氨法脫硫液位和塔壁溫度升高原因分析及解決措施

文_李麗 陜西未來能源化工有限公司

某公司3×480t/h高溫高壓煤粉鍋爐主要為化工系統提供高溫高壓蒸汽，鍋爐煙氣脫硫系統設置為一用一備，兩套脫硫系統均采用氨法脫硫工藝技術，按塔內飽和結晶工藝設計，吸收塔由濃縮段、吸收段和塔外氧化段組成，設計一層二級噴淋層，三層一級噴淋層，一層填料層和兩層屋脊式除霧器，內部結構見圖1。

圖1 塔內結構

2#脫硫塔在2019年6月中旬投入運行初期運行穩定，脫硫塔液位在出料結束控制在1.3m，運行一周時發現二級循環泵出口壓力和電流呈現下降趨勢，同時脫硫塔濃縮段溫度開始緩慢上升由正常的55℃升高至75℃，最高波動至90℃。7月份脫硫塔液位升高幅度較小通過運行調整監控運行。10月初脫硫塔液位持續在2m，且脫硫塔液位平均每小時上升2cm，通過操作調整無法降低液位。

1 脫硫塔塔壁溫度升高的原因分析及解決措施

脫硫塔二級噴淋層主要作用是將濃縮段漿液均勻噴淋后與原煙氣進行熱量交換和吸收反應，降低進入脫硫塔煙氣溫度，保護脫硫塔內部防腐避免脫落造成塔壁泄露。脫硫塔濃縮段塔壁溫度升高有二級循環泵故障循環吸收流量不夠和二級噴嘴發生堵塞兩個主要方面的原因，二級噴嘴發生堵塞的情況下將造成二級循環泵出口壓力升高，排除二級噴嘴堵塞的原因。

運行過程中二級循環泵電流和出口壓力同時降低，首先檢查二級循環泵入口濾網是否堵塞，檢查入口濾網無雜物在管道內有泡沫存在，啟動后電流和出口壓力未得到提高，通過泵出口沖洗水進行反沖洗稍有好轉，從而判斷系統存在泡沫和二級噴淋管道損壞是造成二級循環泵電流和出口壓力低的主要原因，二級循環泵循環量減少且噴淋損壞造成漿液分布不均最終造成脫硫塔塔壁溫度升高。通過加大稀硫銨副線和塔壁沖洗頻次保持脫硫塔壁溫在75℃左右監控運行。

2 脫硫塔液位升高排查步驟及解決方法

從脫硫塔投運后前期運行正常，運行一個月后脫硫塔液位出現緩慢上升，懷疑脫硫塔沖洗水管閥門內漏引起的，陸續將煙道底部沖洗水、煙道兩側沖洗水閥門、二次氧化風管道沖洗水和塔壁沖洗水閥門關閉，閥后增加盲板隔離沖洗水介質，液位在出料后期無法下降處于較高液位，通過啟動兩臺二級循環泵運行，系統維持運行。運行三個月后，脫硫塔液位持續在2m，且液位平均每小時上升2cm，濃縮段液位無法降低，飽和漿液無法得到濃縮，系統無固含量無法出料，組織排查其他原因。

2.1 集液層升氣帽損壞

脫硫塔分為下部濃縮段和下部吸收段，中間分隔層為集液層，集液層結構為底板是玻璃鋼板，中間分布40個升氣帽，入口煙氣與二級循環系統發生反應和換熱后從升氣帽中間向上流入吸收段，升氣帽下部設計40cm高度的擋液板，保證吸收段漿液泄露至濃縮段。少部分升氣帽頂部脫落造成一級噴淋液漏入濃縮段造成液位升高，為驗證此原因匯報領導，調整鍋爐使用低硫煤，陸續停運一級循環泵A、B，保留一臺循環泵運行，脫硫塔液位仍上升，排除此方面原因。

