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燃煤电厂脱硫设备运行中存在问题及优化

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学社互动 发表于 2019-8-7 10:30 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
“十一五”期间火电机组脱硫设备快速普及,但工程质量参差不齐,部分设施腐蚀、结垢以及磨损情况严重,难以胜任甚至无法持续正常运转,技改势在必行。同时,国家在“十三五”规划中对节能减排提出新的目标要求,火电厂大气二氧化硫、氮氧化物、粉尘排放浓度要达到燃气轮机排放标准,以目前的脱硫工艺而言难以满足。因此,针对脱硫设备及其运行参数做一些优化调整,以提高设备的安全性、稳定性是非常必要的。
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[mu4]1 脱硫设备常见问题及解决方法 [/mu4]7 I, W1 }8 k1 f. y; i% t  w* ~, y2tech.cn

: _" P6 T- {6 |3 \1.1设备腐蚀
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腐蚀是脱硫设备面临的第一大问题,尤其对于石灰石-石膏湿法脱硫工艺。腐蚀是相对金属而言的,可分为以下类型:' G5 T( ~; F' f# p& x  L2 c( K2tech.cn
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①点蚀,即金属表面出现细微的“锈孔”,腐蚀一般为纵深方向,最终导致钢材穿透,氯离子对其的影响明显;' c  v4 }: [: o1 p7 Q4 \, A2tech.cn
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②缝隙腐蚀,即在金属焊接处、螺钉连接处出现细微缝隙,电解质进入形成电解池发生电化学腐蚀: V* E: s8 ~. R! E2tech.cn
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③应力腐蚀,即在拉应力和氯离子腐蚀环境共同作用下,金属的局部出现由表及里的裂纹;④磨损腐蚀,即腐蚀性流体(烟气中的灰分、石灰石、石膏颗粒等)与金属构件以较高速度相对运动而引起的金属损伤。; ^( e$ S$ o9 Y/ H& l, K' g2tech.cn

8 L, N9 F1 {. D目前脱硫系统均采取了有效的防腐措施,主要有以下几种。
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(1)使用耐腐蚀不锈钢(含镍、铬、铝的合金),常用316L,904L,2205。出于成本考虑,很少整体使用不锈钢,而是在碳钢基体贴合金层。316L能够耐受氯离子的腐蚀,为脱硫系统常使用的材质;904L能够耐受很强的氯离子腐蚀和点蚀、缝隙腐蚀,可作为金属贴衬;2205双向不锈钢具有良好的抗冲击韧性和抗应力腐蚀能力,因此设计时可用于减轻质量。' ?) q5 q5 F' H; Y1 [$ M5 m2tech.cn
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(2)使用非金属材料,如玻璃钢(FRP),PP等。FRP是一种纤维加强型合成树脂,具有很高的抗磨、抗拉伸、抗疲劳性,而且质量轻,可用作喷淋层管道等耐磨构件;PP材质具有很强的抗冲击性,可用作除雾器及冲洗水管。( a* z6 v& r, H& i2tech.cn
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(3)金属基体表面涂防腐层,如玻璃鳞片、橡胶、碳化硅(陶瓷)。玻璃鳞片具有很好的防渗透性,通常作为脱硫吸收塔及烟道内壁的防腐涂层;橡胶内衬是目前金属管道防腐的主要手段,特别是丁基橡胶,具有良好的防磨、防腐特性;碳化硅陶瓷或搪瓷防腐的应用,主要看重的是它的防磨性较好。
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' q- E; J- r( C# t" A1.2设备磨损
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- E2 t% l  h3 H5 U5 [$ T4 Y  n磨损和腐蚀是紧密相连的。烟气中的飞灰、石灰石颗粒、石膏颗粒是造成磨损的主要因素,尤其是石灰石中的二氧化硅,磨损能力很强。高流速也是增加磨损的原因。防腐层的磨损会加速设备腐蚀,在磨损和腐蚀的双重作用下,设备的损坏速率将会大大增加。- \7 i' X" ]; t2tech.cn
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脱硫设备的磨损和腐蚀相互交织,表现如下:
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①叶轮的机械磨损和气蚀;1 v0 H" D/ Y8 {2tech.cn
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②喷淋层喷嘴的机械磨损;( H& u" D. t- I3 Y0 f, U2tech.cn

