600MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器故障診斷 及改造研究

程鵬飛 鄭彩平

（廣東省粵江發(fā)電有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

0 前言

吸收塔攪拌器的作用是防止固體顆粒在漿液池中充分沉淀，并安全的運(yùn)輸?shù)较乱粋€工藝流程中，另外還能提升氧化空氣的擴(kuò)展，加快其中物質(zhì)的分解。但是實(shí)際工作中受多種因素影響，設(shè)備出現(xiàn)故障，降低工作效率，需要技術(shù)人員深入研究，針對產(chǎn)生的故障，提出有效改進(jìn)措施。

1 案例分析

本文以廣東省韶關(guān)電廠兩個機(jī)組脫硫吸收塔攪拌器工作為案例，本設(shè)備使用德國MUT 產(chǎn)品，配以SEW 減速機(jī)，每臺爐設(shè)置上下兩層，分別為三臺和四臺減速機(jī)，型號為FAF107DR250 和FAF107DR225，一共七臺[1]。在2015年，該設(shè)備投入使用，至今已經(jīng)運(yùn)行許久，并且在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)吸收塔攪拌機(jī)缺陷較多，經(jīng)統(tǒng)計，在2015年到2017年，其中有三臺設(shè)備在保質(zhì)期間發(fā)生故障，另外還有多臺設(shè)備出現(xiàn)不同程度損壞，其中零部件磨損、脫落和主要軸承損壞故障等，都嚴(yán)重影響攪拌器正常運(yùn)行，在可靠性和安全性上都有所降低。

2 600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器故障診斷

2.1 設(shè)備檢查

2017年，檢修小組進(jìn)入吸收塔，檢查攪拌器內(nèi)部運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)其中葉片都有不同程度損耗，產(chǎn)生裂紋，裂痕產(chǎn)生率高達(dá)50%以上，每一個葉片上的裂紋都在200mm 以上，嚴(yán)重者達(dá)到250mm 以上，產(chǎn)生向四周擴(kuò)散的現(xiàn)象，為了詳細(xì)檢測其損傷程度，韶關(guān)電廠特意邀請專門的檢測單位，對葉片進(jìn)行PT 檢查。

2.2 產(chǎn)生故障原因

1.攪拌器設(shè)計不科學(xué)

600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器產(chǎn)生故障的原因，其中有重要的一點(diǎn)就是設(shè)計不科學(xué)。吸收塔漿液的PH 值正常范圍為5.3 左右，呈弱酸。其中包含碳酸鈣固體物質(zhì)和大量氯離子，氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可到2.2%，攪拌器運(yùn)行中溫度較高。因此設(shè)計攪拌器的時候，要使用耐腐蝕性強(qiáng)和耐高溫的材料，如葉片、輪轂和軸處使用合金鋼材料，并基于葉片轉(zhuǎn)速的問題，提升其耐磨性，在葉輪邊緣處焊接一條加強(qiáng)肋，提升葉片抗磨性。但是本設(shè)備中的葉片雖然也使用合金鋼，但是邊緣厚度最小處還不到10mm，末端也未采取焊接加強(qiáng)肋措施，令600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器經(jīng)過一段時間運(yùn)行，就產(chǎn)生較大損失。因為吸收攪拌器中葉片設(shè)計的不科學(xué)，在轉(zhuǎn)動過程中受力不均勻，承受較大扭矩，出現(xiàn)疲勞裂紋，在時間的影響下，持續(xù)惡化。

2.攪拌器受應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕指攪拌器葉片在拉力和腐蝕介質(zhì)的共同影響下出現(xiàn)故障。這和單一的應(yīng)力損壞不同，即使設(shè)備受很小的應(yīng)力，也會在腐蝕物質(zhì)影響下，對設(shè)備產(chǎn)生損害。腐蝕位置和應(yīng)力的結(jié)合，讓攪拌器在運(yùn)行中都可能出現(xiàn)故障。葉片裂痕在產(chǎn)生過程中，受腐蝕的影響，還會產(chǎn)生陽性和陰性兩種類型。一般情況下的應(yīng)力腐蝕，是指陽極反應(yīng)敏感型應(yīng)力下的腐蝕，攪拌器葉片裂紋處金屬的陽極溶解，溶解速度越快，則裂縫速度越快。金屬材料產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕，從下面幾點(diǎn)分析：

第一，應(yīng)力因素，600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器發(fā)生應(yīng)力腐蝕，主要是其中靜態(tài)構(gòu)件在外力荷載或者裝配力的條件下產(chǎn)生，如焊接過程和擰螺絲力大小等；也可能是構(gòu)件再加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，如熱處理等。無論原因如何，都包含拉伸應(yīng)力的成分。但如果是壓縮應(yīng)力，不會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕故障。另外這種應(yīng)力一般比較小，如果不在腐蝕環(huán)境中，此種小型應(yīng)力不會造成設(shè)備故障。

第二，腐蝕介質(zhì)。應(yīng)力腐蝕包含應(yīng)力和腐蝕兩個條件，其中腐蝕的材料和介質(zhì)并不隨意搭配，只有產(chǎn)生特定組合后，才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。對設(shè)備中金屬物質(zhì)發(fā)生腐蝕的介質(zhì)有酸性物質(zhì)和中性的氯化物溶液、熔融氯化物溶液和氫氧化物溶液等，吸收塔攪拌器漿液中有多種離子，與中性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成腐物質(zhì)，對金屬材料進(jìn)行腐蝕。

