火電廠脫硫裝置的安全運行和管理建議

鄒 鵬，王 瓊

（1．廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510600；2．長沙理工大學，湖南 長沙 410076）

火電廠脫硫裝置的安全運行和管理建議

鄒 鵬1，王 瓊2

（1．廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510600；2．長沙理工大學，湖南 長沙 410076）

火電廠石灰石/石膏法煙氣脫硫裝置投入運行后暴露出越來越多的問題，影響了煙氣脫硫裝置的運行效果。對火電廠脫硫系統(tǒng)的煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)的常見問題進行了分析，找出了問題的癥結所在，提出了煙氣脫硫系統(tǒng)運行和管理的建議。

脫硫裝置；安全運行；管理措施

石灰石/石膏法煙氣脫硫裝置在國內(nèi)火電廠已廣泛投入使用，但對粵電集團下屬十多個火電廠內(nèi)的脫硫裝置的運行情況調研發(fā)現(xiàn)，形勢不容樂觀。煙氣脫硫裝置運行的不穩(wěn)定給火電廠運行部門帶來了巨大壓力，很多火電廠把旁路打開，以降低主機

的運行風險。這樣，煙氣未經(jīng)處理就直接排到外部，污染環(huán)境，脫硫裝置未起到應有的作用。另外，由于設計、制造、安裝等原因，導致石灰石/石膏脫硫裝置運行時出現(xiàn)各種各樣的問題。在現(xiàn)有的脫硫裝置水平的基礎上，必須依靠各方力量和各種手段來提高石灰石/石膏脫硫裝置的利用率，達到減排污染物的目的。

脫硫系統(tǒng)主要包括以下幾個子系統(tǒng)：煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。要提高煙氣脫硫裝置的運行效率，需對各分系統(tǒng)存在的主要問題進行分析，找出問題癥結所在，以期盡快解決。

1 煙氣系統(tǒng)存在的問題

1.1 煙氣旁路系統(tǒng)的開關問題

近年來，我國火電廠脫硫裝置的單位造價在不斷下降。據(jù)統(tǒng)計，2000年前，我國大多采用進口設備，單位造價高達800～1300元/kW，2005年單位造價下降為150～250元/kW，2006年部分脫硫裝置的單位造價投標價格降低到100元/kW以下。單位造價下滑導致脫硫裝置生產(chǎn)企業(yè)的盈利空間被大大縮小甚至為負盈利，市場競爭不斷加劇，也導致脫硫裝置整體質量下滑。脫硫裝置存在問題較多，給火電廠運行部門帶來了極大壓力。為保證脫硫裝置不影響機組正常運行，運行部門常將旁路擋板門打開，將部分煙氣未經(jīng)處理就直接排到外部，降低了脫硫裝置利用率。另外，煙氣旁路擋板門開關不順暢，擋板門開關信號在雨天誤傳導，也給脫硫裝置運行帶來很大的影響。

因此，旁路擋板門應按時開關，以防止卡塞。旁路擋板門還應采用多氣缸工作方式，以防止由于單氣缸力量不足，導致旁路擋板門無法正常打開。

1.2 煙氣換熱器(GGH)的堵塞

GGH嚴重堵塞會對脫硫裝置的運行產(chǎn)生巨大影響。隨著脫硫裝置投入運行時間的增加，GGH堵塞日趨嚴重，其原煙氣側和凈煙氣側壓差曾高達1.2kPa。GGH垢樣主要成分為石膏和粉煤灰，這是由于除霧器去除細小石膏顆粒的能力有限，致使一部分石膏直接通過除霧器到達GGH。另外，煙氣中含有較多的煙塵，加上吹灰器吹灰效果差，致使石膏和粉煤灰在GGH上越積越多，最后堵塞了GGH換熱片之間的通道，導致GGH原煙氣側和凈煙氣側壓差上升，造成增壓風機發(fā)生喘振等惡性事故。最后，不得不停止脫硫裝置的運行，對GGH的堵塞物進行人工清除。這直接降低了脫硫裝置的利用率。

