SO3煙氣調質裝置常見故障分析及防范措施

李浩

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，呼和浩特 010206）

SO3煙氣調質裝置常見故障分析及防范措施

李浩

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，呼和浩特 010206）

介紹了SO3煙氣調質裝置的原理及工藝流程，對煙氣調質裝置在運行中出現的常見故障進行了分析，針對故障制定了防范措施。

煙氣調質;故障分析;防范措施

概述

某發電公司燃用的是準格爾煤，該煤種屬于低硫煤，飛灰中SiO2和Al2O3含量高，兩者之和可達到90%，飛灰比電阻高達1012～1013Ω·cm，電除塵器較難捕集，除塵效果差[1]。為降低飛灰比電阻，提高電除塵器效率，該公司一至四期均安裝了SO3煙氣調質裝置。

2004年7月SO3煙氣調質裝置在該公司一期投入使用，2005年9月二期煙氣調質裝置投運，2009年10月三、四期煙氣調裝置投運。從幾年來的運行情況看，SO3煙氣調質劑可有效降低飛灰比電阻，可以將比電阻降到1010～1011Ω·cm，明顯提高了電除塵器的捕集效果，提高了電除塵器的除塵效率。隨著對環境保護的日益重視，準確判斷、及時消除煙氣調質裝置故障，提高煙氣調質裝置的運行可靠性也日益重要。

1 工作原理及工藝流程

1.1 工作原理

SO3煙氣調質裝置是在電除塵器入口前的煙道中噴入少量的SO3，與煙氣中的水汽結合生成硫酸并在粉塵顆粒表面凝結。這樣便在粉塵顆粒表面形成一層薄薄的導電膜，減小灰塵的比電阻，使灰塵的比電阻降低到理想的范圍，易于被電除塵器捕獲，從而提高電除塵器的除塵效率。

1.2 工藝流程

煙氣調質系統的主要設備包括硫磺儲罐、硫磺輸送設備、硫磺燃燒室、二氧化硫到三氧化硫的轉化室和一套噴射系統（見圖1）。該公司一、二期共用一個硫磺儲罐，三、四期共用另一個硫磺儲罐。每個儲罐上安裝2臺硫磺泵，一用一備，同時供4臺機組使用硫磺。每臺機組安裝一套集成箱，包括離心風機、空氣加熱器、燃燒室、轉化室和電控柜。

硫磺加到儲罐中受熱液化，然后用泵將液態硫磺輸送到各系統集成箱的燃燒室中，儲罐及硫磺管路全部由高溫蒸汽伴熱。硫磺的熔點是120℃，為保證液態硫磺的輸送效果，需要嚴格控制伴熱蒸汽的溫度在130℃～145℃范圍。

系統集成箱的一臺離心風機提供必需的經過過濾的空氣，以保證硫磺在燃燒室中充分燃燒成二氧化硫。在轉化室中，二氧化硫通過五氧化二釩的催化作用氧化成三氧化硫。

圖1 SO3煙氣調質裝置系統流程圖

從轉化器中出來的三氧化硫和空氣的混合氣體通過管路由噴槍噴射到煙氣中。每個噴槍配備適當尺寸和間隔的噴嘴，從而向煙道中高速噴射混合物，保證進入電除塵之前與煙氣實現最佳混合效果。

整個系統由PLC控制器控制，全自動運行。根據鍋爐燃煤量以及設定好的SO3最佳噴射率，系統自動調整SO3的生產速度。硫磺的燃燒量取決于很多因素，包括灰的成分和運行工況等。SO3的最佳噴射率由煤質、濁度和煙氣溫度三個輸入信號決定，需運行人員根據經驗手動設定，范圍為5～25ppm。

2 常見故障分析及防范措施

2.1 硫磺管路堵塞

在啟動條件具備后，開啟系統卻顯示沒有硫磺流量，且觀察燃燒室無火焰，此現象說明硫磺管路已經堵塞。導致此類故障主要有兩個原因：

（1）加入的硫磺品質差，含有大量雜質。另外，在向儲罐中加硫磺時，即使非常小心，也會不可避免地夾入少量的灰塵等雜質。系統停噴會使這些雜質在硫磺管道的較低位置積累，這個位置恰是管徑較細的易堵設備如調節閥和流量計。雜質在這些設備中積累太多就會導致硫磺管路堵死，必須準確找到堵塞部位將其疏通。處理方法：1）嚴格控制硫磺采購渠道，保證硫磺純度達到99.9%，定期化驗確認其品質合格；2）嚴格執行加硫工藝標準，不加硫磺時嚴密封閉加硫口，定期清理硫磺間衛生，特別是吊車、鋼梁的積灰，做到不留死角。

