三河电厂脱硫氧化空气系统故障及治理

摘要：氧化空气系统对湿法脱硫系统的安全经济运行起着至关重要的作用，本文介绍了三河电厂氧化空气系统治理措施，通过这些措施，氧化空气系统管道堵塞、氧化风机轴承温度高、噪音大等问题得到解决，降低了检修维护费用，提高了脱硫系统的安全稳定性。

关键词：氧化空气 故障 治理

0 引言

氧化是湿法脱硫工艺中的一个重要化学过程，吸收塔洗涤液中的亚硫酸钙经氧化生成硫酸钙。当氧化率在15-95%时生成的硫酸钙即不能同亚硫酸钙一起沉淀析出，又不能产生足够的石膏晶种使石膏晶体迅速增长， 导致石膏在脱硫设备内结垢。因此，当自然氧化不能满足氧化率要求时，需要采取控制氧化措施。控制氧化就是采用抑制氧化或强制氧化方式将氧化率控制在95%。抑制氧化通过在洗涤液中添抑制化物质如硫乳剂，控制氧化低于15%，浆液SO42-浓度远低于饱和浓度，生成的少量硫酸钙与亚硫酸钙一起沉淀。强制氧化则是通过向洗涤液鼓入空气，使氧化反应趋于完全，氧化率高于95%，保证浆液有足够的石膏品种用于晶体成长。

抑制氧化装置以其改造简单、投资费用低、系统不需停运等特点在美国80年代中期的脱硫系统得到广泛利用，随着1990年空气洁净法修正案的颁布，几乎所有的湿法脱硫系统都采用了强制氧化技术。但根据强制氧化方式的不同（强制氧化方式分为异地、半就地和就地氧化），氧化空气系统的故障也不同程度地影响着脱硫系统的正常运行。本文就三河电厂氧化空气系统为例，探讨氧化空气系统的故障及治理。

1 设备简介

三河电厂一期脱硫属于改造项目，在原有2×350MW燃煤机组上加装两套石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统，主体工程采用德国比晓夫技术喷淋塔，一炉一塔。吸收塔采用强制、就地氧化技术，每个吸收塔配备两台进口RCS824型罗茨风机，两台氧化风机一运一备。氧化风管采用管排式布置，氧化风机出口母管在吸收塔标高17米处分5根支管垂直向下，在标高8.1米的地方进入吸收塔，在氧化空气管排上方吸收塔液位以下的区域内形成一个氧化池。

2 三河电厂氧化空气系统出现的问题

①一二期脱硫系统投运两年来，在机组大小修期间对氧化空气管道弯头拆卸检查，发现#1、#2、#3吸收塔氧化空气分支管道喷嘴均有不同程度的堵塞，管道内堆积石膏，质硬，难以清除，用高压水枪冲洗方可除掉。②拆卸氧化空气减温水系统检查，发现部分喷嘴堵塞，减温水管道结垢锈蚀严重。③吸收塔内氧化空气分支管道法兰处内衬损坏，法兰腐蚀严重。④#3吸收塔内壁结晶严重，真空皮带脱水机滤布堵塞严重，分析为塔内浆液氧化不足，浆液中亚硫酸钙含量过高所致。⑤氧化风机轴承温度偏高，油变质恶化速度快，氧化风机多处出现漏油现象。⑥氧化风机频繁出现轴承损坏，转子卡涩等故障，经常返厂维修，费用昂贵，且频繁造成氧化风机失去备用，使得氧化空气系统的安全系数大大降低。⑦由于氧化风机轴承温度高，设计的隔音罩无法封闭，导致整个循环泵房噪音大。

2.1 氧化空气系统故障对脱硫系统的影响 ①氧化空气减温水的作用是通过喷雾减温，使氧化风机出口风温从100℃左右降低到50℃左右，使进入吸收塔的空气保持在湿饱和状态。减温水系统故障，会使氧化风管喷嘴处由于浆液中的水分迅速蒸发而形成“湿-干”结垢，造成氧化风喷嘴及管道堵塞。同时，氧化风温度太高还会造成氧化风管道和法兰的内衬损坏，造成管道和法兰腐蚀泄漏。②氧化空气系统故障，吸收塔浆液氧化不足，浆液里的亚硫酸钙不能被很好地氧化成硫酸钙，浆液中亚硫酸钙含量过高，可能造成吸收塔内壁结晶；由于亚硫酸钙颗粒细小，堵塞滤布，影响真空皮带脱水机的正常运行。③吸收塔浆液氧化不足，导致石膏中的亚硫酸钙和亚硫酸氢钙含量过高，影响石膏质量，同时由于亚硫酸钙不稳定，遇酸生成亚硫酸氢钙，亚硫酸氢钙具有较强的还原性和腐蚀性，遇酸或受热均能反应产生有毒气体，造成二次污染，危害人体健康。④吸收塔浆液氧化不足，浆液中的SO32-含量过高，使化学反应：CO32-+SO2SO32-+CO2的平衡向逆反应方向移动，烟气中的SO2吸收反应受阻，影响烟气的脱硫效率。

