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發(fā)電設備中吸收塔是環(huán)保的關(guān)鍵設施，塔壁振動過大將嚴重影響燃煤機組的安全穩(wěn)定運行。某燃煤電廠煙氣脫硫裝置（吸收塔）在運行過程中發(fā)生振動，經(jīng)查詢檢修記錄，以及排查漿液循環(huán)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(wǎng)清洗不到位、管網(wǎng)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(fā)的不利影響。

按照大氣污染治理的相關(guān)要求，我國燃煤電廠已經(jīng)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(nèi)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(shù)應用廣泛，對環(huán)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(fā)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(fā)生不必要的停運，從而提高企業(yè)競爭能力，有效降低運行成本。

1問題的提出

脫硫裝置配備5臺漿液循環(huán)泵、2臺擾動泵和3臺離心式氧化風機，氧化風管為管網(wǎng)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(fā)現(xiàn)吸收塔塔壁振動較大，經(jīng)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(nèi)，需進一步監(jiān)視觀察。8月初，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)生了極大威脅。

2振動源判斷

2.1 檢修記錄查詢

開機前對系統(tǒng)例行檢查，發(fā)現(xiàn)#1氧化風支管斷裂（圖1），其他支管正常，未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)垢堵塞。通過檢修，恢復備用。噴淋層正常，除霧器有部分區(qū)域有一定程度的堵塞。

圖1 #1氧化風支管斷裂情況

2.2 與吸收塔關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)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(huán)泵

在該塔設置的5臺漿液循環(huán)泵中，通過監(jiān)測在運的漿液循環(huán)泵出口、入口管道振動情況和切換漿液循環(huán)泵的方式，發(fā)現(xiàn)#1漿液循環(huán)泵入口膨脹節(jié)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(wǎng)發(fā)生了堵塞。漿液循環(huán)泵存在氣蝕現(xiàn)象，多次注水反沖后，現(xiàn)象消失，待停機后進一步檢查。通過泵的組合運行，未發(fā)現(xiàn)吸收塔振動發(fā)生明顯變化，故初步排除漿液循環(huán)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(jié)，管道與塔壁系碳鋼硬性連接。檢查中發(fā)現(xiàn)#1運行泵的出口管道振動較大，帶動工藝水沖洗水管發(fā)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(qū)域的振動不是最大影響因素。

2.2.3 氧化風機

在該塔設置的3臺氧化風機中，氧化區(qū)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(qū)域時，發(fā)現(xiàn)風管進塔處振動明顯較其他區(qū)域大，其中以#3支管為最，振幅達1.5 cm，并且?guī)诱麄€平臺振動。

查閱DCS歷史趨勢，分析發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)#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(qū)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。

3原因分析

2013年底，吸收塔兩爐一塔結(jié)構(gòu)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(huán)形加強筋對吸收塔變徑區(qū)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(yè)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(tài)而放棄，因此該問題一直未得到徹底解決。結(jié)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(jīng)由氧化空氣分配管向吸收塔氧化區(qū)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(fā)生氧化反應。

大量氧化風通過氧化風支管鼓入漿液，產(chǎn)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(guī)則的“沸騰”，對周邊設備管道產(chǎn)生沖擊，引發(fā)振動。吸收塔液位波動在DCS數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)吸收塔液位有近0.5 m波動幅度，且極不規(guī)則，該波動也印證了塔內(nèi)的不規(guī)則振動。

圖2 吸收塔加固情況

3.2 管網(wǎng)清洗不到位

氧化空氣管減溫水沖洗系統(tǒng)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(jié)垢和堵塞，以維持系統(tǒng)正常運行。氧化空氣管網(wǎng)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(wǎng)清洗不充分，將引起結(jié)垢，最終引發(fā)管道斷裂。此次氧化風管沖洗水采用的是中水，水質(zhì)較差，經(jīng)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(fā)管道堵塞情況的發(fā)生。

3.3 管網(wǎng)設計不合理

管網(wǎng)設計時的開孔率不適當、管網(wǎng)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(nèi)，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(xiàn)堵塞斷裂現(xiàn)象后，管道內(nèi)介質(zhì)流量波動大，發(fā)生水錘現(xiàn)象，引起管道振動。管道在長期振動狀態(tài)下運行，引起氧化空氣管斷裂，將加劇漿液的不規(guī)則波動，對設備安全運行產(chǎn)生一系列的惡性影響，嚴重時可導致機組非計劃停運。

4處置方案

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支管振動可能性最大，#6支管加濕水堵塞可能性最大。根據(jù)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(huán)節(jié)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(chǎn)品石膏品質(zhì)下降，更嚴重的是，氧化風缺失將導致系統(tǒng)亞硫酸含量高，可能會使石灰石“封閉”而引發(fā)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(zhí)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p H；

（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(tǒng)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(xù)相結(jié)合的沖洗，減少乃至防止氧化支管發(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)液位在16.3 m時，吸收塔外置臨時液位計液面穩(wěn)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(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的變化不存在異常。

機組調(diào)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(fā)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(yè)分析結(jié)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(fā)諸多不利影響。

5結(jié)束語

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(huán)保要求愈發(fā)提高的當下，必須保證環(huán)保設計的嚴謹性和后期施工的完備性，減少后期監(jiān)理和運維的隱患。同時，后期運維必須在相關(guān)規(guī)程的指導下進行，以提升工程設計的可靠性。