" ?& B4 y4 t7 K③搅拌器叶片的磨损,在机械磨损和腐蚀的双重作用中,机械磨损占主要;
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④管道衬胶的磨损经常发生在管道弯头、石灰石供浆管、浆液循环泵大小头。  V. u6 J- i6 K/ s" f) s5 R+ x2tech.cn

' K0 A* O0 X. G+ U- {使用耐磨材料,降低浆液固含量,保证烟气流场均匀、稳定是防止磨损的主要方法。
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1.3设备结垢" C7 y) T* Y6 G5 p; ]2tech.cn

! `) r+ R2 F7 q# b浆液中氯离子或亚硫酸盐含量超标,容易导致脱硫设备容器或管道内壁结垢,严重时影响设备正常运行。结垢最严重的部位一般是滤液水系统和旋流器稀浆管道,以及一些浆液箱、吸收塔接口管根部位。曾有多个电厂真空泵内结垢导致真空泵皮带损坏。
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控制氯离子含量(加强废水排放)、降低浆液pH值(促进亚硫酸根氧化)、及时脱水(防止石膏过饱和)可以有效降低结垢程度。
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1.4设备泄漏; S( I0 N/ ]6 V6 ]0 k3 b: {6 X$ n# G2tech.cn
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由腐蚀、磨损导致的设备或管道穿孔泄漏,表现为漏烟、漏气(汽)、漏浆、漏水、漏油、漏粉(石灰石与石膏粉)。脱硫介质为石灰石浆液或石膏浆液,一旦设备发生泄漏,会对环境及设备产生较大的污染。采用耐磨防腐材质,做好防泄漏试验是避免泄漏的有效措施。8 |) _$ ~% s, t4 ]( n2tech.cn

7 ^" e) w# t2 E* _: W$ ~" K1.5设备堵塞% G9 c# m8 a/ c6 {  |4 u: J3 H3 i2tech.cn
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——1.5.1除雾器堵塞6 b2 U) n  f; ]4 K' p2tech.cn

0 K6 N; P# n, H9 f某厂除雾器的堵塞情况如图1所示。! R! ]$ @4 q+ f9 q0 X2tech.cn

" s$ A1 z: {; q2 w造成除雾器堵塞的主要原因是:
0 }3 {7 e4 y$ R& W% T5 M' R
* h) U( p( t1 X①设备选型不合理,当设计存在偏差,实际烟气流速过高时,除雾器无法达到设计的除雾效果,导致堵塞;/ G# Y7 Y! ^! W2 l; g2tech.cn

) F. E& G6 P& ?: J# d* h# b②除雾器冲洗装置的设计、布置和冲洗程序不合理;
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③除雾器断面上流速分布不均;  W+ w; t0 X4 z% l* m7 f2 T2tech.cn

' d% Y0 J6 s; j8 `④冲洗水压力、流量不足。
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图1某厂除雾器的堵塞情况! h8 g0 Z7 n% N% a8 k1 V# {5 i2 s2tech.cn

% a  T1 T% k( t: ?7 A/ K* e防止除雾器堵塞的主要措施是:8 W  h; W0 [# g* b4 l* v2tech.cn

( @* X! ?1 i8 K, H①保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内;# [; u: b& |8 j2tech.cn

2 h$ }3 f* [  O②合理选择除雾器冲洗水压力和冲洗周期;
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③合理控制吸收塔pH值及浆液的氧化程度。
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——1.5.2GGH堵塞: K0 Z5 B) t! L3 M* e6 Z2tech.cn

3 ~4 a. s. N9 R" K% w5 v' B某厂烟气换热器(GGH)堵塞情况如图2所示。7 A9 ~/ t4 b- N( i1 D, o4 Y" c3 V2tech.cn
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环境学社22.jpg 3 B) Z3 S) j9 f: ?2tech.cn