2.2 氧化空气系统故障分析

2.2.1 氧化空气管道和喷嘴堵塞。氧化风机管道和喷嘴堵塞，主要因为进入吸收塔的空气温度过高，在氧化空气管道及喷嘴处，浆液中的水分瞬间蒸发，浆液中的固体物质粘结在管壁和喷嘴上，造成“湿-干”结垢，堵塞管道和喷嘴。氧化空气管道和喷嘴堵塞的直接后果是使氧化风流量减少，氧化池部分区域失去氧化风。其原因主要分为以下几个方面：①氧化空气减温水故障，导致氧化风机出口高温空气不能得到很好的冷却。②吸收塔液位波动大，当吸收塔液位过高时，会导致氧化风机出口压力高，氧化风机出口温度也随之升高。吸收塔液位每升高1米，氧化风机出口压力升高10KPa左右，温度升高10℃左右。③氧化风机设计进口温度为11.2℃，而在实际运行中，循环泵房散热效果差，室内温度一度偏高，夏天高时可达40℃，这使得氧化风机出口温度伴随着升高。

2.2.2 氧化风机故障率高。①氧化风机轴承温度偏高，油长期在高温下运行，油质下降快，造成氧化风机经常因为油质恶化而停运。

②由于油质恶化，使氧化风机轴承效果差，造成氧化风机轴承损坏，主轴断裂等重大缺陷的发生。③由于氧化风机在出厂时未装置补偿油杯，氧化风机运行中油位波动大，影响效果，同时由于原设计的呼吸孔极易堵塞，导致轴承箱内部气体无法自由膨胀和收缩，造成轴承箱漏油，并加快油脂的恶化速度，使氧化风机故障频繁。④氧化风机所处环境温度偏高，除了使轴承温度高外，还使传动皮带处在高温下工作，加快了皮带的磨损和老化速度。

3 三河电厂氧化空气系统优化治理情况

针对氧化空气系统出现的问题，对氧化空气及减温水系统进行了综合治理。

3.1 运行方式优化 ①控制吸收塔液位在合适范围，氧化空气管排设置在吸收塔标高8.1米处，液位过高会增大管排处的静压，使氧化风机出口压力和温度升高，液位过低会降低氧化池的深度，减少氧化空气在浆液中停留的时间，影响氧化效果。综合这两方面因素，将氧化风机液位保持在10米（数据需要核对）。②在设备备用正常的情况下进行定期轮换，一是可以避免单台氧化风机长时间运转，二是可以避免切换阀门由于长时间不动作而锈蚀卡涩，还可以及时发现备用设备存在的问题和隐患。③随时监视氧化风机出口温度和减温水流量，为设备健康状况的诊断和分析提供理论依据。

3.2 设备系统治理 ①对氧化空气减温水系统进行改进。将减温水母管直径由原来的φ32更换为φ57，保证减温水流量，在减温水母管处加装滤网，以防止减温水喷嘴堵塞，更换减温水喷嘴，增大喷嘴内径，提高减温水量。②在氧化风机驱动端和非驱动端轴承箱处各增加1个补偿油杯，以保持轴承箱内油位的恒定，保证良好的效果。③改良原厂家设计的呼吸器，消除呼吸器堵塞，提高透气性，保证轴承箱内部气体的自由膨胀和收缩，改善油脂运行条件，减缓油油脂恶化速度。④在氧化风机两端轴承箱处加装雾化喷嘴，引入工艺水对轴承箱进行雾化降温。⑤保证循环泵房墙壁排风扇的正常运行，尽量降低氧化风机所处的环境温度。⑥更换氧化风机油脂，改用热稳定性和抗氧化性能较好的合成油，使之能够在更大的温度范围内运行，减缓油质恶化速度。

4 治理后效果

①氧化空气减温水流量大大增加，减温水系统的正常投运解决了氧化空气管道和喷嘴结垢堵塞的问题，保证了塔内氧化空气系统的正常运行。

②氧化风机轴承温度大大降低，从治理前的90℃降到治理后的70℃，氧化风机油脂变质速度变慢，轴承条件大大改善。

③石膏中亚硫酸钙含量降低，石膏品质得以提升。④由于氧化风机轴承箱的降温效果明显，氧化风机隔音罩可以正常关闭，氧化风机噪音得到良好的控制。⑤氧化风机故障率降低，大大减少了设备维护费用

5 结论

氧化空气系统在湿法脱硫系统中起着非常重要的作用，氧化空气系统故障问题要从多处着手，综合治理，特别是在机组大小修期间，要对整个氧化空气系统进行疏通治理，保证氧化空气减温水系统正常运行，条件允许的话要做鼓泡试验。

参考文献：

[1]颜俭.湿法脱硫工艺的控制氧化.电力环境保护，1997、第13卷第2期。

[2]惠润堂等.脱硫氧化风机的噪声控制.电力环境保护，2007、第23卷第4期。

[3]贾风雷.浅谈火电厂脱硫技术[J].价值工程，2013（03）.

作者简介：刘旭平（1972-），男，河北承德人，大学本科，从事火电厂设备维护管理工作。