600MW机组脱硫系统吸收塔搅拌器故障诊断 及改造研究

程鹏飞 郑彩平

（广东省粤江发电有限公司，广东 韶关 512000）

0 前言

吸收塔搅拌器的作用是防止固体颗粒在浆液池中充分沉淀，并安全的运输到下一个工艺流程中，另外还能提升氧化空气的扩展，加快其中物质的分解。但是实际工作中受多种因素影响，设备出现故障，降低工作效率，需要技术人员深入研究，针对产生的故障，提出有效改进措施。

1 案例分析

本文以广东省韶关电厂两个机组脱硫吸收塔搅拌器工作为案例，本设备使用德国MUT 产品，配以SEW 减速机，每台炉设置上下两层，分别为三台和四台减速机，型号为FAF107DR250 和FAF107DR225，一共七台[1]。在2015年，该设备投入使用，至今已经运行许久，并且在运行中发现吸收塔搅拌机缺陷较多，经统计，在2015年到2017年，其中有三台设备在保质期间发生故障，另外还有多台设备出现不同程度损坏，其中零部件磨损、脱落和主要轴承损坏故障等，都严重影响搅拌器正常运行，在可靠性和安全性上都有所降低。

2 600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器故障诊断

2.1 设备检查

2017年，检修小组进入吸收塔，检查搅拌器内部运行情况，发现其中叶片都有不同程度损耗，产生裂纹，裂痕产生率高达50%以上，每一个叶片上的裂纹都在200mm 以上，严重者达到250mm 以上，产生向四周扩散的现象，为了详细检测其损伤程度，韶关电厂特意邀请专门的检测单位，对叶片进行PT 检查。

2.2 产生故障原因

1.搅拌器设计不科学

600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器产生故障的原因，其中有重要的一点就是设计不科学。吸收塔浆液的PH 值正常范围为5.3 左右，呈弱酸。其中包含碳酸钙固体物质和大量氯离子，氯离子质量分数最高可到2.2%，搅拌器运行中温度较高。因此设计搅拌器的时候，要使用耐腐蚀性强和耐高温的材料，如叶片、轮毂和轴处使用合金钢材料，并基于叶片转速的问题，提升其耐磨性，在叶轮边缘处焊接一条加强肋，提升叶片抗磨性。但是本设备中的叶片虽然也使用合金钢，但是边缘厚度最小处还不到10mm，末端也未采取焊接加强肋措施，令600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器经过一段时间运行，就产生较大损失。因为吸收搅拌器中叶片设计的不科学，在转动过程中受力不均匀，承受较大扭矩，出现疲劳裂纹，在时间的影响下，持续恶化。

2.搅拌器受应力腐蚀

应力腐蚀指搅拌器叶片在拉力和腐蚀介质的共同影响下出现故障。这和单一的应力损坏不同，即使设备受很小的应力，也会在腐蚀物质影响下，对设备产生损害。腐蚀位置和应力的结合，让搅拌器在运行中都可能出现故障。叶片裂痕在产生过程中，受腐蚀的影响，还会产生阳性和阴性两种类型。一般情况下的应力腐蚀，是指阳极反应敏感型应力下的腐蚀，搅拌器叶片裂纹处金属的阳极溶解，溶解速度越快，则裂缝速度越快。金属材料产生的应力腐蚀，从下面几点分析：

第一，应力因素，600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器发生应力腐蚀，主要是其中静态构件在外力荷载或者装配力的条件下产生，如焊接过程和拧螺丝力大小等；也可能是构件再加工过程中产生的内应力，如热处理等。无论原因如何，都包含拉伸应力的成分。但如果是压缩应力，不会出现应力腐蚀故障。另外这种应力一般比较小，如果不在腐蚀环境中，此种小型应力不会造成设备故障。

第二，腐蚀介质。应力腐蚀包含应力和腐蚀两个条件，其中腐蚀的材料和介质并不随意搭配，只有产生特定组合后，才会发生应力腐蚀。对设备中金属物质发生腐蚀的介质有酸性物质和中性的氯化物溶液、熔融氯化物溶液和氢氧化物溶液等，吸收塔搅拌器浆液中有多种离子，与中性物质发生反应，生成腐物质，对金属材料进行腐蚀。

