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脱硫脱硝安装工艺

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：孙鹏

[导读] 摘要：火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硫和硝废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。

        （中国能源建设集团东北电力第二工程有限公司辽宁大连 116023）
        摘要：火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硫和硝废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。火电厂脱硫脱硝设备则是用来处理这些含有大量硫和硝废气的装置。火电机组脱硫设备快速普及，但工程质量参差不齐，部分设施腐蚀、结垢以及磨损情况严重，难以胜任甚至无法持续正常运转，技改势在必行。因此，针对脱硫设备的安装工艺就显得格外重要。
        关键词：电力工程；脱硫脱硝；安装工艺
        一、电厂脱硫设备常见的问题
        1、设备腐蚀。腐蚀是脱硫设备面临的第一大问题，尤其对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。腐蚀是相对金属而言的，可分为以下类型：
        点蚀，即金属表面出现细微的“锈孔”，腐蚀一般为纵深方向，最终导致钢材穿透，氯离子对其的影响明显；缝隙腐蚀，即在金属焊接处、螺钉连接处出现细微缝隙，电解质进入形成电解池发生电化学腐蚀；应力腐蚀，即在拉应力和氯离子腐蚀环境共同作用下，金属的局部出现由表及里的裂纹；磨损腐蚀，即腐蚀性流体(烟气中的灰分、石灰石、石膏颗粒等)与金属构件以较高速度相对运动而引起的金属损伤。
        2、设备磨损。磨损和腐蚀是紧密相连的。烟气中的飞灰、石灰石颗粒、石膏颗粒是造成磨损的主要因素，尤其是石灰石中的二氧化硅，磨损能力很强。高流速也是增加磨损的原因。防腐层的磨损会加速设备腐蚀，在磨损和腐蚀的双重作用下，设备的损坏速率将会大大增加。脱硫设备的磨损和腐蚀相互交织，表现如下：叶轮的机械磨损和气蚀；喷淋层喷嘴的机械磨损；搅拌器叶片的磨损，在机械磨损和腐蚀的双重作用中，机械磨损占主要；管道衬胶的磨损经常发生在管道弯头、石灰石供浆管、浆液循环泵大小头。
        3、设备结垢。浆液中氯离子或亚硫酸盐含量超标，容易导致脱硫设备容器或管道内壁结垢，严重时影响设备正常运行。结垢最严重的部位一般是滤液水系统和旋流器稀浆管道，以及一些浆液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多个电厂真空泵内结垢导致真空泵皮带损坏。
        4、设备泄漏。由腐蚀、磨损导致的设备或管道穿孔泄漏，表现为漏烟、漏气(汽)、漏浆、漏水、漏油、漏粉(石灰石与石膏粉)。脱硫介质为石灰石浆液或石膏浆液，一旦设备发生泄漏，会对环境及设备产生较大的污染。采用耐磨防腐材质，做好防泄漏试验是避免泄漏的有效措施。
        5、设备堵塞。造成除雾器堵塞的主要原因是：设备选型不合理，当设计存在偏差，实际烟气流速过高时，除雾器无法达到设计的除雾效果，导致堵塞；除雾器冲洗装置的设计、布置和冲洗程序不合理；除雾器断面上流速分布不均；冲洗水压力、流量不足。
        二、电厂脱硫脱硝工艺
        1、湿法洗涤脱硫脱硝。烟气处理后，将烟气加热到350-400摄氏度，然后进入选择性催化还原反应器内是目前国外公司开发的湿法洗涤脱硫脱硝技术的主要工艺流程，可以实现有害的氮化物转化为没有危害的氮气。烟气中有害的硫化物在水膜冷凝器在中转化为硫酸，烟气冷却至250-360度。实现无污染的排放其硫化物去除率高达98%，氮去除率在95%以上，烟气中的粉尘等颗粒物基本可以去除。该方法需要消耗氨气和少量的化学药剂控制酸雾，具有操作可靠、运行成本低、安全稳定的特点。缺点在于副产浓硫酸的储运。
        2、氧化铜脱硫脱硝。CuO中加入Al2O3作为系统吸收剂。它与流化床吸附器中的逆流烟气接触，并向反应器中注入氨。在300~450度高温下可去除硫化物和氮化物。CuO和CuSO4继续用作氮化合物的还原剂;通过在450度温度下加热和再生催化剂，回收和再利用二氧化硫。
        3、干法吸附再生脱硫脱硝。干法吸附再生脱硫反硝化法的吸附剂是γ-Al2O3的载体。制备过程是将γ-Al2O3载体浸在碱或碱盐中，加热干燥至无残留水为止。该方法的工艺流程如下：除尘后的烟气经流化床吸附器后被烟气中的硫化物和氮化物吸收。

