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脫硫塔除塵設備:入口煙道結垢問題淺析

來源:河北騰馬 瀏覽: 發布日期:2018-06-07

  脫硫塔除塵設備:入口煙道結垢問題淺析。結垢是石灰/石灰石一石膏濕法脫硫系統運行過程中常見的問題之一,可引起系統阻力增加,設備堵塞,直接威脅整個脫硫系統的安全穩定運行。針對某公司4X410t/h煙氣脫硫系統入口煙道結垢問題,深入分析其成因及危害,并提出了相應的處理措施,通過后期檢查證明處理措施有效,效果明顯。

  1脫硫塔除塵設備及問題描述

  某公司4x410t/h煙氣脫硫設備采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝,入口煙氣量4x 480000m3/h,入口二氧化硫濃度2500mg/m3,入口粉塵濃度30mg/m3,要求出口二氧化硫排放濃度達到35mg/m3(標)以下,出口粉塵排放濃度達到5mg/m3(標)以下。脫硫塔內配有四層噴淋,兩級屋脊式+1級管式除霧器,煙氣進氣口布置在噴淋層和塔底漿液池之間。


脫硫塔除塵設備

  本項目停爐期間,分別對1#和4#脫硫塔塔內部檢查,發現1#和4#脫硫塔入口煙道均出現大量塊狀垢質堆積:距離脫硫塔塔壁1~2m的范圍內較多,煙道中間堆積的厚度約為50~200mm,煙道的內部支撐件上也結滿了塊狀垢質。

  2脫硫塔除塵設備結垢成因分析

  石灰/石灰石-石膏濕法系統運行過程中結垢形成機理非常復雜,其影響因子也非常多。不同的系統運行條件會產生不同的結垢類型,不同類型的結垢可能會相互促進及影響。漿液池中漿液回流以及入口煙氣的顆粒物沉積為其中最常見的形成機理。

  1

  漿液回流

  在濕法脫硫系統中,脫硫塔煙氣入口處為漿液池漿液和煙氣的最初接觸區域,亦為干-濕交界面。脫硫塔入口煙道處最初設計的不合理,煙氣將極易在入口煙道處形成渦流,如果同時存在漿液池液面與煙氣入口過近的問題,此處的渦流將直接導致漿液池漿液被卷吸回流至入口煙道處,造成該區域產生結垢;

  2

  顆粒物沉積

  脫硫系統入口處的煙氣為含塵煙氣,顆粒物重力沉積于入口煙道處產生塊狀垢。

  本項目入口煙道處最初未設置導流板,在脫硫塔入口煙道的上部附近有一部分煙氣向上流動,一部分煙氣向脫硫塔底漿液池方向流動,由于向下流動的煙氣量少,形成回流卷吸氣流,該卷吸氣流攜帶漿液從脫硫塔塔底漿液池反方向流至入口煙道處。

  該項目利用停爐檢修機會清理檢修煙道,發現由脫硫塔入口煙道內弧處開始出現了大量的塊狀垢,經過對塊狀垢進行成分檢測,確認該處的塊狀垢品質與濕法系統的副產物石膏一致,因此確定該項目的結垢原因為第一種:漿液回流。產生漿液回流的原因即系統存在設計缺陷,脫硫塔入口煙道處氣流分布小均,導致此處產生渦流現象,入口煙道彎段內弧一側形成了回風區,同時漿液池液面與煙氣入口過近,導致漿液池內的漿液被回卷至入口煙道處,該項目入口煙氣溫度高達130~1400℃,被回卷至此處的漿液在高溫下迅速干燥結垢。

  3結垢危害分析

  濕法脫硫系統運行過程中,結垢為常見問題,包括脫硫塔、氧化槽、管道、噴嘴、除霧器結垢,而一旦出現又會產生嚴重的后果,整個系統將會因為結垢導致壓損增大、設備堵塞甚至停運。

  本項目煙道入口處的結垢厚度高達50 ~ 200mm,阻力增加,嚴重影響了系統的安全穩定運行。需要耗費大量人工和財力去清理垢塊,煙氣流場在脫硫塔入口處變得紊亂,除霧器除霧效果降低,出口煙氣的含水量超標,甚至可能在煙囪附近產生石膏雨。

  本項目清理垢質過程中,在塊狀垢上發現了斷痕,證實存在入口煙氣將塊狀垢帶入脫硫塔落進漿液池中的問題。脫硫塔底部漿液池內的氧化曝氣管和紊動管均為玻璃鋼材質,這些設備極有可能遭到脫落塊狀垢的損壞,進一步威脅到整個系統的安全穩定運行。

  4處理措施

  4.1

  加裝導流板

  為解決氣-液界面與煙道入口過近、脫硫塔入口煙道處壓力和速度流場不均勻、渦流卷吸漿液至入口煙道的問題,本項目建議采用的第一種處理措施為加裝導流板。

  加裝的導流板具有以下作用:

 ?、賹Я靼寮友b后,脫硫塔內的壓力分布和入口煙道處的壓力分布層次感較之前更強,壓力梯度的層次越強,渦流形成的可能性越低。

 ?、趯Я靼寮友b后,可顯著提高入口煙道卜部區域的煙氣流速,使得入口煙道中的煙氣速度分布更為均勻,尤其是入口處的速度分布。速度分布均勻,可有效避免出現回流卷吸現象。即通過改變煙氣流動方向,平衡入口煙道內的煙氣流量,使得進入脫硫塔內的煙氣盡量水平,從而避免回流卷吸。

  加裝導流板工作:

 ?、僭械膲K狀垢質需要提前清理干凈;

脫硫塔除塵設備

 ?、诩友b導流板的尺寸和位置需要通過數值模擬實驗確定;

 ?、墼趯Я靼暹M行安裝和焊接加固前,先打磨預設的安裝位置處并將玻璃鱗片去除;

 ?、軐Я靼灏惭b完成后,對其進行玻璃鱗片防腐處理。

  4.2

  優化運行管理

  1)該項目在最初設計時,設置了四層噴淋。實際運行過程中,可考慮上面三層運行,底層噴淋備用,避免底層噴淋時有漿液濺落到入口煙道處;

  2)為有效防比漿液池漿液被卷吸回流至入口煙道處,建議先通煙氣10min后,再啟動運行漿液循環泵;進行更加詳細的分析,通過應力分析把分析區域中的應力的最大值與最小值體現出來,并分析局部區域應力隨著時問的變化而變化。隨著壓力容器設備小斷發展,計算機科學的小斷發展,應力分析方法也在小斷的發展,目前常見的應力分析方法有:板殼理論分析法、數值分析法以及疲勞實驗法等。

  要想保證所開展的分析工作結果可以比較科學、準確,就應該保證計算結果具有完整性和可靠性的特點,減少不必要的工作量,應根據相關數值制定出一個模型。建立模型時應該把壓力容器分為幾個部分進行計算分析,比如接管與封頭的連接工作、裙座與封頭的連接工作、接管與筒體的連接工作等。

  4.3

  強度評定分析

  在對壓力容器的應力分析完成之后,可以將所分析出的結果進行全方面評定,了解其中的評定點與截面,并根據載荷的性質和應力分類準則進行分類,只有這樣才能完成壓力容器疲勞分析工作。

  對于壓力容器疲勞部位的確定來說,可以以應力分析為基礎進行分析,保證所開展的分析結構可以滿足應力和二次應力條件的要求,求取交變應力強度幅。同時,還可以利用設計疲勞曲線對其中的疲勞強度進行校對,得出一個科學、合理的評定結果。

  5結束語

  隨著現代工業小斷的發展,壓力容器在工業應用條件越來越復雜,壓力容器的疲勞分析設計在各個領域中越來越受到重視。在現代工業中已經有越來越多的新技術、新材料不斷的涌現??梢詫F有的分析設計方案不斷創新、完善,只有這樣才能保證分析設計跟上產品發展的腳步,使分析設計更加吻合壓力容器實際情況。入口煙氣流場紊亂導致除霧器效率降低出現石膏雨,還可能會引起塊狀垢質脫落至脫硫塔底部漿液池內損壞設備,嚴重威肋、著整個脫硫系統的安全穩定運行。

  通過深入分析,確認本項目脫硫塔入口煙道結垢是由于煙道設計小合理造成漿液被卷吸回流引起,被卷吸至脫硫塔入口煙道附近的漿液在高溫下迅速干燥結垢。加裝導流板后,入口煙道與塔入口附近的煙氣動力學性能得到極大改善,同時加強系統運行管理,兩種方式雙管齊下,有效遏制了入口煙道結垢的再次發生,措施有效,效果明顯。必須保持密切配合與合作。

  主要原則是:

  1)先土建后安裝,先地下后地上,先安裝設備再配管布線,先兩端(控制室、就地盤、現場和就地儀表)后中問(電纜槽、接線盒、保護管、電纜、電線和儀表管道)等。

  2)先里后外,先高后低,先重后輕。

  3)強調合理便于操作,在線儀表保持前后直管端并消除管道應力,美觀大方,切忌氣源、表頭、接線盒帶水、橫不平、豎不直。

  儀表調試策略

  1)回路測試:重點是做好每個回路測試包文件:包括儀表索引表、P&工圖、邏輯圖及報警一類表、現場布置圖、標準安裝圖、數據表、回路圖、單校記錄、絕緣測試記錄、現場安裝檢查記錄等,在此基礎上邀請裝置儀表技術員一起做好回路測試并做好記錄,同時檢查現場安裝小合格項交施工單位整改。

  2)安全儀表測試:在回路測試完成后,對SIS儀表要另外準備一份SIS檢查及功能測試程序文件,如安全儀表功能規格書、安全儀表系統測試單、廠家相關SIS出廠證書及檢測報告等,測試通過后對SIS儀表薪貼Z標記標識。

  綜上所述,對儀表設計安裝調試的重點作了方案及策略上的優化,這對石化儀表自動化專業的工程質量,施工進度和費用控制起到了決定性的作用,同時對裝置開車一次成功,穩定長滿優及安全運行打好了堅實的基礎。


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