燃煤電廠超低排放改造吸收塔襯膠脫落原因分析及對策

湛江電力有限公司 劉 毅

粵西某電廠原共有4臺300MW燃煤發電機組（機組編號1～4號），1～4號鍋爐均為東方鍋爐廠生產的亞臨界壓力、中間再熱、自然循環、單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風、燃燒系統四角布置、切圓燃燒、固態排渣燃煤汽包爐。自2010年4月對這四臺機組進行增容改造，鍋爐最大連續蒸發量增至1077t/h，汽輪發電機組出力增至330MW。2006年至2008年間陸續建成投產1～4號機組石灰石-石膏濕法脫硫系統。脫硫設施為廣州天賜三和環保工程有限公司設計、供貨、建造。在BMCR工況、設計煤種、脫硫入口SO2濃度≤1700mg/Nm3(干基、標態、6%O2)的條件下，脫硫效率≥92.3%。

自2016年12月起先后對四臺機組進行超低排放改造：提高脫硫系統的整體性能，運行的安全性及可靠性相應地提高，系統性能達到在機組BMCR工況下，煙囪出口粉塵≤2.5mg/Nm3、SO2≤22mg/Nm3（干基，6%氧量）。吸收塔利用原塔改造，漿池部位加高3938mm，噴淋層及除霧器部位加高6481mm，抬高部位采用圈梁加固方式加固塔體，加高部分做氯化丁基橡膠內襯。為節約改造成本保留原吸收塔襯膠，對增高部分和因施工破壞部分塔壁的新貼襯膠。

1 施工質量控制和襯膠脫落情況

在施工過程中，為保證襯膠施工質量選用國內一線的襯膠施工單位，采用了日本進口膠水，并對膠皮質量、膠水質量和施工工藝等方面加強了過程質量管理。膠皮到貨后按襯膠質驗收標準表標準組織驗收合格。襯膠質驗收標準如下：氣泡。每平方米內，深度不不超過襯里厚度允許偏差、長端直徑小于3mm的氣泡不應超過5處；表面雜質。每平米內允許有深度和長度不超過襯里厚度允許偏差的雜質不超過5處；水紋。允許有不超過襯里厚度偏差的輕微痕跡，彎曲90°檢查應無裂紋；斑痕和凹凸不平。深度和高度不超過襯里厚度的允許偏差。

施工前制作試樣，在室溫下放置48h后進行測試，割開寬度20mm的膠皮，用彈簧稱鉤在夾具上以90的角度按3mm/s左右的速度勻速拉伸，拉到100mm，記下位伸時的拉力，同一試樣做5個，平均拉力除以試樣寬度為粘合強度，試驗結果合格后方可開工。在施工過程中對吸收塔內的溫度、濕度全程監控。嚴格保證施工環境的溫度在30℃左右，施工時濕度不大于85%。相對濕度過高金屬表面易生銹；膠漿干燥時間過長，則有時會出現結露，直接影響其粘接力。在吸收塔內襯膠位置安裝測量濕度的儀器，隨時檢測動態跟蹤，濕度大于85%禁止施工[1]。并對涂膠水、粘貼工藝等進行全程跟蹤檢查。施工過程中在塔內同步做試樣，對試樣進行粘合強度試驗，大于4kN/m方為合格。施工完成后做電火花檢測合格。為進一步驗證真實的粘合強度，直接在塔內對貼好的新膠皮抽樣進行粘合強度試驗，試驗抽檢了11個點，所有的粘合強度均大于4kN/m的標準要求。但在改造完投運三個月后檢查發現，在漿池迎風面塔壁一圈大約三分之一的新貼膠皮脫落。

2 原因分析及處理方案

吸收塔襯膠脫落影響機組的正常投運，對電廠和施工單位均造成了很大的損失。在已加強了對膠皮和膠水質量驗收并做粘貼力試驗合格、特別是在直接對粘貼好的膠皮在吸收塔內做粘貼力的拉力試驗均合格的情況下，仍出現膠皮脫落的情況，說明不是單純膠水或膠皮質量或施工質量方面原因，必須深入分析才能找出問題的根源所在，從根本上解決問題。

2.1 襯膠粘合強度分析

襯膠的粘合強度直接影響到膠皮是否與塔壁粘貼牢固，粘貼力不足是造成膠皮脫落的最直接因素。技術管理人員從一開始就加強了對襯膠粘合強度的驗收力度。在施工隊伍進場后就要求其用試板做好試樣并做粘合強度試驗。做試樣的膠水和膠皮由業主方的技術管理人員隨機抽取，試樣要吸收塔內部制作力求與現場施工的條件相同，試樣的粘合強度試驗合格方可正式開工。為避免施工人員在做試樣時嚴格執行工藝要求粘貼力能達到標準要求、但在大面積施工時工藝要求放松達不到質量標準，故要求在所有襯膠施工完畢后直接在塔壁上抽樣做粘合強度試驗，抽樣取了各個方向各層有代表性的部位，試驗結果全部合格，但投運后仍出現襯膠脫落的情況。舊膠皮已投運了近十年，抽樣做粘合強度試驗時發現舊膠皮的粘合力比新貼膠皮的粘合力低，但檢查發現脫落的基本上是新貼的膠皮，舊膠皮幾乎沒有脫落的跡象，說明膠皮與塔壁粘合強度低并不是襯膠脫落的主要原因。