3 r4 D) A; S1 v4 C' g& B图2某厂GGH堵塞情况
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GGH堵塞主要有以下原因:4 ^3 F6 A1 F4 ?- q4 X0 {2tech.cn

5 Y5 ^9 i9 N; T. W9 V9 T①吸收塔除雾器效果不好,净烟气携带液滴中石灰石、亚硫酸钙、石膏等混合粘附在GGH换热片上,逐渐形成结垢堵塞GGH;: `: @) s( A% z0 \6 V  E- m* [9 ]2tech.cn
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②脱硫装置运行时,吸收塔运行液位过高,或吸收塔起泡,造成石膏浆液从吸收塔原烟气入口倒流入GGH,使得GGH结垢堵塞;
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  Z: V# Q, p' g7 |0 k③GGH吹灰方式不当会造成积灰堵塞,如采用压缩空气吹灰而吹灰蒸汽参数不符合要求,高压水吹灰没有及时投入,吹灰频率不够等;0 h/ i2 _3 W7 B% n2 B/ k/ O2tech.cn

4 c: `6 x( z: r: G: R2 t7 u/ c1 K④脱硫GGH设计不合理,GGH换热面高度、换热片间距、换热片类型、吹扫方式、布置形式、吹扫位置、吹扫速度等,都对GGH的积灰、结垢有影响;
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. u1 s% `$ O0 c1 Q6 _) D⑤吸收塔除雾器和喷淋层设计布置不合理,造成吸收塔内流场分布不均,或者吸收塔设计的流速过快,如烟气流经吸收塔时,流量大携带能力增强,会造成烟气携带较多石膏液滴进入GGH,逐渐造成GGH积灰堵塞。
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5 ]  ?  ~+ f" X3 UGGH的堵塞控制是一项综合性的工作,包括设计和设备的优化、运行的优化和设备的日常维护等,其中运行优化和加强设备的维护尤为重要,保证烟尘不超标、吸收塔浆液成分正常、除雾器不堵塞是控制GGH堵塞的必要条件。
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防止GGH堵塞的主要措施是:
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①保证脱硫烟气入口粉尘含量在设计要求范围内,避免大量烟气粉尘进入脱硫装置,造成GGH积灰堵塞;4 l6 N; |! x/ e! W) ]- |2tech.cn

  ]5 N* t) q. b6 `7 a②严格控制吸收塔除雾器压差在200Pa以下,尽量减少净烟气携带液滴;
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③严格控制脱硫装置运行参数在要求范围内,包括吸收塔pH值、吸收塔液位等,制订预防吸收塔起泡的相关措施并严格执行;
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④在脱硫系统启动时,建议尽量缩短启动浆液循环泵与增压风机的时间间隔,防止吸收塔浆液进入GGH;
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: f# H: V; v1 @. m  L! {5 u4 J! B⑤强化GGH吹灰管理,严格按照GGH厂家的要求进行吹灰,先吹下部,再吹上部,保证吹灰蒸汽品质,蒸汽吹灰前保证疏水温度在260℃以上;
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1 q, O$ C9 N+ |4 v6 r5 D⑥改进喷淋层、除雾器系统的设计,合理布置除雾器选型和喷嘴,保证吸收塔喷淋区的喷淋浆液普遍分布,避免烟气携带较多浆液,造成GGH积灰堵塞。# l0 O4 ]# ~+ A7 U  f, z3 K  R2tech.cn

