FGD装置运行特点和主要故障及对策

FGD装置运行特点和

主要故障及对策

目录

1.FGD装置运行特点

2.FGD装置主要故障及对策1.FGD装置运行特点

•典型化工生产

•处理烟量大、浓度低、效率要求高;•反应复杂生成几十种可溶物和多种固体物;•影响因素多液气比、烟气流速和分布均匀性、SO2浓度、含尘量、石灰石活性、浆液浓度、pH值、氧化程度、Cl-浓度、罐体大小等;

•反应介质是悬浮浆液,含固量10-30%;

1.FGD装置运行特点(续）•低温常压

45～160℃

负压系统：-15～<－50mb/-125mb

正压系统：20～40mb/max>100mb•腐蚀严重，腐蚀环境变化大

PH<1～8,Cl-1～70g/L•磨损严重

•沉淀和堵塞2.运行常见故障及对策

2.1结垢及沉积物2.2磨损2.3腐蚀2.4脱硫性能下降2.5副产品石膏品质差游离水含量高石膏中酸不溶物含量高未反应CaCO3含量高

CaSO3▪1/2H20含量偏高

2.6系统水平衡破坏

2.1结垢及沉积物2.1.1结垢和出现沉积物的部位1)烟气挡板底部、转轴轴承积灰2)GGH积灰和沉积物3)吸收塔干/湿界面沉积物(图14)4)吸收塔内横梁和喷淋母管底部、喷嘴和反应罐壁面结垢以及罐底局部堆积沉淀物5)氧化布气管堵塞和喷嘴结垢6)除雾器结垢和沉积物堵塞流道7）浆液管道结垢和堵塞8）烟道积灰吸收塔干/湿界面位置2.1结垢及沉积物（续上）2.1.2结垢和出现沉积物的原因和对策1)烟气挡板底部、转轴积灰设计不当，烟道底部积灰，致使挡板门无法开启或关不到位；挡板门叶片转轴轴承位置设计不合理或气封性不好，烟尘进入轴承，卡涩转轴使开闭失灵。

2)GGH积灰和沉积物

回转式GGH严重堵灰原因原因：

•

烟尘含量高;

•

烟气中SO3在温度较低的换热元件表面冷凝成粘稠的硫酸，烟尘易粘附(即所谓GGH工作在湿态或半湿态问题，出现类似水泥的可硬化沉积物）;

•浆液从吸收塔入口烟道进入GGH原烟气侧；

•浆液顺着吸收塔出口烟道流入GGH净烟气侧；

•

除雾器效率下降，大量液滴带入GGH净烟气侧，粘附在换热元件表面被烤干成硬垢；（黄埔ME正常带液量2.8t/d)

•

冲洗效果不理想。

吸收塔与GGH相对位置图回转式GGH严重堵灰情况停机时采用移动式高压冲洗水枪彻底冲洗过GGH换热元件。运行46天后又被堵，单侧压差达～600pa。这是HP水冲洗6次后的情况，仍未冲干净。3)吸收塔干/湿沉积物原因：