（2）硫磺流量計內管徑較細，結構較復雜，受熱容易出現不均，部分硫磺未完全溶化，流量計內管路堵塞固體硫磺。處理方法：當系統啟動條件已具備，在重新啟動噴射前，應把硫磺流量計溫度保持在130℃以上預熱24小時，觀察此溫度不要看伴熱蒸汽溫度，應看硫磺流量計表頭顯示器上的溫度，只有這樣才能保證硫磺流量計里面殘留的硫磺完全熔化。

2.2 硫磺流量低

在啟動噴射后，硫磺流量很低或開始時正常逐漸降低，開大調節閥流量無明顯增加，失去了調節作用。導致此類故障的主要原因是硫磺各段管路的溫度控制不好。因4臺機組共用一個硫磺儲罐和一套伴熱蒸汽系統（見圖2），對伴熱蒸汽的溫度和流量要求較高，而隨著機組負荷變化，高溫輔汽的參數有一定變化，該公司所在地區晝夜溫差變化也很大，所以伴熱蒸汽的溫度不太穩定，需頻繁調節減壓閥和減溫閥開度。應當注意，因碳鋼硫磺管道和蒸汽的熱傳遞系數及硫磺的黏性，實際硫磺溫度會比伴熱蒸汽的顯示溫度低3℃～5℃。

圖2 伴熱蒸汽管路系統圖

液態硫磺從儲罐輸送到各機組的集成箱處，輸送管路距離較長，起始段和末段溫差大，某段的溫度可能不在合適的范圍內。典型的是末段管路（集成箱處）溫度剛達到130℃，而始段管路（硫磺泵區域）溫度已超過了145℃，而液態硫磺在超過145℃時黏度明顯增大。這種現象在冬季嚴寒天氣更容易出現。處理方法：調節伴熱蒸汽的減壓閥和減溫閥開度，增大伴熱蒸汽流量，清理疏通蒸汽管疏水閥，使硫磺管路全段的溫度盡可能保持在130℃～145℃的合適范圍。

2.3 硫磺管路泄漏

在煙氣調質裝置運行過程中，硫磺管路多次出現泄漏，主要原因是液態硫磺需要的運行溫度較高，管路接口處的O型圈、墊片等密封件容易老化導致密封不嚴。出現泄漏最多的部位是硫磺調節閥和流量計的接口。

硫磺泄漏可通過觀察立即發現，應引起注意，必須盡快停運系統。硫磺本身無毒、無腐蝕性，熔融硫磺是易燃物，含有硫化氫的揮發物可發生爆炸；如果有火花或火焰點燃，熔融硫磺在空氣中會燃燒，產生SO2、SO3氣體，對眼睛、肺等有強烈的刺激性。修復硫磺泄漏時，必須佩戴護目鏡、防毒面具、穿防護服。泄漏出的硫磺在未完全冷卻之前不要急于清理，等冷卻后可將硫磺用刮刀刮掉或用鋼絲刷擦除。

為減少此類故障的發生，必須保證密封件的材質和檢修質量。經過對比，該公司要求接口密封件全部采用金屬纏繞墊或氟橡膠O型圈，杜絕使用石棉材料。同時按工藝要求嚴抓檢修質量，充分利用所有檢修機會，更換了大批不合格的密封件。經過幾年的治理，基本消除了硫磺泄漏現象。

2.4 空氣流量低

煙氣調質裝置離心風機的額定風量為1755Nm3/h（0℃，1atm），系統正常運行時的風量約為1050Nm3/h，當風量低于850Nm3/h時，就會發出“系統空氣流量低”報警，這會導致硫磺燃燒不充分和SO2的轉化率大大降低。

