濕法脫硫機組封閉旁路后試運特點及可靠性分析

張志強，楊 杰，陳 秋，郁金星，劉玉壯

（河北省電力研究院，石家莊，050021）

0 引言

目前，我國新建火力發(fā)電機組均配套安裝煙氣脫硫裝置，已建機組大都通過技改工程加裝脫硫裝置（均為全煙氣脫硫）[1-11]，這些機組基本上都安裝有煙氣旁路和旁路擋板門。旁路擋板門在脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時打開，以避免影響主機的運行。

河北國華定洲發(fā)電廠3號機組為新建660 MW超臨界空冷機組，采用等離子點火，油槍備用，配套安裝石灰石-石膏濕法脫硫裝置。脫硫工藝采用空塔噴淋系統(tǒng)，單臺增壓風(fēng)機克服煙氣阻力，系統(tǒng)無煙氣加熱器（gas gas heater，GGH），設(shè)計脫硫效率不小于95%，初始設(shè)計有旁路煙道。在建設(shè)過程中，建設(shè)單位為提高環(huán)保水平，將脫硫系統(tǒng)的可靠性要求提高到與主機同等高度，決定取消旁路煙道。這是國內(nèi)首臺取消旁路并保留有獨立增壓風(fēng)機的火力發(fā)電機組，該機組脫硫系統(tǒng)的試運過程與其他機組有很大不同，必須加以特別的注意，否則將影響試運進程。

1 試運過程的特點

有旁路的脫硫系統(tǒng)的冷態(tài)通風(fēng)試驗一般在機組整套啟動前完成，熱態(tài)啟動待主機組負(fù)荷穩(wěn)定在50%以上后啟動。冷態(tài)通風(fēng)試驗前，要求增壓風(fēng)機完成單體試運，工藝水、漿液循環(huán)泵投入使用；熱態(tài)啟動時，脫硫系統(tǒng)的制漿系統(tǒng)先行投運，脫水系統(tǒng)具備帶工作介質(zhì)調(diào)試條件。鍋爐冷風(fēng)動力場和蒸汽吹管均在脫硫冷態(tài)通風(fēng)試驗前完成。鍋爐冷風(fēng)動力試驗時，鍋爐送來的空氣從脫硫旁路通過，增壓風(fēng)機無須啟動，并通過關(guān)閉脫硫原、凈煙氣擋板門隔離脫硫煙道和吸收塔，不影響脫硫系統(tǒng)的安裝工作。蒸汽吹管時，脫硫系統(tǒng)被徹底隔離，除開啟旁路煙道擋板門，關(guān)閉脫硫系統(tǒng)進、出口擋板門外，還投運煙氣擋板門的密封風(fēng)機進行煙氣的100%隔離，避免高溫干煙氣通過吸收塔，燒毀塔內(nèi)除霧器、防腐內(nèi)襯等。

旁路煙道取消后，鍋爐側(cè)送出的煙、風(fēng)必須從脫硫系統(tǒng)煙道和吸收塔內(nèi)通過，因此，脫硫系統(tǒng)的調(diào)試工作必須提前。

鍋爐風(fēng)機單體試運時，增壓風(fēng)機也需要同步完成，否則鍋爐風(fēng)機送出的空氣沒有排至煙囪的通路。鍋爐進行冷風(fēng)動力場試驗時，增壓風(fēng)機與鍋爐送、引風(fēng)系統(tǒng)配合啟動，并根據(jù)試驗要求進行出力調(diào)節(jié)。此時，脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機配套潤滑油站、液壓油站應(yīng)具備運行條件，脫硫系統(tǒng)的煙道和吸收塔內(nèi)必須具備通風(fēng)條件。鍋爐冷風(fēng)動力場試驗完成后，馬上進行脫硫系統(tǒng)的冷態(tài)通風(fēng)試驗，吸收塔完成注水至工作液位，漿液循環(huán)泵啟動建立阻力場。為滿足上述要求，脫硫系統(tǒng)較原工期提前約2個月具備冷態(tài)通風(fēng)試運條件。

