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1、,脱硫系统管道泄漏原因分析及对策,目录一、概述二、管道现状描述三、缺陷现状四、泄漏原因分析五、采取的对策六、结语,一、概述目前我厂使用十分成熟的石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、适应煤种广、脱硫剂价格便宜且采购方便、技术成熟可靠及装置运行稳定等特点，该湿法工艺，也是目前国内外应用最广泛的脱硫工艺（占所有脱硫工艺的80%左右），适用于不同类型 、不同规格的火电厂锅炉及其它燃煤锅炉。湿法工艺涉及到的管道主要分为以下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道。其中的浆液管道是以往电力工程中所没有的，它是水和固体颗粒物两种介质流的管道，它具有普通流体管道几乎所有特性，同时又具有普通流体管道所没有的
2、特点，所以就在管材和设计上，既要满足一般流体管道的各种规范及通用要求，同时更要考虑到浆液管道的特殊性。我厂脱硫设备系统由两套制浆系统、两套脱水系统、两套脱硫系统组成，于2011年6月正式投入运行。自从2011年6月份正式接手脱硫专业维护检修后，脱硫缺陷数量就在全厂的缺陷比例居高不下，虽然在全国其他的电厂中也存在着同样的现象，但是经过对缺陷类型的分析，有部分缺陷是可以通过一定的处理方法大大减少的，对控制缺陷数量，实现机组良好运行那就是咱们今天的课题-脱硫系统管道泄漏原因分析及对策,二、管道现状描述,作为脱硫系统重要的组成部分-浆液管道，自2012年初开始，脱硫区域管道特别是制浆区脱水区域管道出现
3、大面积泄漏现象，诸如大小头、三通、弯头、直管之类大部分无一幸免。穿孔伴随着地面及设备上的浆液覆盖，严重影响了脱硫系统设备的正常运行和环境卫生。检修维护人员投入巨大的人力物力，对破损管道进行修补、更换，对泄漏的浆液进行清理。由于管道泄漏此起彼伏，检修维护人员疲于奔命，虽然没有影响脱硫设备正常运行，但是初始阶段的付出与投入比例严重失衡。鉴于此，有必要对这两年多来为探索管道泄漏问题做一个探讨性的工作总结，分享宝贵经验，发现不足，与各位专家一起共同努力，将管道泄漏问题最终解决。脱硫区域管道泄漏图片,穿孔的口环,破损的大小头,三通穿孔,管道穿孔,湿磨机排浆泵出口管道漏浆至地面及设备,石膏排出泵管道泄漏现
4、场,脱落的橡胶皮堵塞阀门,管道胶皮翻起脱落,三、缺陷现状,我厂脱硫设备系统由两套制浆系统、两套脱水系统、两套脱硫系统组成，于2011年6月正式投入运行。自从2011年6月份正式接手脱硫专业维护检修后，脱硫缺陷数量就在全厂的缺陷比例居高不下，虽然在全国其他的电厂中也存在着同样的现象，但是经过下面对缺陷类型的分析，有部分缺陷是可以通过一定的处理方法大大减少的，通过缺陷的分析能够更好地控制缺陷数量，实现机组良好运行。 下图为缺陷查询方法,缺陷查询,下表为2012年到2013年两年的脱硫、脱硫泄漏类缺陷统计趋势图,通过上述图表显示，可以将缺陷趋势分为三个阶段第一阶段：2012年初，脱硫缺陷较之2011
5、年刚开机的半年，数量猛增。原因：脱硫区域部分管道弯头三通穿孔泄漏。 处理方法：对穿孔部位进行临时包扎或补铁板焊接处理，在设备停运后将破损管道拆卸下来进行补焊现场衬塑，由于检修人员反映迅速、处理及时，泄漏基本能够控制。缺陷总数总体来说趋于平稳。第二阶段：2012年第二季度，缺陷数量呈直线上升趋势， 原因：脱硫区域管道开始大面积穿孔泄露。 处理方法：短时间内可以将小件泄漏管道进行现场衬塑处理后装复。较长的管道送出厂，由加工厂进行硫化后再进行更换。由于无足够多的备件，泄露管道只能临时包扎补焊处理保证运行，又加工厂技术人员到现场量好尺寸后回厂进行即时制作需要一定的过程和时间，通过一个季度的更换和整治，