•吸收塔入口烟道是高低流速（10m/s→3m/s)的过渡段，易形成涡流，喷淋下落浆液被带入吸收塔入口烟道；

•吸收塔入口烟道温度梯度大（80～150→45℃),粘附在热烟道壁面上的浆体液滴被烤干形成沉积物；

•烟气中的飞灰被湿化粘附在烟道上。防止方法：

•正确设计吸收塔入口烟道，烟道伸入塔内，将干湿界面向塔内移，深入塔内的烟道具有最佳倾斜角度

15-18°，可省除干湿界面冲洗水；

•第一喷淋层至少高出入口烟道顶部2～3m；

•

降低烟气含尘量。

4)吸收塔内横梁和喷淋母管底部、喷嘴和反应罐壁面结垢以及罐底局部堆积沉淀物

结垢原因：

•

塔内凡大量浆液不能到达的部位，如横梁（特别是方形梁）和喷淋母管底部、长期不用的喷嘴易结垢；

•

浆液石膏过饱和度＞1.3、罐体体积偏小、pH值过高、搅拌不均匀，局部浓度较高或罐底出现；

•氧化不充分，出现硫酸钙和亚硫酸钙混合结晶。4)吸收塔内横梁和喷淋母管底部、喷嘴和反应罐壁面结垢以及罐底局部堆积沉淀物（续）

防结垢措施

•

保持足够高的L/G；

•

充分氧化；

•

浆液吸收的SO2量不超过10mmol/l，防止石膏过饱和度超过1.3的一项重要措施；

•

反应罐应有足够的浆液体积；

•

有足够的石膏晶种，含量不小5wt%；

•

避免大幅度改变浆液pH值和采用过高pH值运行

防结垢措施（续）

•

烟气和浆液分布均匀，避免局部L/G下降和未湿化的死区；

•

减少吸收塔内的构件；

•

合理布置搅拌器，充分搅拌可防止局部浓度过高；

•

定时冲洗干湿界面；

•

避免长期停运某一喷淋层；

吸收塔喷淋层和堵塞的喷嘴

4～5个月未投运的喷嘴吸收塔反应罐壁结垢，垢厚可达20mm

5)氧化布气管堵塞和喷嘴结垢

氧化布气管堵塞原因：

•

当罐内有浆液，氧化风机停运，固定管网式氧化管易发生堵塞现象。但鲁奇设计的脉冲悬浮装置在FGD系统处于备用时可以停运，上层浆液很快被澄清，不易堵管；

•

氧化管未设计或未投运饱和、减温喷水，或间息喷水的间断时间太长或喷水量不足。喷枪＋搅拌器氧化装置和结垢的喷枪鲁奇的池分离器和固定管网式氧化布气管6)除雾器结垢和沉积物堵塞原因：

•

垢产生的原因：被捕获在板片上的浆液如不及时冲洗走，浆液中未反应完的石灰石可继续吸收烟气中残留的SO2形成石膏垢，特别在高pH值运行工况下；

•

产生沉积物的原因：除雾器设计不合理；吸收塔烟气流速过高或流速分布不均匀，局部偏高；冲洗系统设计不合理或运行中冲洗不正常。除雾器板片间的沉积物和垢除雾器板片间的垢片除雾器停止冲洗2天严重堵塞的情况在除雾器严重堵塞的发展过程中，造成除雾器下游侧管式再加热器积满了石膏7）管道结垢和堵塞

管道结垢原因：

•

浆液具备结垢条件，管道流速低；

•

长距离输送浆管或从室内至室外浆管，由于温度下降，使原本为石膏饱和溶液转变成过饱和溶液，石膏结晶在管壁上析出形成垢。

管道堵塞原因：

•

管道设计不合理，特别是自流浆管，坡度太小甚至出现U形布置；

•

停机后未排空浆液；

•

阀门内漏，或阀门未关到位，或被异物堵塞；

•

向高位输送浆液的泵出力严重下降。8）烟道积灰

从系统出口烟道和旁路烟道清出的积灰多达数吨。管式GGH烟道底部、回转式GGH原烟气入口和净烟气出口的低位烟道以及水平流除雾器出口烟道易聚集沉积物。2.2磨损2.2.1主要磨损设备和部件

•吸收塔循环泵、排浆泵、脉冲悬浮泵和石灰石供浆泵的叶轮和前护板，泵轴（轴封失效时)；

•金属桨叶式搅拌器桨叶端部；

•浆液管道上的蝶阀工作在半开状态，将不适合用作调节阀的蝶阀用作浆液调节阀；

•调节阀和节流孔板下游侧衬胶管和半径较小的弯管；

2.2磨损（续）2.2.1主要磨损设备和部件（续）

•吸收塔喷浆能直接冲刷的部位、横梁与塔壁连接处的内衬（受沿塔壁下淌浆液的冲刷）；

•表面无防磨层的吸收塔喷淋母管，特别是液柱塔的喷浆管。喷淋量1m/min（暴雨25～50mm/min)；

•反应罐出浆管与罐体连接的拐角；

•管式GGH降温侧管束肋片。

衬胶循环泵运行7000多小时叶轮磨损情况（浆液含固量20wt%)衬胶循环泵运行7000多小时前护板磨损情况循环泵运行8000多小时A49合金叶轮磨损情况(浆液含固量30wt%)叶片磨损细部照片浆液过流件的腐蚀和磨损浆液循环泵的腐蚀和磨损（说明同上图）吸收塔搅拌器运行一年多后的磨损情况2.2磨损（续）2.2.2磨损原因和对策

•浆液含固量、流速越高，转动设备的转速越高，浆泵和阀门磨损越严重。含固量不宜超过15wt%，流速2～3m/s。

•合理选择耐磨材料，选用金属要同时考虑耐腐蚀性和材料硬度，如高铬合金（Cr28、A49、A51)、双向不锈钢G-X3和碳化硅护板等；FRP浆管的磨损面应有3～4mm耐磨层；浆液调节阀宜选用陶瓷阀芯；