1.3 吸收塔入口煙道大量石膏和煙塵的堆積

吸收塔入口煙道堆積的石膏和煙塵主要有2個來源：

(1) 吸收塔漿液中沒有被除霧器完全去除的漿液，通過除霧器到達GGH，被GGH吹灰器吹掃后隨著煙氣到達吸收塔入口，在吸收塔入口受到吸收塔噴淋層的阻力以及漿液水分影響沉積下來。另外，煙氣中含有的煙塵在吸收塔入口處也受到阻力和漿液水分影響沉積下來。

(2) 吸收塔漿液起泡沫達到入口處，或噴淋層噴淋時漿液落到吸收塔入口處而堆積。

2 吸收塔系統(tǒng)存在的問題

2.1 除霧器的堵塞

除霧器堵塞是脫硫裝置運行中常見的問題，在廣東某電廠就曾發(fā)生因除霧器堵塞導致整個除霧器塌落的事故。根據(jù)電廠運行和檢修維護人員的經(jīng)驗，提高除霧器沖洗水壓力和沖洗頻率后，除霧器堵塞現(xiàn)象會大大降低，除霧器上下壓差值上升速度也明顯降低。在脫硫裝置運行中，除霧器沖洗水管經(jīng)常發(fā)生斷裂，導致沖洗效果降低。這是由于沖洗水管多數(shù)采用聚丙烯材料，由于焊接質量不合格，致使沖洗水管在沖洗時瞬間發(fā)生“水錘”效應而發(fā)生斷裂。另外，由于沖洗水管上的噴頭和噴頭里的擾流子安裝質量不好或沒有安裝，導致沖洗水沖洗效果差，也使除霧器堵塞速度加快。為保證除霧器正常運行，應維持沖洗水壓力在0.2MPa左右，不可隨意降低沖洗水壓力，沖洗間隔時間不應大于30min，且沖洗水閥門最好采用電動閥門，以防止沖洗水閥門快速打開而產(chǎn)生“水錘”效應。這種“水錘”效應對沖洗水管有極強的破壞性。廣東某發(fā)電廠除霧器沖洗水管正是由于這種“水錘”效應而導致多處斷裂。

2.2 吸收塔漿液質量惡化

吸收塔是脫硫裝置的核心部分，決定了煙氣的處理效果，目前空心吸收塔多采用處理效果較好的3層噴淋層。而吸收塔漿液質量惡化，使得脫硫率下降，石灰石消耗量大大超過設計值。

吸收塔漿液質量惡化的主要原因是：

(1) 靜電除塵器除塵效率差，使部分粉煤灰進入吸收塔漿液里，降低了石灰石漿液的活性。在吸收塔入口煙塵濃度達到150mg/Nm3以上時，吸收塔漿液就很難長時間運行。這時需要大量添加石灰石漿液，但pH值依然不斷下降，甚至降至3，使真空皮帶脫水機上的石膏表層有一層黑色細小顆粒。

(2) 沒有及時排放脫硫廢水。由于脫硫廢水中含有大量氯離子、氟離子以及重金屬，如果長時間沒有向外界排放，各種離子和小粒徑粉煤灰會在吸收塔漿液內(nèi)不斷累積，導致脫硫裝置脫硫效果變差，吸收塔漿液不斷泛起黑色或黃色泡沫，需要耗費大量的石灰石漿液，從而提高了脫硫裝置的運行成本。

(3) 石灰石質量差。石灰石粉粒徑較大，使得吸收塔漿液鈣硫比上升。一般鈣硫比的設計值為1.03，但在運行中由于石灰石漿液質量惡化，或者石灰石質量差，致使鈣硫比高達1.2左右，這就大大增加了石灰石的耗量，也降低了石膏的品質。

