浅析玻璃钢喷淋管故障原因及预防措施

摘  要：玻璃钢喷淋管若发生故障将直接导致发电机组停运。基于此，本文以某电厂#3机组脱硫系统喷淋管断裂事故为例，分析了喷淋管运行过程中常见故障原因，并提出对应的预防措施，以期为类似事故提供参考。

关键词：脱硫;喷淋管;玻璃钢

中图分类号：TQ327.1    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）12-0000-00

0 引言

玻璃钢喷淋管因其具有耐腐蚀、成本低等优点成为石灰石湿法脱硫的首选设备。玻璃钢喷淋管在安装调试和运行过程中经常出现断裂事故，造成严重的经济损失。

1 玻璃钢喷淋管介绍

1.1 成分结构

玻璃钢又称玻璃纤维增强塑料。以玻璃纤维及其制品作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，断裂应变为千分之三以内，属于脆性材料，其易损伤、断裂和受到腐蚀。基体强度、模量都要低很多，可以经受较大的应变[1]。

玻璃钢喷淋管由四层组成：（1）内耐磨损层：处于喷淋管最内层和最外层，有玻璃钢纤维表面毡、树脂、耐磨填料组成，抗腐蚀，耐磨和减少管道内流体阻力。（2）抗腐蚀层：由富树脂层和中间层构成，有玻璃纤维表面毡、树脂组成，抗腐蚀。（3）增强层：主要承受管道压力和其他载荷，有玻璃纤维表面毡、短切毡和树脂组成。（4）外耐磨损层：该层成分和内耐磨损层一样，主要是防止上层喷淋层所喷淋的浆液以及含有浆液的烟气对管道外部的磨损[2]。

1.2 加工方法

常用方法有：（1）往复式旋转缠绕法：将浸有适量树脂的玻璃纤维按工艺要求逐层缠绕在旋转的模芯上。（2）手糊法：按要求将工艺管件糊制成型，适用于异型管件制作和现场施工。

1.3 玻璃钢喷淋管的优点

（1）耐腐蚀。主要材质是树脂和玻璃纤维，具有较好的耐酸性和耐离子腐蚀性，适应塔内的复杂环境。（2）耐冲刷。玻璃钢管道内衬耐磨层，配有碳化硅等，耐冲刷，耐磨。（3）施工維修方便。可以现场手工施工，便于赶工期和抢修工作 [3]。

2 喷淋层常见故障和影响

2.1 喷嘴、喷淋管堵塞

常见故障主要是喷嘴和喷淋支管堵塞，主管堵塞。

喷嘴堵塞后，流量降低甚至完全无量，浆液雾化层缺失，烟气逃逸，降低脱硫效率。

个别喷嘴堵塞后，支路浆液流量减小，浆液沉积，造成喷淋管全面堵塞，使喷淋层失去作用。

个别喷嘴堵塞后，其他喷嘴压头升高，流量加大，造成喷淋管磨损严重，降低喷淋支管使用寿命。

2.2 喷淋管断裂

喷淋层支管，主管断裂。

喷淋管断裂后，导致喷淋层无法运行，直接导致机组停运。

上层喷淋管断裂后，喷淋管断裂后掉入浆液池中，损坏搅拌器等设备。堵塞循环泵入口，造成循环泵入口流量不足，迫使机组整体停运。

3 喷淋层故障的原因分析

3.1 杂物进入

杂物通过敞开式沟道进入循环系统，喷淋层喷嘴极易被堵塞。浆液流量降低后，该区域烟气逃逸，因高温烟气作用，石膏结垢进一步加剧喷嘴堵塞，进而导致喷嘴失去作用。

3.2 防腐鳞片、胶皮脱落

质量不合格导致鳞片脱落，经搅拌器，泵叶轮破碎后容易在喷嘴处堵塞。

衬丁基橡胶或者衬聚四氟乙烯塑料在长期运行中，异形件因长期冲刷而导致防腐层脱落，经过循环堵塞喷嘴。

3.3 除雾器故障

平板式除雾器安装过程中支撑梁存在位置偏差，间距过大或除雾器模块尺寸过小情况，会导致固定接触面积小。因气流作用，模块压板螺栓松动，除雾器堵塞，导致其他区域除雾器烟气流量增大。除雾器松动掉落，搅拌器会使除雾器模块破碎，经过浆液循环系统后会导致喷嘴堵塞。

