火电厂脱硫吸收塔管式除雾器坍塌分析

董吉柱

(深能合和电力(河源)有限公司，广东 河源 517000)

1 概况

2015 年底，某火电厂2 号机组进行了烟气超净排放技改工程，其中2 号脱硫吸收塔(以下简称：2 号脱硫塔)进行了脱硫提效改造，并在原屋脊式除雾器下方增设一套管式除雾器。2016-08-17，2号机组临修检查发现2 号脱硫塔新增管式除雾器约2/3 面积坍塌，已严重影响到脱硫系统的安全稳定运行。若保持现状继续运行，不仅该除雾器达不到设计效果，而且存在继续坍塌的风险，甚至可能损坏喷淋层喷嘴或管道，进而影响脱硫塔的脱硫效率，严重时可能影响环保指标和机组的稳定运行。

鉴于该除雾器大部分已损坏，已不能继续使用，且该除雾器拆除及恢复难度大，临修工期短，为保证机组按要求时间投入备用状态，只能暂时将该管式除雾器全部拆除，待有条件时再进行复建。

2 除雾器构造及原理

除雾器是湿法脱硫系统中的关键设备，其性能好坏直接影响到湿法洗涤烟气脱硫系统能否连续可靠运行。除雾器故障不仅会造成脱硫系统的停运，严重时可能导致整个机组停机。因此，科学合理的设计、使用除雾器对保证湿法洗涤烟气脱硫系统的正常运行具有非常重要的意义[1]。

原脱硫提效改造后的脱硫除雾器为两层屋脊式+一层管式，其中屋脊式为原基建时选用的瑞典Munters 除雾器，管式为本次技改施工单位——浙江天地环保工程有限公司选用的德国RPT 上海公司生产的V 型仿水滴式管式除雾器(以下简称：管式除雾器)，其材质为增强型聚丙烯(PPTV)，相关备件连接处多为塑料焊丝焊接。管式除雾器一般安装于除雾器系统的最下面一层，用于祛除大颗粒液滴，同时能够有效地分布气流，从而给后级的除雾器尽可能地降低工作负荷和堵塞的风险。气流分布状态的改善允许更高气速通过，间接增加了除雾器的效率。结构模型及现场布置如图1 所示。

图1 屋脊式+管式模型

3 除雾器拆除后情况

该除雾器大部分管子内部均有不同程度的积泥，且大部分模块的管子端盖处均有不同程度的脱焊现象。该除雾器大部分模块定位板间连接良好，但模块定位封板处间隙内已被浆液凝固堵满。固定除雾器模块的部分支撑梁(塑料外护板+碳钢支架)内部已锈蚀，且大部分支撑梁外护塑料壳已破损或端盖密封已脱开。固定除雾器模块的支撑板存在不同程度的变形，且固定板的尺寸略有差异。

4 管式除雾器坍塌原因分析

(1) 管式除雾器组件的单根管件两端密封端盖为镶嵌式端盖，采用热熔密封，但密封不严密，存在缝隙；多根单管件通过定位板连接成一个小组件，管件与定位板采用塑料焊丝焊接定位；每两组小组件合并形成V 字型的一组管式除雾器组件。运行过程中带有浆液的上升气流经过管式除雾器组件时，因单根管件端盖密封存在缝隙致使带有浆液的气流进入管件内部并沉积，当不断沉积的浆液重量超过管件与定位板焊接的承重力后造成管件与定位板变形分离，除雾器组件坍塌。

(2) 部分管道元件焊接处，塑料焊丝未熔透，致使其焊接强度大幅度下降。

(3) 管式除雾器V 型连接组件间的缝隙大，带有浆液的气流及除雾器冲洗水滤液同时进入缝隙中沉积，单根管件内及组件连接缝隙处不断地积聚浆液，造成V 型组件中间连接处分离坍塌。

(4) 管道元件与固定板之间的热膨胀系数可能不满足现场实际工况。

(5) 支撑梁的塑料保护强度不足，且其端盖亦使用镶嵌式密封，致使其内部碳钢支撑梁已存在不同程度的锈蚀，存在随时坍塌的隐患。

(6) 管式除雾器组件的两端支撑板结构强度不足，在V 型结构的组件中部因浆液积聚受力后变形，引起组件分离坍塌。

5 改进措施

(1) 在每个管式除雾器模块的上端板外侧增加限位角形件(PP 材质，长300 mm，角形件上需设置至少2 块筋板)，限位角钢与上端板用螺栓连接，通过限位角钢顶住除雾器钢梁底面，实现管式除雾器模块的固定。PP 限位角形件规格为130 mm×130 mm×8 mm，筋板厚度为8 mm；方管支撑梁材质为碳钢，规格为40 mm×40 mm×3.5 mm，外包塑层厚度3.5 mm；PP 吊挂板厚度为8 mm；仿水滴形管壁厚度大于等于2.5 mm。

(2) 每个管式除雾器模块上的方管支撑梁增加为2 根，并在方管支撑梁上增加吊挂板将下端板和方管支撑梁连接在一起，确保下端板不会单独发生位移。

(3) 管道元件端盖密封处，尽量避免单纯使用镶嵌式，可使用热熔焊丝或其他方式进行加固，以保证其密封性能和使用强度。

(4) 采用支架或吊丝等形式，对该除雾器中易变形的位置进行加固。

(5) 支撑梁的保护套尽量做成整体的，避免使用镶嵌式等易脱落的保护形式，防止其被腐蚀，提高其使用寿命。

(6) 焊接工艺有待加强，尤其是要保证焊件必须满焊、焊透，确保焊缝质量满足要求。

(7) 尽量减少模块固定板之间的设计间隙，防止其内部过多积浆，减少事故隐患。

(8) 应充分分析所用设备的材料特性，重新核算管道元件的膨胀系数，以满足现场的工况。

(9) 可采用增加厚度或宽度等形式加强支撑板的结构强度，以保证设备的安全运行。

6 结束语

通过以上改进措施，改进后的除雾器于2017年2 月恢复使用，截至目前，整体运行情况良好，无显著积浆及安全隐患。根据《火电厂大气污染物排放标准》，自2014 年7 月起，要将燃煤电厂的SO2，NOX、粉尘排放浓度分别控制在35 mg/m3，50 mg/m3，5 mg/m3(均为标准工况）以内，达到燃气机组的排放标准。除雾器作为锅炉烟气排放净化系统中非常重要的一环，发挥的作用也越来越大，其能否安全稳定运行对整个机组至关重要。以上超净排放改造典型案例及改进措施分析，可为相关单位或技术人员提供借鉴。