機組進行蒸汽吹管時，煙氣必須從吸收塔內(nèi)通過，脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)和吸收塔漿液系統(tǒng)須完整投入運行。吸收塔系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵必須啟動，以降低進入吸收塔煙溫，防止高溫?zé)煔鉄龤?nèi)設(shè)施。實際吹管時，原煙氣煙溫為73℃，啟動了2臺漿液循環(huán)泵，備用1臺。吹管時，吸收塔噴淋系統(tǒng)對煙氣具備一定的脫硫效率，對其他酸性氣體也有一定的去除能力，這些酸性氣體將造成塔內(nèi)液體的pH值迅速下降，對塔內(nèi)防腐內(nèi)襯造成腐蝕。因此吹管時，脫硫系統(tǒng)的石灰石卸料、石灰石漿液制備和石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)必須投入使用，以維持吸收塔內(nèi)液體的pH值穩(wěn)定。吹管時間較短，為7天左右，鍋爐燃燒為間斷運行，實際燃燒時間很短，燃煤量較少，吸收塔內(nèi)漿液的密度未達到較高值，脫水系統(tǒng)沒有投入運行。但為預(yù)防吹管時間延長，電除塵器對吹管時的未燃盡煤粉、煙塵收集效果差，大量煤、塵被脫硫噴淋系統(tǒng)捕集，吸收塔漿液密度可能上漲較高，脫水系統(tǒng)也須備妥。在進行機組蒸汽吹管時，脫硫系統(tǒng)必須投入使用的子系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備包括：煙風(fēng)系統(tǒng)、石灰石卸料系統(tǒng)、石灰石漿液制備和供應(yīng)系統(tǒng)、吸收塔漿液循環(huán)泵系統(tǒng)、吸收塔pH計和密度計。同時，吸收塔排出系統(tǒng)和事故漿液箱系統(tǒng)也應(yīng)投入備用。

2 對主機運行的影響分析

3號機組煙風(fēng)系統(tǒng)的啟動順序為：啟動吸收塔漿液循環(huán)泵→打開送、引風(fēng)機葉片開度至100%→啟動增壓風(fēng)機→依次啟動兩側(cè)送、引風(fēng)機。各大風(fēng)機啟動完成后，增壓風(fēng)機投入自動運行。鍋爐點火時，為防止含油煙氣影響吸收塔漿液，采用等離子點火方式，油槍投入備用。同時，為減少進入吸收塔漿液的煙塵和未燃盡煤粉，要求電除塵器盡早投入運行。停機時，必須等爐膛吹掃完成后，送、引風(fēng)機和增壓風(fēng)機均停下后才能停運吸收塔漿液循環(huán)泵。

一般有旁路煙道的脫硫系統(tǒng)在旁路擋板門動作正常的情況下，沒有因脫硫系統(tǒng)原因要求主機組鍋爐掉閘的保護申請。取消旁路后，增加了以下3種脫硫系統(tǒng)故障要求鍋爐跳閘的要求：

（1）增壓風(fēng)機停運引起鍋爐主燃料跳閘（main fuel trip，MFT）并停送、引風(fēng)機。增壓風(fēng)機停運后，鍋爐煙氣排放失去通路，因此必須使鍋爐發(fā)MFT。同時，為防止增壓風(fēng)機掉閘是由增壓風(fēng)機潤滑系統(tǒng)故障引起，繼續(xù)運行送、引風(fēng)機將造成增壓風(fēng)機軸承磨損，所以此時必須停運送、引風(fēng)機。

（2）所有漿液循環(huán)泵全停引起鍋爐MFT并停運增壓風(fēng)機及送、引風(fēng)機。漿液循環(huán)泵全停后，無法對鍋爐送出的高溫?zé)煔饨禍?，必然燒毀塔?nèi)除霧器、防腐內(nèi)襯。因此，漿液循環(huán)泵全停，鍋爐必須發(fā)MFT并停運送、引風(fēng)機和增壓風(fēng)機。

（3）進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度高高值報警，延時后鍋爐發(fā)MFT并停運各風(fēng)機，這同樣是為了保護吸收塔內(nèi)設(shè)施不被高溫?fù)p壞。

此外，在石灰石漿液制備及供應(yīng)系統(tǒng)工作不正常，或者吸收塔排出系統(tǒng)故障時，均可能導(dǎo)致主機停機或者降負(fù)荷以延長檢修時間。

增壓風(fēng)機自動調(diào)節(jié)是取消旁路后遇到的一個難點，通過多次討論，決定采用送風(fēng)機開度作為前饋，增壓風(fēng)機入口煙氣壓力作為反饋，對增壓風(fēng)機入口壓力進行調(diào)節(jié)，實踐表明調(diào)節(jié)效果非常好。增壓風(fēng)機的動葉自動調(diào)節(jié)通過了機組調(diào)試所有試運項目和部分性能試驗項目的考驗。其中擾動較大的有鍋爐點火、輔機故障減負(fù)荷（run back，RB）試驗和甩負(fù)荷試驗，均實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)。圖1為機組點火過程增壓風(fēng)機自動調(diào)節(jié)的真實曲線。圖2為機組甩負(fù)荷試驗增壓風(fēng)機自動調(diào)節(jié)的真實曲線。