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吸附饱和后进入再生器，经高温空气分解成氮氧化物。含有氮氧化物的高温烟气进入再生器，抑制氮氧化物的形成。同时，通过CO等还原气体进一步还原分解剩余的Na2SO4，形成二氧化硫，可作为制备硫酸的原料。该工艺的脱氮效率在70%到90%之间，脱硫效率甚至达到97%左右。但是，该工艺消耗大量吸附剂，设备占地面积大，投资增加。
        三、提高电厂脱硫脱硝设备安装质量的措施
        1、解决脱硫脱硝设备各种故障措施
        1、针对设备腐蚀安装措施。使用耐腐蚀不锈钢(含镍、铬、铝的合金)，常用316L，904L，2205。出于成本考虑，很少整体使用不锈钢，而是在碳钢基体贴合金层。316L能够耐受氯离子的腐蚀，为脱硫系统常使用的材质；904L能够耐受很强的氯离子腐蚀和点蚀、缝隙腐蚀，可作为金属贴衬；2205双向不锈钢具有良好的抗冲击韧性和抗应力腐蚀能力，因此设计时可用于减轻质量。使用非金属材料，如玻璃钢(FRP)，PP等。FRP是一种纤维加强型合成树脂，具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲劳性，而且质量轻，可用作喷淋层管道等耐磨构件；PP材质具有很强的抗冲击性，可用作除雾器及冲洗水管。金属基体表面涂防腐层，如玻璃鳞片、橡胶、碳化硅(陶瓷)。玻璃鳞片具有很好的防渗透性，通常作为脱硫吸收塔及烟道内壁的防腐涂层;橡胶内衬是目前金属管道防腐的主要手段，特别是丁基橡胶，具有良好的防磨、防腐特性;碳化硅陶瓷或搪瓷防腐的应用，主要看重的是它的防磨性较好。
        2、针对除雾器堵塞的解决措施。保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内；合理选择除雾器冲洗水压力和冲洗周期；合理控制吸收塔pH值及浆液的氧化程度。另外，还需要加强对管道堵塞的处理，设置必要的滤网，避免因异物造成管道堵塞；机组负荷低、吸收塔入口二氧化硫浓度低时，实行喷淋层定期轮换停投，避免因浆液长期倒灌沉积、结垢，造成管道堵塞；清理内漏阀门，避免因泄漏浆液的沉积、结垢造成管道堵塞。
        3、加强对设备的维修。设备维修的目的是为了保持设备长期稳定的运行，目前设备维修方式主要还是事后维修、定期维修(包括等级检修)。要建立合理的维修方式，防止不修、欠修、过修。
        3.1以点检定修制为实施手段，使运行、检修、物资三位一体，加强设备运行过程的诊断监督。制定脱硫特有设备检查与检修标准，例如防腐损伤容限评价标准、防腐施工标准、除雾器检查标准等。主要依据精密仪器，辅以实践经验开展设备诊断。运行班组以发现明显的故障或异常为主；维护班组按照专业分工以发现设备特定部件的隐蔽性缺陷为主。
        3.2维护单位专工以精密点检和技术诊断为主；项目公司专工以分析设备劣化倾向、检修计划、物资准备为主；特许公司主管、专工以评价项目公司设备管理结果和提供特定专业技术支持为主。把定期检验、试验摆在更加突出的地位，把隐患、缺陷暴露在萌芽或初始阶段，做到有计划有预案地应对设备故障或异常。
        3.3建立设备点检、设备管理台账。从缺陷分析、备件使用、维修后评价、维修成本分析等方面实现设备的可控、可靠。注重运行数据的统计、分析，例如除雾器冲洗参数统计分析、工艺水使用分布分析、浆液循环泵运行参数统计分析、循环泵组合方式与脱硫效率变化分析等，增强运行人员在设备管理中的先导作用。
        结束语
        环保行业是高能耗、高物耗的绿色行业，随着国家对环保的重视，环保设备管理及运行优化工作已经成为每个电厂的工作重点。在日趋严峻的环保压力面前，为使企业效益最大化，必须要加强对电厂脱硫脱硝设备安装各种问题的处理，确保设备质量。
        参考文献
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        [2]赵金宇.探析火电厂脱硫装置的安全运行和管理措施[J].内燃机与配件.2019(28):318.
        [3]张亚兵.火电厂脱硫废水综合利用方案的构建探讨[J].区域治理.2019(12):104-106.