6、缺陷数量终于有点下降。但是经过一段时间的运行，衬胶管道又开始反反复复泄漏。缺陷数量一直趋于高位，但趋于平稳。,第三阶段：从2013年4月份，缺陷数量大幅下降直到12月份一直趋于稳定。 原因：更换了高性能管道：复合陶瓷管 方法：为了能够找到更好的管道，鉴于反复穿孔的现象，这个阶段脱硫区域管道开始逐步更换为复合陶瓷管道，使用时间较长，当管道泄漏时可以用陶瓷修补剂进行修补，所以管道泄漏情况可以即时解决。,脱硫区域管道按泄露原因的性质大致可以分为两个板块： 1、制浆区 2、吸收塔区,四、泄漏原因分析,其工艺流程如下:,（一）制浆区,湿磨机,排浆罐,排浆泵,旋流站,石灰石浆液箱,输送泵,吸收塔,分配箱,
7、管道运输介质石灰石浆液如下表所示,从上表可以看出，浆液中的含固量使衬胶管道可能受到浆液的磨损，PH值可能造成衬胶管道腐蚀。浆液为两相流体，也有可能造成管道堵塞。,4.1 磨损从表中及图中可以看出，石灰石浆液主要由（CaCO3）颗粒、其他固体颗粒和水组成，含固量一般为28.0%32%。石灰石浆液颗粒直径取决于湿式球磨机所制浆液品质，按照低标准250 目的要求衡量，则石灰石浆液颗粒的直径一般小于60 m。在较高的流速(3m/s 以上)时，这些颗粒（特别是硅酸盐类）对被磨损材料的撞击及破坏会对管道内壁产生严重的磨损或冲蚀。制浆区管道主要为碳钢衬胶型耐腐蚀管道，管道型号为DN50-DN300不等，其中
8、碳钢管壁厚一般为4mm,衬胶层厚2-4mm。根据磨损的严重程度可以分为3个类型。,湿磨机,排浆罐,排浆泵,旋流站,石灰石浆液箱,输送泵,吸收塔,1,1,2,3,3,分配箱,2,3,：这部分管道为湿磨机出口管道（管径为325mm ）、湿磨排浆泵至石灰石旋流站管道(管径为133mm )衬胶管道，接触介质为磨机初研磨浆液，颗粒度较大，当浆液流经325mm管道时，由于管径、坡度较大，所以管壁对输送介质阻力相对来说较小，但是流速较大，磨损较严重的位置为管道折角位置。浆液从排浆泵排出后，经过管径133mm衬胶管道到石灰石旋流站。泄露最为严重的为两台排浆泵出口交汇处三通，出口密度计手动门前后管道。无论哪一台
9、泵运行，三通始终被颗粒度较大的浆液直接冲刷，穿孔较为频繁。浆液流经出口密度计前后管道时，由于管径较小，只有50mm，浆液在此会与管壁形成长时间涡旋摩擦，造成管道衬胶磨损直至穿孔。,1,磨机出口管道,排浆泵泵壳,排浆泵泵壳,三通,弯头,：这部分管道为石灰石分配箱至磨机入口及至排浆罐管道。其中磨机返回管管径为159mm衬胶管道弯头，三通磨损最为严重。由于石灰石旋流站对排浆泵排出的初步浆液进行筛选，底流颗粒度较大的浆液返回磨机入口重新研磨，管道布置为顺流直下，当遇到弯头、三通、折角之类的管道，浆液的动能加上最粗颗粒的浆液摩擦，双重作用下，穿孔在所难免。分配箱至排浆罐管道为273衬胶管道，穿孔严重的部
10、分为称重皮带给料机层的弯头部分，弯头处于垂直管段的末尾，动能与大颗粒浆液综合作用对弯头衬胶冲击磨损最大，穿孔现象频繁。其余管道由于管径较大，坡度较缓，磨损现象良好。,2,三通,：这部分管道为石灰石旋流站顶流溢流至石灰石浆液箱管道及石灰石浆液箱至吸收塔供浆管道。管径大部分为159衬胶管道。 石灰石旋流站顶流溢流至石灰石浆液箱管道由于管道设计坡度不大，流速较慢，直接流到石灰石浆液箱，这部分管道还未出现泄露现象。 石灰石浆液箱至吸收塔供浆管道，由于浆液由泵输出，浆液较高的流速。管道泄露几率较大。穿孔严重的部分泵出口弯头，正副路供浆返回管电动门三通，弯头处穿孔较大。相比较其他两类型管道，这一种管道穿孔
11、泄露比例还是比较小的。,3,4.2 堵塞对于石灰石浆液水解电离后显弱碱性，含有弱碱性（含Ca2-）的管道还有容易结垢的特点，不管流速如何，长期运行均会导致管道结垢堵塞。 加上管道脱落的衬胶堵塞管道，更容易使管道积浆堵塞。管道堵塞后，缩小了管道的流通面，直至堵塞整根管道。沉积物长期不清理会导致硬化结块，影响衬胶机理寿命，最终整根管道衬胶报废，管道穿孔。,橡胶堵塞阀门,排浆罐结垢,管道内堵塞情况,4.3 弱腐蚀因浆液具有弱碱性，对管道衬胶具有弱腐蚀性，长期运行冲刷，浸泡对于改变衬胶性质，影响衬胶寿命具有一定影响。,小结： 通过上述泄漏原因分析，制浆区域衬胶管道主要的穿孔原因为浆液冲刷磨损穿孔，配合
