利于节能。

（3）系统停止喷射后，应立即停运硫磺泵。否则硫磺泵仍在憋压下运行，对硫磺泵的性能和寿命会产生不利影响。

（4）当机组排烟温度低于120℃时，系统应立即停运，以避免低温腐蚀。烟气酸露点与压力、SO3浓度、含水量等多方面因素有关。因很好地控制烟气调质的启动条件和喷射量不超过25ppm，从机组多次大小修时的检查结果看，未发现烟道及电除尘设备有腐蚀迹象。

（5）在集成箱处硫磺入口管路加装硫磺过滤器，原直管保留做为旁路备用，避免杂质卡在管径最细的调节阀和流量计中，增加检修难度。同时，可不停运系统清理硫磺过滤器。

（6）因伴热蒸汽对硫磺管道的热传递及硫磺的黏性，启动系统前，需先开启伴热蒸汽至少8小时，使管道中的硫磺充分熔化。同时，应经常检查蒸汽管路的保温是否完好，及时修补。

（7）转化室内积灰清理工作量很大，耗时较长，应尽量减少清理次数。转化室的清理周期主要取决于空气的清洁程度，所以必须重视入口空滤的日常维护工作。

[1] 蒋亚彬，滕农，等.SO3烟气调质试验研究[J].电力环境保护，2003，19（3）.

[2] 郭健，章汝平，李磊，洪舜华，肖兰美.SO3烟气调质技术在电除尘器上的应用[J].龙岩学院学报，2006，24（3）.

[3] 蔡广宇，胡春涛，张成锐.SO3烟气调质系统在该公司的应用[J].华北电力技术，2005（12）.

[4] 康国伟，徐向阳 利用SO3烟气调质提高电除尘器的除尘效率[J].华北电力技术，2009，增刊1.

Ordinary Obstacle Analysis and Prevention Measures on SO3Flue Gas Quality-adjusting Equipment

LI Hao

X701

A

1006-5377（2014）03-0041-03