一次風(fēng)機RB試驗是難度最大的一個項目，非常容易造成鍋爐MFT，通過多次擾動試驗，確定控制原則為增壓風(fēng)機盡量減少對主機煙風(fēng)系統(tǒng)的影響，在主機組一次風(fēng)RB信號發(fā)出后，增壓風(fēng)機自動減小一定開度并固定不變，爐膛壓力調(diào)節(jié)由鍋爐風(fēng)機完成，實現(xiàn)了機組穩(wěn)定運行。

取消旁路后，對主機的運行方式也提出了特別的要求，為防止含油煙氣進入吸收塔，試運期間機組未投油助燃。

3 脫硫系統(tǒng)影響主機運行可靠性的分析

取消旁路后，所有影響脫硫系統(tǒng)運行水平的因素均成為影響主機可靠運行的因素，可以從2個方面考慮。第1個方面是通過煙風(fēng)系統(tǒng)壓力波動影響鍋爐穩(wěn)定燃燒，第2個方面是吸收塔漿液品質(zhì)惡化并且短期內(nèi)無法改善時，不得不要求主機降負(fù)荷，以延長處理時間，在無法改善時，將申請主機停機。

第1個方面主要影響因素增壓風(fēng)機，鍋爐送、引風(fēng)機和一次風(fēng)機均為2臺，單臺風(fēng)機發(fā)生故障時一般不會造成機組停運，而脫硫系統(tǒng)的增壓風(fēng)機為單臺，且沒有增壓風(fēng)機旁路，無法利用引風(fēng)機出力來克服脫硫系統(tǒng)的阻力，一旦增壓風(fēng)機發(fā)生故障停運，將造成主機停運。

第2個方面的影響是多方面的，主要體現(xiàn)在石灰石漿液制備系統(tǒng)和石膏排出及脫水系統(tǒng)。

制漿系統(tǒng)：若供漿系統(tǒng)發(fā)生故障無法供漿，吸收塔pH值將無法維持，必然導(dǎo)致主機停運。制漿系統(tǒng)沒有備用的重要設(shè)備及部件包括：卸料系統(tǒng)的斗提機、振動給料機、皮帶輸送機，石灰石漿液箱攪拌器及漿液箱本體，吸收塔供漿管路及附屬閥門。在調(diào)試過程中采取的措施包括石灰石料倉保持在高料位，石灰石漿液箱保持在高液位。上述措施的目的均是考慮一旦設(shè)備發(fā)生故障，延長可供檢修的時間，避免主機被迫降負(fù)荷運行乃至停機。

吸收塔漿液排出及石膏脫水系統(tǒng)：這個系統(tǒng)如果不能運行，吸收塔漿液密度將持續(xù)上漲，加劇所有帶漿系統(tǒng)的磨損，密度上漲到一定程度必須停運。石膏排出泵為2用1備，皮帶脫水機與4號機組公用，為2用1備。2臺排出泵至脫水系統(tǒng)的管路為1根，如果發(fā)生損壞或堵塞，必須盡快檢修。試運過程中曾經(jīng)發(fā)生石膏排出泵排出管母管彎頭磨損穿透問題，經(jīng)緊急更換后沒有影響機組運行。

工藝水系統(tǒng)：工藝水是脫硫系統(tǒng)的生命線，初始設(shè)計工藝水箱來水為單路，為提高可靠性，后改為雙路。

另外，脫硫區(qū)域的吸收塔地坑攪拌器和地坑泵、制漿區(qū)的地坑攪拌器和地坑泵、脫水區(qū)的地坑攪拌器和地坑泵、濾液水箱的攪拌器等均為單臺無備用，一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致該區(qū)域物料不平衡，不能滿足長時間運行的要求。

4 結(jié)論

（1）定洲電廠3號機組是國內(nèi)首臺取消脫硫旁路并保留有獨立增壓風(fēng)機的脫硫機組，它的成功試運對現(xiàn)有機組取消旁路很有借鑒意義，對部分機組因原有普通煙囪進行防腐改造，采用脫硫塔臨時煙囪排放煙氣過程中的機組運行方式也有參考價值。

（2）取消脫硫旁路后，重新安排了脫硫系統(tǒng)的安裝試運進度，工期提前大約2個月，配合主機完成了鍋爐冷風(fēng)動力場試驗和蒸汽吹管。

（3）合理改變了機組的啟動和運行方式，并增加了多個因脫硫系統(tǒng)故障申請主機組停運的條件，試運中成功完成了甩負(fù)荷、RB等試驗。

（4）取消旁路后，增壓風(fēng)機成為最關(guān)鍵的風(fēng)機，建議通過設(shè)增壓風(fēng)機旁路等措施來提高機組的可靠性。

（5）石灰石制備系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)的多個設(shè)備間接影響了主機的可靠性，需要加以注意。

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