2.2 二次氧化風管帶水

循環槽為塔外氧化段，氧化風主要補充反應用的氧氣，氧化風機來的氧化風從循環槽底部進入循環槽與一級循環液中的硫酸氫銨或亞硫酸銨反應生成硫酸銨，然后在循環槽頂部的二次氧化風管進入脫硫塔底部的二次氧化風分布器，從而在脫硫塔底部進行起到攪動和二次氧化作用。二次氧化風壓力高或循環槽液位高使二次氧化風帶水會造成脫硫塔液位升高。首先排查氧化風壓95kPa、二次氧化風壓31kPa在正常范圍內，聯系儀表專業人員拆開二次氧化風測點法蘭，無明顯大量帶水現象，液位仍上漲，現場確認循環槽液位，停止氧化風機運行查看脫硫塔液位情況，液位上升趨勢未變化，排除二次氧化風帶水造成液位升高的因素。

2.3 脫硫塔底部積料

脫硫塔底部積料會造成脫硫塔液位升高，塔底積料部分長時間得不到溶解和二級漿液進行換熱，勢必造成脫硫塔塔壁溫度下降，聯系保運人員在脫硫塔北側三個方向拆除脫硫塔保溫測量溫度，并與脫硫塔南側塔壁溫度進行對比溫差在2℃左右無明顯差別，脫硫塔每米漿液140m3，無法徹底降低脫硫塔密度進行驗證。

2.4 一級回流液管道氣阻或集液層積料持液層升高

集液層通過三個DN1000的回流口至循環槽，當循環槽液位低至回流管口下方，將會造成二次氧化風通過回流管直接進入脫硫塔，二次氧化風管風壓降低，一級回流管氣阻回流至循環槽液量減少，集液層持液層升高超過擋液板泄露至濃縮段。在二次氧化風壓5kPa時補充循環槽水量提高液位至二次風壓至正常的30kPa，脫硫塔液位無變化說明不是氣阻造成的液位上升。

集液層在循環槽密度較高時會出現積料，查看投運后的循環槽密度均在1.14g/ml左右，并查看1#脫硫塔集液層積料在2cm，相對于40cm的擋液板高度，不會造成超過擋液板向脫硫塔泄露，若出現持液層超高泄露將會導致脫硫塔液位大量升高無法控制并造成脫硫塔入口煙氣壓力升高，結合脫硫塔液位上升趨勢和查看入口壓力變化情況無升高變化，排除此方面故障造成的液位升高。

2.5 集液層底板裂紋或固定螺栓腐蝕

通過以上排查后，初步分析應該為集液層底板裂紋或固定螺栓腐蝕泄露造成的泄露，集液層升氣帽下方即為稀硫銨副線噴淋和塔壁沖洗噴淋管及鋼梁，在采取降低液位的措施中，將密度較高的二級循環液接至稀硫銨副線，在沖洗24h后，出現液位穩定下降出料和入口煙氣壓力升高的現象，恢復正常操作稀硫銨副線使用密度較低的一級循環液進行噴淋，脫硫塔入口煙氣壓力下降且脫硫塔液位重新升高，從而確定是集液層裂紋在使用密度較高漿液沖洗時堵住集液層裂紋下方，脫硫塔恢復正常運行，集液層下方持續積料造成煙氣壓力升高。

3 結語

排查出脫硫塔液位升高的原因并通過稀硫銨副線沖洗液密度來維持脫硫系統運行，又堅持運行3個月后脫硫塔液位上升加快，每小時上升10cm，此時1#脫硫塔改造循環系統建立進行了系統切換，將2#脫硫塔及入口煙道人孔開啟檢查，脫硫塔二級液分布器及支撐梁損壞脫落，塔底部北側積料至人孔下方，集液層底板出現一條東西方向2cm裂紋。此次脫硫塔壁溫及液位故障監控運行持續了5個月，造成脫硫塔內部損壞嚴重并給鍋爐及整個系統運行帶來了極大的環保隱患。建議今后脫硫塔的停運維護檢修引起重視，尤其是塔內件的檢查要列入每次停車的必查項目。