氨法脱硫液位和塔壁温度升高原因分析及解决措施

文_李丽 陕西未来能源化工有限公司

某公司3×480t/h高温高压煤粉锅炉主要为化工系统提供高温高压蒸汽，锅炉烟气脱硫系统设置为一用一备，两套脱硫系统均采用氨法脱硫工艺技术，按塔内饱和结晶工艺设计，吸收塔由浓缩段、吸收段和塔外氧化段组成，设计一层二级喷淋层，三层一级喷淋层，一层填料层和两层屋脊式除雾器，内部结构见图1。

图1 塔内结构

2#脱硫塔在2019年6月中旬投入运行初期运行稳定，脱硫塔液位在出料结束控制在1.3m，运行一周时发现二级循环泵出口压力和电流呈现下降趋势，同时脱硫塔浓缩段温度开始缓慢上升由正常的55℃升高至75℃，最高波动至90℃。7月份脱硫塔液位升高幅度较小通过运行调整监控运行。10月初脱硫塔液位持续在2m，且脱硫塔液位平均每小时上升2cm，通过操作调整无法降低液位。

1 脱硫塔塔壁温度升高的原因分析及解决措施

脱硫塔二级喷淋层主要作用是将浓缩段浆液均匀喷淋后与原烟气进行热量交换和吸收反应，降低进入脱硫塔烟气温度，保护脱硫塔内部防腐避免脱落造成塔壁泄露。脱硫塔浓缩段塔壁温度升高有二级循环泵故障循环吸收流量不够和二级喷嘴发生堵塞两个主要方面的原因，二级喷嘴发生堵塞的情况下将造成二级循环泵出口压力升高，排除二级喷嘴堵塞的原因。

运行过程中二级循环泵电流和出口压力同时降低，首先检查二级循环泵入口滤网是否堵塞，检查入口滤网无杂物在管道内有泡沫存在，启动后电流和出口压力未得到提高，通过泵出口冲洗水进行反冲洗稍有好转，从而判断系统存在泡沫和二级喷淋管道损坏是造成二级循环泵电流和出口压力低的主要原因，二级循环泵循环量减少且喷淋损坏造成浆液分布不均最终造成脱硫塔塔壁温度升高。通过加大稀硫铵副线和塔壁冲洗频次保持脱硫塔壁温在75℃左右监控运行。

2 脱硫塔液位升高排查步骤及解决方法

从脱硫塔投运后前期运行正常，运行一个月后脱硫塔液位出现缓慢上升，怀疑脱硫塔冲洗水管阀门内漏引起的，陆续将烟道底部冲洗水、烟道两侧冲洗水阀门、二次氧化风管道冲洗水和塔壁冲洗水阀门关闭，阀后增加盲板隔离冲洗水介质，液位在出料后期无法下降处于较高液位，通过启动两台二级循环泵运行，系统维持运行。运行三个月后，脱硫塔液位持续在2m，且液位平均每小时上升2cm，浓缩段液位无法降低，饱和浆液无法得到浓缩，系统无固含量无法出料，组织排查其他原因。

2.1 集液层升气帽损坏

脱硫塔分为下部浓缩段和下部吸收段，中间分隔层为集液层，集液层结构为底板是玻璃钢板，中间分布40个升气帽，入口烟气与二级循环系统发生反应和换热后从升气帽中间向上流入吸收段，升气帽下部设计40cm高度的挡液板，保证吸收段浆液泄露至浓缩段。少部分升气帽顶部脱落造成一级喷淋液漏入浓缩段造成液位升高，为验证此原因汇报领导，调整锅炉使用低硫煤，陆续停运一级循环泵A、B，保留一台循环泵运行，脱硫塔液位仍上升，排除此方面原因。

2.2 二次氧化风管带水

循环槽为塔外氧化段，氧化风主要补充反应用的氧气，氧化风机来的氧化风从循环槽底部进入循环槽与一级循环液中的硫酸氢铵或亚硫酸铵反应生成硫酸铵，然后在循环槽顶部的二次氧化风管进入脱硫塔底部的二次氧化风分布器，从而在脱硫塔底部进行起到搅动和二次氧化作用。二次氧化风压力高或循环槽液位高使二次氧化风带水会造成脱硫塔液位升高。首先排查氧化风压95kPa、二次氧化风压31kPa在正常范围内，联系仪表专业人员拆开二次氧化风测点法兰，无明显大量带水现象，液位仍上涨，现场确认循环槽液位，停止氧化风机运行查看脱硫塔液位情况，液位上升趋势未变化，排除二次氧化风带水造成液位升高的因素。

2.3 脱硫塔底部积料

脱硫塔底部积料会造成脱硫塔液位升高，塔底积料部分长时间得不到溶解和二级浆液进行换热，势必造成脱硫塔塔壁温度下降，联系保运人员在脱硫塔北侧三个方向拆除脱硫塔保温测量温度，并与脱硫塔南侧塔壁温度进行对比温差在2℃左右无明显差别，脱硫塔每米浆液140m3，无法彻底降低脱硫塔密度进行验证。

2.4 一级回流液管道气阻或集液层积料持液层升高

集液层通过三个DN1000的回流口至循环槽，当循环槽液位低至回流管口下方，将会造成二次氧化风通过回流管直接进入脱硫塔，二次氧化风管风压降低，一级回流管气阻回流至循环槽液量减少，集液层持液层升高超过挡液板泄露至浓缩段。在二次氧化风压5kPa时补充循环槽水量提高液位至二次风压至正常的30kPa，脱硫塔液位无变化说明不是气阻造成的液位上升。

集液层在循环槽密度较高时会出现积料，查看投运后的循环槽密度均在1.14g/ml左右，并查看1#脱硫塔集液层积料在2cm，相对于40cm的挡液板高度，不会造成超过挡液板向脱硫塔泄露，若出现持液层超高泄露将会导致脱硫塔液位大量升高无法控制并造成脱硫塔入口烟气压力升高，结合脱硫塔液位上升趋势和查看入口压力变化情况无升高变化，排除此方面故障造成的液位升高。

2.5 集液层底板裂纹或固定螺栓腐蚀

通过以上排查后，初步分析应该为集液层底板裂纹或固定螺栓腐蚀泄露造成的泄露，集液层升气帽下方即为稀硫铵副线喷淋和塔壁冲洗喷淋管及钢梁，在采取降低液位的措施中，将密度较高的二级循环液接至稀硫铵副线，在冲洗24h后，出现液位稳定下降出料和入口烟气压力升高的现象，恢复正常操作稀硫铵副线使用密度较低的一级循环液进行喷淋，脱硫塔入口烟气压力下降且脱硫塔液位重新升高，从而确定是集液层裂纹在使用密度较高浆液冲洗时堵住集液层裂纹下方，脱硫塔恢复正常运行，集液层下方持续积料造成烟气压力升高。

3 结语

排查出脱硫塔液位升高的原因并通过稀硫铵副线冲洗液密度来维持脱硫系统运行，又坚持运行3个月后脱硫塔液位上升加快，每小时上升10cm，此时1#脱硫塔改造循环系统建立进行了系统切换，将2#脱硫塔及入口烟道人孔开启检查，脱硫塔二级液分布器及支撑梁损坏脱落，塔底部北侧积料至人孔下方，集液层底板出现一条东西方向2cm裂纹。此次脱硫塔壁温及液位故障监控运行持续了5个月，造成脱硫塔内部损坏严重并给锅炉及整个系统运行带来了极大的环保隐患。建议今后脱硫塔的停运维护检修引起重视，尤其是塔内件的检查要列入每次停车的必查项目。