12、有堵塞和弱碱性腐蚀等t特性联合作用，造成管道的穿孔。,（二）吸收塔区域,石灰石浆液喷射到吸收塔中，与 烟气中的2结合成硫酸钙，其基本工艺流程如下： 锅炉烟气经电除尘器除尘后。通过增压风机、 （可选）降温后进人吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动 且被向下流动的石灰石循环浆液以逆流方式洗涤。 循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔 中，以便脱除2、和，与此同时在“强制 氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧 化为石膏（.2），并消耗作为吸收剂的石灰 石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中。 通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。 在吸收塔中。石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部
13、 分石膏浆液通过石膏浆液泵排出进入石膏脱水系 统。,5.1 工艺流程,其化学原理如下： ）烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸并电离解成：3和离子； ）产生的促进了吸收剂3，的溶解，生成一定浓度的 2+，与一或结合，生成 和（）； ）反应过程中，一部分S和被氧化成 2和； ）溶液中存在的大量及被吹入的 空气强制氧化转化为2生成石膏结晶（4. ）。,5.2 化学原理,由于装置内流动的主要是石灰石、石膏 浆液以及其他一些杂质。当流体以一定速度运动 时其中的所含固体物质会对设备、管道和管件造 成磨损。当有些部位存在腐蚀现象时，这种磨损不 断使材料暴露出新的表面。为腐蚀提供了良好的条 件。在这种磨损与
14、腐蚀的协同作用下，材料损坏会 加速进行，危害十分严重。，装置内部工作环境十分复杂固体、液 体、气体相互混合，酸碱交融。冷热交替，烟气中固 态和气态成分、烟气流速、温度以及浆液值、F一、一，颗粒物的冲刷和沉积腐蚀等影响因素众多。,5.3 设备状况,从金属腐蚀机 理来讲。可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、结晶腐蚀和 磨损腐蚀。 5.4.1 化学腐蚀 烟气中的腐蚀性介质在一定条件下与钢铁直 接发生化学反应，对金属构成腐蚀。化学腐蚀发生 在非电解质溶液中或干燥气体中。在腐蚀过程不产 生电流。烟气中的3，和2：以及造成的金属 腐蚀即属于此类。部分反应如下：一 一,5.4 腐蚀原理,5.4.2 电化学腐蚀 当金
15、属表面存在电解质溶液时，腐蚀过程中有 局部电流产生。使金属逐渐锈蚀。在金属表面发生 电化学腐蚀的吸氧腐蚀部分反应如下： - e . - 这种电化学腐蚀在焊缝接点处更容易发生。,5.4.3 结晶腐蚀 石灰石湿法脱硫反应生成亚硫酸钙或硫酸钙 可以渗入到材料的毛细孔内。当脱硫系统停运后， 在干燥状态下生成的结晶型盐类体积膨胀，产 生应力腐蚀致使表皮脱落、粉化、疏松或产生裂缝 造成金属腐蚀。特别是在干湿交替作用下。带结晶 水盐类的体积可增长数倍乃至数十倍，腐蚀更加严 重。这就是闲置的脱硫设备比经常运行时更容易发 生腐蚀损坏的主要原因。,5.4.4 磨损与腐蚀的协同作用这种腐蚀是一种包括机械、化学和电化学联合 作用的复杂过程。在快速流动的流体及其携带的固 体颗粒的作用下，金属以离子的形式进入溶 液。尤其当湍流较强烈时，腐蚀表现得更加明显。一 方面在湍流作用下加快了金属表面腐蚀剂的补充 以及腐蚀产物的输运。从而增加了金属腐蚀相关的 反应速率；另一方面湍流对金属表面产生一个切 应力，它可以将已经形成的腐蚀产物从金属表面剥 离。如果流体中含有固体颗粒，则这种切应力的力 矩显著增大。造成金属磨损，磨损后的金属暴露出 新的表面腐蚀进一步深入。因此，这种磨损与腐蚀 的协同致使材料损坏加速进行。危害更加严重。,