" D2 Q; U: m5 j2 u9 @0 B4 R——1.5.3管道堵塞
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, J. }! N( N% z3 b% o' Z! e# ^某厂喷浆母管堵塞情况如图3所示。' a. ~$ ~7 o) M0 Q3 x, W/ r2tech.cn
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8 n2 b$ C& h( {: U% R6 O! |图3某厂喷浆母管堵塞情况
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管道堵塞的主要原因是:" ^% a5 j: r* Z0 ?/ t( d$ l- M2tech.cn
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①设计流速不合理、自流管道倾斜度不够,造成浆液沉积、结垢,进而引起堵塞;1 q: q* j" ~, J- T" h2tech.cn
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②塔壁或者管道内壁内衬物脱落、检修施工遗留物等造成管道堵塞;
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6 i; }8 R! r- r8 m③机组负荷低、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,某一层喷淋层长期停止运行,浆液倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;" k4 A3 \; n9 F) S* g8 c* B2tech.cn
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④阀门关闭不严,泄漏浆液沉积、结垢,导致管道堵塞。
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防止管道堵塞的主要措施是:
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  ^' z( \5 X" k/ z. ?①设计流速不能过低,管径不能过细,自流管道倾斜度要足够,必须设置冲洗水,避免造成浆液沉积、结垢;, y3 u+ n# |, p' A2tech.cn
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②控制内衬施工工艺,避免局部冲刷,减少塔壁或者管道壁内衬物脱落;" e. r( r# M' |2tech.cn
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③加强检修后的现场清理;* n  u5 x& x; q8 w8 f2tech.cn
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④设置必要的滤网,避免因异物造成管道堵塞;  W6 [5 G# q$ [+ K. {2tech.cn

# J$ s( K% u& \( V+ u2 R⑤机组负荷低、吸收塔入口二氧化硫浓度低时,实行喷淋层定期轮换停投,避免因浆液长期倒灌沉积、结垢,造成管道堵塞;: X# g; R& q$ R4 ^2tech.cn
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⑥清理内漏阀门,避免因泄漏浆液的沉积、结垢造成管道堵塞。
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[mu4]2脱硫工艺优化[/mu4]! I% R% @) W7 D9 X, `9 E3 ~( I* G2tech.cn

# \! e3 B4 ?8 Q  D& W& f  g2.1脱硫系统设计优化
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(1)取消增压风机和GGH,消除增压风机在压力控制方面给主机带来的风险;避免GGH运行中出现的堵塞问题,同时也降低脱硫系统的电耗。; a4 K8 J% o$ Y2tech.cn
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(2)除雾器安装应考虑检修和人工机械除垢的方便性,增加各级除雾器之间的空间,利于停机冲洗。" L+ B- O/ S, T! e( Y2tech.cn
. i1 g4 U) g+ E0 r2tech.cn
(3)提高冲洗水和冷却水的水质,控制水的氯离子含量、含固量、硬度等,控制值越低越好。
' h4 I7 n8 {# {- Z* U! F  u4 Z- r7 c. Z! y7 F( I9 X/ b/ ?2tech.cn
(4)设计入口烟道事故喷淋洗涤水回收利用或处置方案(目前为循环使用,只起到了降温的作用)。
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" g; M) \" e8 n+ b* y(5)泵采用无水机封和氧化铝陶瓷叶轮,减少机封损坏率,消除机封水系统的结垢堵塞,延长叶轮的使用寿命。1 V* k) N+ a- q; r2tech.cn
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(6)广泛采用碳化硅、FRP代替橡胶衬里和作为非承载结构,强腐蚀区采用904L贴衬防腐。0 W/ w2 {0 h  Q6 J) \* G3 M# a* i2tech.cn

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精彩评论1

 楼主| 学社互动 发表于 2019-8-7 10:31 | 显示全部楼层
2.2运行优化9 u) ~* V/ X5 {  e( N7 ^4 w+ `* W+ ?6 _2tech.cn

7 d" T# N8 e, @4 x' y' n
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/ y" Q7 _" Z! _2 M—— 2.2.1加强6个调整
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①增压风机的调整。在锅炉负荷变化时,通过增压风机入口信号,调节动(静)叶角度维持正负压,保证风机正常运行。增压风机动(静)叶控制应禁止随意解除自动。
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3 T% y9 _+ }0 X; o) @- N6 s②湿磨机的调整。保持料、水的合适比例,随着浆液细度、电流的变化,调整加钢球的时间和质量。" x. @  j% \4 ~* T- K2tech.cn