3.4 施工工艺差

喷淋支管和主管，喷淋支管和喷嘴均为手工包缠。养护时间不足，抢工期的情况下，不能完全按照施工工艺操作。接口打磨清理不彻底，玻璃丝布每层之间固化时间不够，接口重叠宽度不足等因素，均会导致质量不合格。喷淋层支管脱落事故中，多数为支管和主管的接口处脱落。

3.5 成品质量不合格

设计荷载不准确，生产工艺设计错误等问题常发生。

在该电厂喷淋管断裂事故中，设计的管道壁厚度与其跨距不匹配，喷淋管在塔内挠度偏大，局部应力过大问题，是导致本次发生断裂的主要原因。从断口裂纹可以看出，喷淋管树脂含量偏低，树脂和玻璃丝布的配比不满足要求。喷淋层厚度如表1和表2所示。

4 故障的预防措施

4.1 减少杂物进入

地沟、地坑等设施采取封闭式盖板，待脱硫系统检修后，确保内部杂物清理干净。

4.2 提高除雾器稳定性

建设过程中严格核对图纸和除雾器模块制作数据，确保支撑梁间距和模块尺寸一致，严把质量关、严格进行支撑梁安装质量验收和除雾器到货验收工作。

根据经验，平板式除雾器模块掉落较为频繁，可设计安装屋脊式除雾器或者将除雾器安装在吸收塔后部水平烟道，从而减少除雾器模块掉落事故的发生概率。

运行过程中按工艺要求进行除雾器冲洗，减少除雾器结垢，堵塞等影响。

4.3 严格控制施工工艺

现场安装过程中，安排技能熟练的工人，严格按照工艺做好基体打磨、对口、填缝、树脂刷涂、玻璃丝布包缠和养护工作。尤其是在工期较短的情况下，应避免为确保树脂较快固化而过多的掺加固化剂，减少养护周期短而导致的分层及强度不足等缺陷的发生。

4.4 提高喷淋管产品质量

喷淋管供货单位应严格按照喷淋管自身静荷载，运行中充满浆液状态的动载荷以及喷淋层支撑梁跨度等因素设计喷淋管直径和厚度，不得随意将管壁减薄，确保喷淋管厚度满足荷载要求。

喷淋管制造单位应严格按照工艺标准进行设备制作，不得为降低成本而任意减少材料。设备出厂和设备到厂验收过程中，应做好设备检验工作，发现质量问题及时处理。

4.5 安装循环泵入口滤网

在吸收塔内部循环泵入口安装滤网，在保证通流面积的情况下，尽可能减少孔直径，有效避免吸收浆液池中杂物进入浆液循环系统，而堵塞喷嘴。该电厂在此次事故后，增加了滤网，极大地减少了喷淋层堵塞故障频率。

4.6 加强运行监视

在设备运行中，运行人员应当加强浆液循环泵电流，出口压力和脱硫效率等参数的监视，及时发现喷嘴堵塞、喷淋管断裂等异常情况，掌握设备运行状况，进行计划性检修安排。

5 结论

本文对玻璃钢喷淋管进行了简单介绍，并对常见故障及其影响进行了分析，提出预防措施。基于此主要得出以下结论：（1）喷淋管常见故障是喷嘴、喷淋支管甚至喷淋主管堵塞，在运行中应当严格防范杂物进入系统，其中在塔内循环泵入口增加滤网能够起到很好过滤作用。充分利用检修机会，对喷淋层进行彻底疏通，保证喷淋管畅通。（2）喷淋管严重故障是支管和主管断裂，这直接导致机组非计划停运。其主要原因是喷淋管质量不合格造成的，因此应当在施工过程中加强设备验收，避免断裂事故的发生。（3）运行中应当加强对设备参数的监督，及时发现问题，采取预防性措施。

参考文献

[1] DL/T 5196-2004.火力发电厂烟气脱硫设计技术规程[S].

[2] HJ/T 179-2005.火电厂烟气脱硫工程技术规范.石灰石/石灰-石膏法[S].

[3] HG/T 21633-1991.玻璃钢管和管件[S].

收稿日期：2020-09-06

作者简介：蒋弘毅（1984—），男，江苏苏州人，本科，工程师，从事火力发电厂烟气治理、废弃电器电子产品处理、水污染防治工作。