第三，材料因素，600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器中构件组成材料不合格，正常情况下，纯度高的金属不会出现应力腐蚀损坏，但是在杂质较多和多种金属合成的零件中，才会产生应力腐蚀。

第四，损坏过程。设备中构件出现应力腐蚀之前的一段时间中，受多种因素影响，已经为裂纹的形成埋下隐患。在应力和腐蚀介质结合作用下，逐渐产生裂纹并扩展，此阶段还是稳定扩展，到达一定程度后，就会变成机械性性损坏。

设备中的金属材料受应力腐蚀损坏的另一个主要特点为：产生损坏和自身厚度无关，所以不能应用厚度大、腐蚀速度慢的理念，因此不能依靠增加金属厚度降低构件应力腐蚀。

3.使用不当

600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器使用手册中，就详细描述了搅拌的时间和维护的过程，如搅拌时间超过两个小时，就要在停止使用期间进行冲洗，冲洗程度以设备使用和沉积情况而定，但是时间最少不得低于15 分钟。如果大力矩启动，就会对搅拌器中减速箱和叶片带来很大损伤，减少使用寿命。

3 600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器改造研究

对于当前韶关电厂中1.2 号机组出现的脱硫机收塔搅拌器故障的问题，可对设备进行改造，本文主要介绍下面三种改造方案：

第一，使用EKATO 设计型号，更替单台炉上下两层设备。即都更换为EKATO旗下性能更强的搅拌器和减速机等。将其中电机和减速机件，都是用皮带传送，减少直连出现的冲击问题。该型号的产品，对搅拌器主要构件材质质量要求更高，其中搅拌器材质从之前的1.4517 上升到1.4529，提升材料的抗腐蚀性和耐磨性。增强设备稳定性和脱硫系统的安全系数，大大减少设备故障概率，提高脱硫效果。至今为止EKATO 搅拌器在多个电力企业中都有所运用，如沙角A 厂、珠海电厂、汕尾电厂和惠州平海电厂等，使用效果好，降低故障发生率。但是此型号设备在价格上比较高，如两台炉的投入高达650 万。

第二，对SEW 减速机进行升级改造。现在吸收塔中减速机的系数选型为1.35，对应吸收塔中浆液冲击负荷选型较低，其通用标准一般大于1.8，导致减速机富余量缺少。因此可使用升级技术手段，对原厂中的设备进行升级改造，将原先使用FAF107 型设备变为SEW-FB 型号，提升减速机的安全使用系数，在耐磨性和抗腐蚀性能上，也有所增强，延长600MW 机组脱硫系统吸收塔搅拌器使用寿命。升级后的设备电机和减速机零件使用皮带传送，防止行出现直联的危险，在搅拌器底侧加入支撑，减少互相晃动情况。和上面第一中改造方案相比，在原有设备上进行改造，经费上消耗较低，经过预算和审核，大致使用210 万即可。但是也有一定缺点，如搅拌器中应力腐蚀的问题不能彻底解决，下层负荷与上层相比，在底部支撑上不方面，稳定性降低。

第三，对于每台炉中上下两层搅拌器，上层三台使用替换手段，下层四台使用升级手段。即将上层的搅拌器使用EKATO 设计选替换，下层则进行SEW 减速机升级。经过预算得知，两台炉整个改造魏永为400 万。

既降低设备故障发生率，又节约成本，建议使用第三种方案，上层三台搅拌器在自身负荷较大，如果单台出现问题，吸收塔中浆液不平衡，会影响到其他搅拌器，在同层次会产生故障，加上叶片损坏严重[2]。因此上层设备要更换，使用功能更强、性能更稳定的EKATO 系列搅拌器，提升整个搅拌系统的稳定性。

4 结论

综上所述，吸收塔搅拌器在电力企业中起重要的作用，自身需要有良好的耐腐蚀性和耐磨性，否则就会出现内部构件受腐蚀严重的情况，如叶片裂缝，受多种因素影响，提升其故障发生率。经过采取适合的改造手段，保证设备稳定运行，增强工作效率。