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9 f# e8 n  m- b) E: c0 N9 i. ]! q9 Z③浆液罐液位的调整。控制石灰石浆液箱补充水,控制浆液浓度。维持所有坑、箱、罐液位至规定范围,以保证系统的可运行,同时杜绝跑、冒、滴、漏情况发生。$ q( ?" c' M) a  s2tech.cn

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% a1 p: C/ h! [3 I! n+ z/ s! ^④吸收塔液位的调整。通过吸收塔液位的调节,维持吸收塔的水平衡,保证吸收塔液气接触空间。
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/ m; h! J9 `+ D3 A. C) ^6 r# ~' @⑤给浆量调整。通过调节给浆量,维持吸收塔pH值,营造合适的反应环境。
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' C. i3 o4 }& v⑥真空皮带机的调整。通过含水量的变化调整石膏的厚度和皮带的速度,以维持石膏品质。
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7 R+ ?7 N8 q3 O: Q/ ]2 Z& j# F! p——2.2.2严格控制关键参数
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脱硫系统的关键参数有吸收塔浆液pH值和密度、吸收塔液位、石灰石浆液密度、氧化风压力、除雾器压差、石膏含水率、氯离子浓度、出口二氧化硫浓度等。严格控制这些参数,做到控制值绝不超限。0 f9 g  p- \& n2tech.cn

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石灰石密度应控制在25%-30%,过低的密度会导致供浆量增大,系统水平衡不易控制;过高的密度不仅会增加设备的磨损,还会降低石灰石利用率。保持吸收塔浆液pH值稳定在5.0~5.6范围内,在满足脱硫率的情况下,靠低值控制。吸收塔浆液密度控制在1050~1150kg/m3,减轻磨损堵塞和设备负载。吸收塔液位是维持和检验脱硫系统水平衡的重要参数,经验表明,控制液位稳定在0.3m的范围内波动是适宜的。除雾器堵塞程度和压差呈正相关性,除雾器压差控制得越低越好。定期排放脱硫废水,降低系统氯离子含量和浆液杂质。
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——2.2.3开展有效的化验监督' M2 q! q, g+ ^8 E+ h% t8 v$ {2tech.cn

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" h  ^" z" w1 B9 o% K化验监督就像“体检”,能够有效地反馈运行状态,指导运行调整。脱硫的化验监督项目相对较多,主要有石灰石成分化验、吸收塔浆液成分化验、石膏成分化验、旋流器浆液成分化验、工艺水成分化验、垢成分化验。
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% ?: s+ F! z6 ^- q; y2 W& `化验时取样要有代表性,不仅取样部位要有代表性,而且取样时间(对应的工况)也要有代表性。例如脱硫结垢成分化验可选取吸收塔底部、入口烟道、除雾器、喷淋层等不同部位的样本。总之,化验监督一定要反映系统运行的整体真实情况。
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——2.2.4探索建立计算机优化控制
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优先使用计算机优化控制作为运行的基本调整依据,逐渐减少对人为经验的依赖。探索建立脱硫系统的供浆量调节、氧化风量调节、脱硫效率调节(出口浓度调节)的计算机优化控制作为实际调整的参考。5 ~2 e# t, C* ?0 |8 S2tech.cn

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1 y, [; l# ]3 ^. d9 _4 V- n
- j# a; Q; z5 R例如:氧化风量调节可根据当前时间点前1h工况和后1h工况(根据入口硫分、负荷预测),以烟气量、脱出二氧化硫量(依据脱硫效率或年度限值)、烟气含氧量、氧化风机额定出力等作为函数自变量,计算出需要的氧化空气量,指导运行人员调整氧化风机运行数量;脱硫效率调节亦可根据当前时间点前1h工况和后1h工况,以设定脱硫效率、
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8 J! x: g/ _; i' m" ?2tech.cn
# e. L# n# H8 v6 T. S% q4 B2tech.cn
排放浓度值、浆液pH值、入口硫分、烟气量等作为函数自变量,计算出所需要的液气比,指导运行人员调整循环泵运行组合。* M, C" I" i: Z1 \7 r7 ?2tech.cn

