火电厂脱硫系统吸收塔搅拌器典型故障原因分析

火电厂脱硫系统吸收塔搅拌器典型故障原因分析

李子萌

国能龙源环保有限公司福州分公司  福建 福州  350300

摘要：吸收塔系统是火力发电厂脱硫装置的核心系统，原烟气进入吸收塔与喷淋的石灰石浆液接触，去除烟气中的SO2，从而达到烟气达标排放的目的，吸收塔浆液搅拌系统能防止浆液沉淀结块，其设计和布置考虑了氧化空气的最佳分布和浆液的充分氧化。侧进式搅拌器是吸收塔浆液搅拌系统的常见选择，它的稳定运行直接关系着整个脱硫系统能否长周期运行，是系统不可或缺的重要设备。

关键词：火电厂；脱硫系统；吸收塔；

一、故障现象

某电厂脱硫装置吸收塔下层搅拌器为某公司生产的2VSF-30，上层搅拌器的型号为2VSF-45。在2019、2020年间多次发生不同情况的搅拌器故障。搅拌器分布情况见图1，

图1 搅拌器安装分布图

单台搅拌器安装角度见图2。

图2 单台搅拌器安装角度

典型故障如下：

1.2019年10月10日，吸收塔下层搅拌器机械密封泄漏，开塔检查发现，叶轮断裂，更换机封，更换叶轮。

2.2019年10月12日，吸收塔下层搅拌器机械密封碳环裂纹损坏，更换机械密封。

3.2020年3月15日，吸收塔下层搅拌器机械密封渗漏，更换机械密封最终查明原因为减速机低速轴弯曲、晃动导致，更换低速轴和空芯轴。

4.2020年3月23日，吸收塔下层机械密封碳环磨损，更换机械密封。与上一次更换机械密封间隔22个月。

5.2020年4月26日，吸收塔下层机械密封泄漏，原因为碳环端面磨损，更换机械密封,与上一次更换机械密封间隔37个月;

6.2020年5月20日，吸收塔上层吸收塔搅拌器主轴磨损严重，更换主轴；

7.2020年10月15日，吸收塔下层机械密封漏浆导致机械密封内轴承抱死，磨损主轴，更换主轴和机封。

二、几起典型事件的原因分析

1. 机械密封泄漏的原因：

1.1 联轴器与主轴配合间隙大。塞尺测量在0.52mm左右。转动时，键槽与联轴器与主轴间有相对位移，进而主轴部分损坏，之后主轴偏心运转导致机械密封损坏，是造成吸收塔上层搅拌器机械密封泄漏、主轴在联轴器根部台阶处断裂的原因之一。

1.2 轴偏心转动导致渗漏。搅拌器机械密封、低速前轴承、低速后轴承三点之间正常使用下应相对的在同一中心，当轴承损坏后同心度发生偏差，在偏差过大状态下运行，扰动加大，轴承轴套上锁紧环紧固螺栓会随着时间推移而松动，使轴承轴套与轴之间不仅产生相对周向位移，磨损搅拌器主轴轴承位，使径向配合间隙值增加，机械密封承载额外径向载荷，且在搅拌器启、停状态下或运行中轴向位移量也会增加，特别是在运行过程中机械密封静环弹簧组承受收缩压力增大，动静环无法正常闭合导致泄漏。

1.3 吸收塔搅拌器轴与支架背板不同心。主轴与搅拌器支架背板在安装不同心或支架背板变形，会直接影响其同心度，搅拌器在同心度偏差过大状态下运行导致机械密封动静环无法闭合或导致破裂。经测量原部分吸收塔下层搅拌器轴与支架背板同心度偏差在0.2mm-0.22mm之间。机械密封要求跳动量≤0.10mm是保证机械密封运行的最佳工况。

2. 搅拌器主轴损坏的原因：

2.1 吸收塔上层搅拌器主轴断裂部位在整个轴最细的台阶处，应力最集中，当机械密封发生轻微渗漏后浆液进入机械密封腔室，最终导致轴承抱死无法转动，主轴所受扭力增大，是导致主轴在联轴器根部台阶处断裂的间接原因。

2.2 机械密封轴承抱死。当机械密封发生轻微渗漏后浆液进入机械密封腔室，虽有内部密封阻挡，轴承内仍会逐渐淤积浆液，最终导致轴承抱死，主轴与轴承内圆之间相对运动导致主轴磨损。

三、防范措施

1.加强设备隐患排查、整改工作，认真分析设备故障异常原因，采取切实有效的措施，严格按照搅拌器检修工艺要求进行检修工作，拆装机封、拆除减速机等工作必须使用专用夹具，严禁使用其他固定方式，防止主轴偏移引起机械密封回装过程中损坏。

2. 加强设备日常维护及定期工作执行力度，及时发现设备存在的问题和隐患，早发现早处理，避免设备损坏扩大。分公司应按规定对机械密封进行定期加油工作，保证机械密封轴承有足够润滑防止轴承抱死。每次搅拌器检修时要同时检查减速机低速端轴承磨损情况，测量轴承游隙，游隙变大的及时更换。搅拌器检修时严格按照标准作业文件包执行检修作业，在每次检修时检查联轴器与轴配合间隙，测量联轴器与轴及键配合公差，超出规定范围时及时处置。在线更换机械密封的情况下，在自锁装置位于工作位置时，自锁装置和桨叶会向后移动大约28毫米，所以需要密封安装螺栓逐渐向后拧松一定距离。当自锁装置和安装法兰面完全配合的时候就产生了一个很大的阻力，这样就可以防止罐内液体泄露。不能一下子就没有了扭矩。因为在自锁装置啮合之前机械密封都承受着压力。在拆除轴的支撑环之前确保拉轴器已经受力。否则，在安装机械密封之前将会引起自锁装置的失效。在安装密封过程中，不可用力过大。如有卡滞现象，应停止安装，检查原因，排除后方可继续安装密封，避免损坏密封及密封圈。定位片与密封轴套脱离后方可转动搅拌轴。如对密封进行更换或拆检时，必须先将定位片插入轴套槽中，安装到位并拧紧定位片螺丝后，方可对密封进行拆装。检修期间开塔，均要将塔内、干湿界面处、主轴密封处的积浆、结垢清理干净，防止异物碰到叶片导致机封损坏。每周定期对密封进行一次冲洗，每次15分钟，冲洗水流量为10L/min。

3. 强化修后设备试运验收管理，发现设备试运时产生的异常，并及时处理。搅拌器停运检修后再启动必须进行冲洗，冲洗水的流量为60-80m3/h。确认启动液位最小为两倍桨叶直径覆盖深度。同时每次启动之前，必须人工转动搅拌轴，确保其能自由转动，无卡滞现象。

4. 参考其它品牌搅拌器成熟的技术，加工剖分式对轮，减少对轮拆装过程中引起的主轴承受过大的径向力矩，杜绝对轮不紧导致的安装缺陷，减少缺陷发生几率。

四、结束语

通过按照防范措施的相关要求执行，该火电厂脱硫系统搅拌器故障频次大幅下降。2021全年搅拌器仅故障两次，大大提高了脱硫装置运行可靠性和经济性。

参考文献：

【1】周至祥,段建中，薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册【M】.北京:化学工业出版社,2006.

【2】曾庭华,杨华,马斌,等.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化.北京:中国电力出版社,2005.

【3】聂鹏飞,高志,边东升,王志鹏,冯世路.600MW机组湿法脱硫进口侧进式搅拌器机械密封的改进【J】.润滑与密封,2011,36（11）:111-114.