空氣流量的損失主要由3個方面造成：1）入口空濾堵灰；2）轉化室中積灰過多；3）多支噴槍堵灰。入口空濾一般每周需清理一次，當環境空氣質量較差時，還需縮短清理周期。清理時，可以用壓縮空氣沿空濾外表面吹掃，嚴禁直接用壓縮空氣對準空濾吹灰。如果空濾的壓降為0，說明濾紙破損，必須立即更換新空濾。

定期檢查轉化室出入口的壓差，當壓差達到500mmH2O柱時，可以確定轉化室堵灰嚴重需清理，主要因為進入轉化室的空氣夾雜的灰塵沉積在催化劑中所致。清理時，先停運煙氣調質系統，待轉化室溫度降低至50℃后方可開工；首先把轉化室上蓋割下，取出全部催化劑，徹底清理轉換器底部積灰，用8目的篩子將催化劑過篩后裝回轉化室，把上蓋焊好。

每支噴槍都裝有溫度測點，如果某支噴槍溫度低于260℃且排除了測溫元件故障，即可判斷該噴槍堵塞。系統集成箱長時間未啟動，噴槍上的噴嘴就容易堵灰。在機組停運時，必須檢查所有噴槍，發現噴嘴積灰立即清理。

3 結論及建議

（1）SO3煙氣調質裝置是按長期連續運行設計的，頻繁啟停系統和啟停噴射會產生諸多不良影響。集成箱的燃燒室和轉化室是調質系統的核心工藝設備，由多種材料組合而成，保持相對穩定的溫度是設備所要求的，頻繁的冷熱變化不但會加劇設備材料的老化和結合部位的松動變形，而且會降低催化劑活性。因此，頻繁啟停系統會大大縮短這些設備的壽命。

（2）每臺集成箱的空氣加熱器功率為170kW，從冷態加熱到噴射準備就緒狀態，加熱器將在額定功率下運行較長時間才能達到，會消耗大量電能。相反，如果系統處于噴射狀態，硫磺的燃燒和二次氧化是放熱反應，且熱值很高，所產生的熱量會大大降低加熱器的輸出需求，正常噴射時加熱器的輸出功率幾乎是零。因此，頻繁啟停系統會大大增加能耗，不利于節能。

（3）系統停止噴射后，應立即停運硫磺泵。否則硫磺泵仍在憋壓下運行，對硫磺泵的性能和壽命會產生不利影響。

（4）當機組排煙溫度低于120℃時，系統應立即停運，以避免低溫腐蝕。煙氣酸露點與壓力、SO3濃度、含水量等多方面因素有關。因很好地控制煙氣調質的啟動條件和噴射量不超過25ppm，從機組多次大小修時的檢查結果看，未發現煙道及電除塵設備有腐蝕跡象。

（5）在集成箱處硫磺入口管路加裝硫磺過濾器，原直管保留做為旁路備用，避免雜質卡在管徑最細的調節閥和流量計中，增加檢修難度。同時，可不停運系統清理硫磺過濾器。

（6）因伴熱蒸汽對硫磺管道的熱傳遞及硫磺的黏性，啟動系統前，需先開啟伴熱蒸汽至少8小時，使管道中的硫磺充分熔化。同時，應經常檢查蒸汽管路的保溫是否完好，及時修補。

（7）轉化室內積灰清理工作量很大，耗時較長，應盡量減少清理次數。轉化室的清理周期主要取決于空氣的清潔程度，所以必須重視入口空濾的日常維護工作。

[1] 蔣亞彬，滕農，等.SO3煙氣調質試驗研究[J].電力環境保護，2003，19（3）.

[2] 郭健，章汝平，李磊，洪舜華，肖蘭美.SO3煙氣調質技術在電除塵器上的應用[J].龍巖學院學報，2006，24（3）.

[3] 蔡廣宇，胡春濤，張成銳.SO3煙氣調質系統在該公司的應用[J].華北電力技術，2005（12）.

[4] 康國偉，徐向陽 利用SO3煙氣調質提高電除塵器的除塵效率[J].華北電力技術，2009，增刊1.

Ordinary Obstacle Analysis and Prevention Measures on SO3Flue Gas Quality-adjusting Equipment

LI Hao

X701

A

1006-5377（2014）03-0041-03