2.2磨损（续）2.2.2磨损原因和对策（续）

•合理设计防磨损结构：浆液调节阀下游侧应紧接一小段陶瓷管；浆管上尽量少用节流孔板，及时更换磨损的孔板；避免小半径弯管；流速高的拐角应有加强的防磨结构；•

降低烟气含尘量可降低对风机、导流板等设备的磨损；最好不要采用耐磨性差的蝶阀来调节浆液流量，关闭蝶阀时要确保已关死，高速泄漏浆液很易冲刷阀芯。2.3

腐蚀2.3.1FGD系统腐蚀区域

1)无烟气换热器的FGD系统吸收塔干湿交界处至烟囱出口以及旁路挡板至烟囱入口；

接触浆液的设备。

2）有烟气换热器的FGD系统

GGH原烟气入口至烟囱出口以及旁路挡板至烟囱入口；

接触浆液的设备。不同腐蚀区域的腐蚀环境不相同。

与高温原烟气接触的设备一般不会遭受腐蚀。

2.3

腐蚀（续）2.3.2耐腐蚀材料的选择耐腐蚀材料的选择应考虑腐蚀介质的温度、pH值、流速、腐蚀物质的类型（Cl-、酸冷凝物等）和浓度以及是否有沉积物。

•处于腐蚀区域的烟道挡板门：6-Mo超级奥氏体不锈钢（如AL-6XN(N08367)或254SMO(S31254)等）+碳钢复合板；

•回转式GGH壳体：玻璃鳞片树脂内衬（考虑温度）；回转式GGH换热元件：搪瓷钢板。

•GGH原烟气出口至吸收塔干湿界面之间烟道：玻璃鳞片树脂内衬或硼硅酸盐玻璃泡沫块。2.3.2耐腐蚀材料的选择（续）

•吸收塔入口干湿界面烟道：C－276复合板或墙纸、耐高温玻璃鳞片树脂内衬（温度＜120℃）

。

•吸收塔模块：玻璃鳞片树脂或橡胶内衬，或根据不同腐蚀环境选用317L～C-276不同等级的耐腐蚀金属材料。

•吸收塔出口之净烟气挡板之间的烟道：玻璃鳞片树脂内衬。

•旁路挡板至烟囱入口烟道：玻璃鳞片树脂内衬、硼硅酸盐玻璃泡沫块或贴双向不锈钢墙纸（推荐）

2.3.2耐腐蚀材料的选择（续）

•浆管：碳钢管内（外）衬橡胶或FRP管。•搅拌器：桨叶搅拌器：不锈钢或橡胶衬复碳钢脉冲悬浮管：FRP管+碳化硅喷嘴•吸收塔喷淋管：耐磨FRP管或碳钢内外衬复橡胶+碳化硅喷嘴。•吸收塔多孔托盘：C-276或

6-Mo超级奥氏体不锈钢。•除雾器：PP；除雾器冲洗水管：FRP管或不低于317L不锈钢。•氧化气管：喷枪式：FRP管；管网式：6-Mo超级奥氏体不锈钢或C-276（根据Cl－浓度确定）。吸收塔模块各组件通常采用的材料外壳碳钢内衬橡胶碳钢内衬玻璃鳞片树脂不锈钢(317LMN)(2205,255)双相不锈钢镍基合金合金覆盖板（复合板）混凝土衬耐酸磁板或橡胶外部喷淋管FRP玻璃钢碳钢管内衬橡胶不锈钢/合金

除雾器

▪聚丙烯（PP）

▪FRP（玻璃钢）

▪聚乙烯（PV）

▪不锈钢/合金喷淋管FRP（玻璃钢）碳钢内外衬橡胶聚丙烯（PP）(317LMN)不锈钢(2205,255)双相不锈钢镍基合金入口干湿交界烟道C-276碳钢内衬玻璃鳞片树脂通常用于FGD的合金化学成分（%）和分级排序

合金分级和描述

钢种代表

主要化学成分（%）

PRENW

CrNiMo含Mo2～3%的奥体不锈钢

316L(S31603/1.4435)16~1810~142~323~28316LM(S31653)16~1811.5~142.5~327~314-Mo奥氏体不锈钢22-Cr双相不锈钢317LM(S31725)18~2013~174~531~38317LMN(S31726)17~2013.5~17.54~532~40

合金904L(N08904/1.4539)19~2323~284~532~40

2205(S31803/1.4462)21~234.5~6.52.5~3.5PRENw不适合，相当4Mo奥氏体不锈钢合金化学成分（%）和分级排序（续1）

G级合金（含Mo约6%的Cr-Mo-Fe-Ni合金）6-Mo超级奥氏体不锈纲（Mo6%,N0.1-0.25%的奥氏体不锈钢）

25-Cr双相不锈钢（Cr25Mo4的双相不锈钢）

G21~23.5

余量（Fe20）5.5~7.541～50

G-3

21~23.544(Fe19)