第三，材料因素，600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器中構(gòu)件組成材料不合格，正常情況下，純度高的金屬不會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕損壞，但是在雜質(zhì)較多和多種金屬合成的零件中，才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

第四，損壞過程。設(shè)備中構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕之前的一段時間中，受多種因素影響，已經(jīng)為裂紋的形成埋下隱患。在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)結(jié)合作用下，逐漸產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展，此階段還是穩(wěn)定擴(kuò)展，到達(dá)一定程度后，就會變成機(jī)械性性損壞。

設(shè)備中的金屬材料受應(yīng)力腐蝕損壞的另一個主要特點(diǎn)為：產(chǎn)生損壞和自身厚度無關(guān)，所以不能應(yīng)用厚度大、腐蝕速度慢的理念，因此不能依靠增加金屬厚度降低構(gòu)件應(yīng)力腐蝕。

3.使用不當(dāng)

600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器使用手冊中，就詳細(xì)描述了攪拌的時間和維護(hù)的過程，如攪拌時間超過兩個小時，就要在停止使用期間進(jìn)行沖洗，沖洗程度以設(shè)備使用和沉積情況而定，但是時間最少不得低于15 分鐘。如果大力矩啟動，就會對攪拌器中減速箱和葉片帶來很大損傷，減少使用壽命。

3 600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器改造研究

對于當(dāng)前韶關(guān)電廠中1.2 號機(jī)組出現(xiàn)的脫硫機(jī)收塔攪拌器故障的問題，可對設(shè)備進(jìn)行改造，本文主要介紹下面三種改造方案：

第一，使用EKATO 設(shè)計型號，更替單臺爐上下兩層設(shè)備。即都更換為EKATO旗下性能更強(qiáng)的攪拌器和減速機(jī)等。將其中電機(jī)和減速機(jī)件，都是用皮帶傳送，減少直連出現(xiàn)的沖擊問題。該型號的產(chǎn)品，對攪拌器主要構(gòu)件材質(zhì)質(zhì)量要求更高，其中攪拌器材質(zhì)從之前的1.4517 上升到1.4529，提升材料的抗腐蝕性和耐磨性。增強(qiáng)設(shè)備穩(wěn)定性和脫硫系統(tǒng)的安全系數(shù)，大大減少設(shè)備故障概率，提高脫硫效果。至今為止EKATO 攪拌器在多個電力企業(yè)中都有所運(yùn)用，如沙角A 廠、珠海電廠、汕尾電廠和惠州平海電廠等，使用效果好，降低故障發(fā)生率。但是此型號設(shè)備在價格上比較高，如兩臺爐的投入高達(dá)650 萬。

第二，對SEW 減速機(jī)進(jìn)行升級改造。現(xiàn)在吸收塔中減速機(jī)的系數(shù)選型為1.35，對應(yīng)吸收塔中漿液沖擊負(fù)荷選型較低，其通用標(biāo)準(zhǔn)一般大于1.8，導(dǎo)致減速機(jī)富余量缺少。因此可使用升級技術(shù)手段，對原廠中的設(shè)備進(jìn)行升級改造，將原先使用FAF107 型設(shè)備變?yōu)镾EW-FB 型號，提升減速機(jī)的安全使用系數(shù)，在耐磨性和抗腐蝕性能上，也有所增強(qiáng)，延長600MW 機(jī)組脫硫系統(tǒng)吸收塔攪拌器使用壽命。升級后的設(shè)備電機(jī)和減速機(jī)零件使用皮帶傳送，防止行出現(xiàn)直聯(lián)的危險，在攪拌器底側(cè)加入支撐，減少互相晃動情況。和上面第一中改造方案相比，在原有設(shè)備上進(jìn)行改造，經(jīng)費(fèi)上消耗較低，經(jīng)過預(yù)算和審核，大致使用210 萬即可。但是也有一定缺點(diǎn)，如攪拌器中應(yīng)力腐蝕的問題不能徹底解決，下層負(fù)荷與上層相比，在底部支撐上不方面，穩(wěn)定性降低。

第三，對于每臺爐中上下兩層攪拌器，上層三臺使用替換手段，下層四臺使用升級手段。即將上層的攪拌器使用EKATO 設(shè)計選替換，下層則進(jìn)行SEW 減速機(jī)升級。經(jīng)過預(yù)算得知，兩臺爐整個改造魏永為400 萬。

既降低設(shè)備故障發(fā)生率，又節(jié)約成本，建議使用第三種方案，上層三臺攪拌器在自身負(fù)荷較大，如果單臺出現(xiàn)問題，吸收塔中漿液不平衡，會影響到其他攪拌器，在同層次會產(chǎn)生故障，加上葉片損壞嚴(yán)重[2]。因此上層設(shè)備要更換，使用功能更強(qiáng)、性能更穩(wěn)定的EKATO 系列攪拌器，提升整個攪拌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

綜上所述，吸收塔攪拌器在電力企業(yè)中起重要的作用，自身需要有良好的耐腐蝕性和耐磨性，否則就會出現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)件受腐蝕嚴(yán)重的情況，如葉片裂縫，受多種因素影響，提升其故障發(fā)生率。經(jīng)過采取適合的改造手段，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)工作效率。