2.2 施工工藝不符合要求

本次改造從節約成本角度考慮保留了原吸收塔的舊膠皮，只對增高部分的塔體粘貼新膠皮，故存在新舊膠皮搭接的情況。據施工工藝要求，搭接口要與介質流動的方向相同[2]，但因需要保留舊膠皮，故在漿池部位搭接口處只能是新膠皮貼在舊膠皮上方，搭接口的方向向上、與吸收塔內漿液向下沖刷的方向相反，會造成從噴淋管上噴射下來的漿液直接沖刷搭接口，容易造成搭接口開裂從而引起膠皮脫落。在進一步的分析試驗中，發現因舊膠皮的含水量大和有部分老化等原因，新舊膠皮之間的粘貼力達不到標準要求的4kN/m，從而使這個部位的膠皮更容易脫開。膠皮在搭接口脫開后由于漿液的沖刷，加上煙氣的沖刷和吸收塔漿池液面的擾動，進一步加劇了膠皮脫落，最終引起大面積脫落。這是引起膠皮脫落的直接原因。

2.3 新舊膠皮搭接口位置不合理

本次改造對吸收塔增高有兩部分，漿池部位加高3938mm，噴淋層及除霧器部位加高6481mm。新粘貼膠皮也主要是在這兩個部位，出現膠皮膠落的是漿池部位，噴淋層和除霧器層沒有出現大面積脫落的情況。查施工圖紙，漿池部位增高后上方焊口的標高為15.23m，新舊膠皮搭接口的位置標高為15.50m。吸收塔運行的正常漿池液位在15m左右。故搭接口的位置剛好在液面上方。吸收塔在運行過程因煙氣擾動和塔內攪拌器的攪動加上噴淋層漿液的噴灑等多種因素，漿池表面液位波動較大、如海浪一般，對此部位的塔壁膠皮有較大的沖擊力，也加劇了這個部位脫皮脫落的風險。而且標高15m附近的位置正好是吸收塔煙氣入口的最低位置，煙氣從入口沖進塔內正好沖刷到對面塔壁15m以上的位置，對這個部位的膠皮的沖刷力是最大的，而這正好是搭接口的部位。從吸收塔膠皮脫落的情況來看，這個部位是脫落最為嚴重的。新舊膠皮搭接口位置不合理也是引起膠皮脫落的重要原因。

從上述原因分析，吸收塔新增膠皮脫落的主因為搭接口部位新舊膠皮的搭接方式不符合規范要求，受到噴淋下來的漿液沖刷膠皮容易從搭接口部分開始脫落。搭接口處新舊膠皮的粘貼力不足達不到標準要求，容易脫開。再加上搭接口部位運行工況最為惡劣，受煙氣沖刷和漿液波動沖刷容易在此部部位脫落。縱上所述，一方面搭接口的新舊脫皮間的粘貼力小且受漿液沖刷最容易使膠皮脫落，另一方面工況最為惡劣受力最大，兩方面因素疊加最終造成膠皮脫落。施工質量管理只關注了膠皮與塔壁的粘貼力而沒有分析出其它影響因素，沒有采取有效的應對措施，從而造成出現大面積襯膠脫落。

2.4 處理方案

針對分析出的原因，關鍵要解決三個問題：新舊膠皮間粘貼力不足的問題；膠皮搭接口與介質方向相反，被漿液沖刷引起膠皮脫落的問題；要將搭接口的位置盡量遠離工況最惡劣的部位。經研究采取如下方案：將吸收塔內15.3m至22.63m的舊膠皮全部拆除，更換為新膠皮，使新膠皮接口提升到22.63m。此處為新增效層底部一圈加強鋼環，材質為2205。新膠皮貼到鋼環下方，這個部位沒有舊膠皮，不存在新舊膠皮接口，解決了新舊膠皮之間粘貼力不足的問題。接口位置在鋼環底部，上方噴淋下來的漿液被鋼環擋住不會直接沖刷到新膠皮接口，解決了因漿液沖刷使接口脫開的問題。同時因接口位置上移，也解決了膠皮搭接口處于工況最惡劣部位的問題。通過改變襯膠的施工方案，避免引起膠皮脫落的幾方面重要原因，從根本上解決了問題。

圖1 改進施工方案后的膠皮粘貼部位示意圖

按新方案實施后，從2018年1月16日機組投運至今沒有再出現膠皮大面積脫落情況。證明膠皮脫落的原因分析正確，改進方案有效，徹底解決了此困擾電廠技術人員的技術難題。