6~843～52

G-30

29.5

余量（Fe15）

5.041～50AL-6XN（N08367）

20~2223.5~25.5

6~743～49

254SMO（S31254/1.4547）

19.5~20.5

17.5~18.5

6~6.542～451925hMo

(N08926/1.4529)

19~21

24~26

6~740～4725-Mo6(N08026)

22~2633~37.2

5.~6.740～50Ferralium255(S32550)

24~274.5~6.52~4PRENw不适合,相当6Mo超级奥氏SAF2507

(S32750/1.4462)

24~266~83~5合金化学成分（%）和分级排序（续2

）

合金分级和描述钢种代表主要化学成分（%）PRENWCrNiMo7Mo超级奥氏体不锈纲654SMO(S32654/1.4652)24227.356.1含N0.5%,另含Mn、Cu625级合金(含Mo9%的Cr-Mo-Fe-Ni合金)625(N06625/2.4856)21~23

618~1047～56H-9M22

余量

9

47～56合金化学成分（%）和分级排序（续3

）

合金分级和描述

钢种代表

主要化学成分（%）

PRENW

Cr

NiMoC-级合金(Mo含量不少于12%，含Cr不低于15%的Cr-Mo-Ni合金)钛（钛基合金）C-276(N10276/2.4819)14~16.5

余量15~1768～80C-22(N06022/2.4602)20~22.5

余量

12.5~14.565

～

7659(N06059/2.4605)22~24

余量15~16.572～83

622(N06622)

20.55914.273686(N06686/2.4606)

19～2354.3～

61.915～1780Allcorr41

二级钛(UNSR50400DIN3.7035)C≤0.1

N≤0.03

余量Ti

没有RPENw,耐氯腐蚀能力类似C级合金2.3.3产生腐蚀的原因•未采取防腐措施；•防腐材料选择不当；•实际腐蚀环境与设计腐蚀环境发生了较大变化（pH、Cl-浓度)；•耐蚀金属结构设计不合理：表面有沉积物，引起缝隙腐蚀。金属与金属或金属与非金属连接件之间出现缝隙腐蚀。•橡胶或树脂内衬过早损坏引起基材腐蚀：内衬材料质量低劣、不良施工质量、环境温度超过规定的使用温度、流体冲刷磨损和机械损坏。

GGH换热板搪瓷质量低劣，过早腐蚀穿孔。

2.4脱硫性能异常的原因

2.4.1pH设定值设定得太高或过低

•pH设定值太高：脱硫率高、石灰石耗量大、循环浆液中过剩CaCO3偏高、石膏品质下降。

•

pH设定值过低：与上述情况相反。

2.4.2pH测值偏差较大

•pH测值偏高：石灰石给浆量和脱硫率下降、循环浆液中过剩CaCO3偏低、石膏品质上升。

•pH测值偏低：与上述情况相反。脱硫效率和石灰石利用率与pH的关系示意图

兰线－脱硫率与pH关系

红线－石灰石利用率与pH关系2.4脱硫性能异常（续）2.4.3吸收剂活性被封闭

•AlFx化合物封闭：pH值下降严重、大量加入石灰石浆液pH也不上升，脱硫率下降；原因：烟尘浓度高，pH低，烟尘带入大量铝化合物，在低pH下形成可溶行Al+3并与浆液中F-形成AlFx化合物吸附在石灰石颗粒表面，阻止其溶解，活性下降。

•可溶性亚硫酸盐封闭：需提高pH值才能达到一定脱硫率，循环浆液中过剩CaCO3偏高、石膏品质下降。严重时也会出现封闭石灰石活性现象。原因：氧化不充分、循环浆液中可溶性亚硫酸盐浓度明显增大。浆液中可溶性亚硫酸盐浓度与未反应CaCO3浓度的关系FGD装置编号PH（－）I-

SO3（mmol/l）T-CO3（mmol/）#35.370.4978.45.321.051035.306.54065.057.73845.3322.1486#45.624.62135.596.23305.597.03492.4脱硫性能异常（续）2.4.4石灰石品质下降颗粒较粗或活性下降，达到相同pH和脱硫率时耗粉量增加，循环浆液中过剩CaCO3偏高、石膏品质下降。2.4.5L/G比下降

L/G比下降将造成脱硫率下降，易引起结垢。原因：锅炉排烟量偏高