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) N1 u8 |$ k; B8 N5 P
$ l: J7 w- P) M2 {8 C2.3设备维护优化0 T- P. q- \* O* w; z. C$ P2tech.cn
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" e; J- |! T6 v% q1 a设备维修的目的是为了保持设备长期稳定的运行,目前设备维修方式主要还是事后维修、定期维修(包括等级检修)。要建立合理的维修方式,防止不修、欠修、过修。以点检定修制为实施手段,使运行、检修、物资三位一体,加强设备运行过程的诊断监督。
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0 p( O) I- k1 s, ?, u+ B——2.3.1落实和强化点检定修制2 V% y# g. }* |9 o9 H9 e3 o2tech.cn

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: I: [. ?8 m! \5 R0 T' X, C制定脱硫特有设备检查与检修标准,例如防腐损伤容限评价标准、防腐施工标准、除雾器检查标准等。主要依据精密仪器,辅以实践经验开展设备诊断。5 L# X2 i6 V* [2 l4 C3 ^2tech.cn

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设备点检管理建立五层防护体系:
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7 r- a8 h. n) j* F- ~& }①运行班组以发现明显的故障或异常为主;
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/ V1 F1 y9 G4 Z% d②维护班组按照专业分工以发现设备特定部件的隐蔽性缺陷为主;
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③维护单位专工以精密点检和技术诊断为主;! p) Q1 X$ b, e5 }+ a( O/ r' O7 E2tech.cn
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④项目公司专工以分析设备劣化倾向、检修计划、物资准备为主;
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⑤特许公司主管、专工以评价项目公司设备管理结果和提供特定专业技术支持为主。把定期检验、试验摆在更加突出的地位,把隐患、缺陷暴露在萌芽或初始阶段,做到有计划有预案地应对设备故障或异常。" K8 {4 ~. q; t- z% s+ f; w1 M2tech.cn
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建立设备点检、设备管理台账。从缺陷分析、备件使用、维修后评价、维修成本分析等方面实现设备的可控、可靠。注重运行数据的统计、分析,例如除雾器冲洗参数统计分析、工艺水使用分布分析、浆液循环泵运行参数统计分析、循环泵组合方式与脱硫效率变化分析等,增强运行人员在设备管理中的先导作用。
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——2.3.2加强检修质量控制和过程管理5 |7 g" \+ G3 z, a2tech.cn
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& f8 n4 u, v$ e6 p+ q/ G+ @根据设备老化规律,加强检修管理。从检修周期(间隔时间)、检修工期、检修项目、检修工艺、检修质量控制标准、检修费用投入等方面入手,做好设备检修工作,保持设备健康状况水平。' e) q1 U% B: j0 M5 W2tech.cn
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2.4工艺技术及设备优化3 x  a4 E& H/ ^1 T2tech.cn

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9 }5 V% }. _" ?4 I5 z+ O采用新设备、新技术、新工艺。选择可靠性更高的设备,如选用直联循环泵,去掉减速机环节,彻底消除减速机润滑冷却等带来的一些问题;选用陶瓷叶轮代替金属叶轮,延长叶轮使用寿命;选用磁力搅拌器解决搅拌器机封泄漏问题;浆液管道用碳化硅防腐代替衬胶防腐,提高防磨水平,延长使用寿命等。( L3 v$ N% p2 ]* m2tech.cn
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. M$ p! q. |. f8 \0 d& Q[mu4]3结束语[/mu4]. D" f& P* `) N8 @' k- z2tech.cn

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环保行业是高能耗、高物耗的绿色行业,随着国家对环保的重视,环保设备管理及运行优化工作已经成为每个电厂的工作重点。在日趋严峻的环保压力面前,为使企业效益最大化,除了对环保设备进行提效改造外,最根本的就是在保证排放指标可控的情况下做到“过程控制、终端治理”。通过提高设备管理、优化运行,最终实现企业的节能、减排任务,同时使效益最大化。
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