2.3 設備汽蝕磨蝕嚴重

采用球磨機制漿的脫硫裝置，吸收塔漿液內(nèi)會有很多砂子。這些砂子一般要在吸收塔漿液排空以后，打開人孔門檢查時才被發(fā)現(xiàn)。石灰石雜質是這些砂子的主要來源。這些砂子對石膏排出泵、循環(huán)泵和攪拌器有很強的磨蝕作用。葉輪被砂子磨蝕后將無法再進行工作。

循環(huán)泵汽蝕也是非常嚴重的問題，現(xiàn)在國內(nèi)脫硫裝置的循環(huán)泵多采用國外廠家的漿液泵，如德國的KSB、澳大利亞的WARMAN，這些泵性能好、運行穩(wěn)定，能夠滿足脫硫要求。假如這些泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，首先需要考慮運行狀況是否有問題，例如漿液液位是否過低、循環(huán)泵入口是否堵塞等。特別是在吸收塔漿液大量起泡沫時，電廠運行人員為了防止?jié){液溢流，會把漿液液位降低，這就很可能會對循環(huán)泵造成危害。另外，循環(huán)泵宜采用中低轉速漿液泵，否則容易發(fā)生汽蝕、磨蝕等情況。

2.4 漿液泵機封泄漏

漿液泵高速運行時，機封磨損會比較嚴重。在實際運行當中，絕大多數(shù)機封都不能完全保證長時間運行，一般1年左右機封就會出現(xiàn)漏漿問題。

3 制漿系統(tǒng)存在的問題

現(xiàn)在很多火電廠為節(jié)省成本，都采用球磨機來制取石灰石漿液，但實際運行中，球磨機系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)問題，尤其是球磨機進料口經(jīng)常發(fā)生堵塞，進料管道易磨損。另外，由于石灰石加入量和配比水量問題，球磨機不能完全把石灰石磨成所需粒徑，漿液內(nèi)部也存在大顆粒石灰石，這些大顆粒的石灰石會對泵、管道、石灰石旋流站造成磨損，還會堵塞密度計，使得密度計無法正常工作，無法起到監(jiān)視作用。此外，這種情況下石灰石消耗量大，許多石灰石未完全反應就被排出。

4 石膏脫水系統(tǒng)存在的問題

4.1 真空皮帶脫水機

石膏脫水系統(tǒng)較簡單，其中最主要的設備是真空皮帶脫水機和真空泵。脫水機多采用進口設備，出現(xiàn)的問題較少，最多的是皮帶跑偏或脫水效果變差。真空皮帶脫水機脫水效果變差多是由于石膏旋流站運行壓力不合適使真空度降低造成的。

4.2 石膏入倉方式

很多脫硫公司采用石膏布料皮帶的方式把石膏投入石膏倉內(nèi)，這種方式存在以下問題：

(1) 石膏布料皮帶易跑偏；

(2) 石膏布料皮帶沒有沖洗水，表面會粘附石膏。這些石膏會落到布料皮帶下部堆積，影響布料皮帶的運行以及大大增加維護人員工作量。

4.3 真空皮帶機下料口

真空皮帶機下料口是真空脫水系統(tǒng)容易出現(xiàn)問題地方。當下料口為錐形且下料口較小時，石膏很容易在此堵塞，而真空皮帶機并沒有堵塞報警；堵塞嚴重時，會把濾布拉斷。另外，濾餅過厚也會把真空皮帶機的鋼軸拉彎，珠海某電廠就曾發(fā)生此類事故。因此應減少濾餅厚度，一般濾餅厚度維持在15mm～25mm。

4.4 石膏旋流站

石膏旋流站旋流子現(xiàn)在多采用聚氨亞酯材料，用這種材料制造的旋流子在實際運行中暴露了很多問題，如旋流子易破裂、不耐磨損等。

5 脫硫裝置運行和管理建議

(1) 提高對脫硫裝置的重視程度，設置專門的脫硫裝置運行機構，制定運行章程并建立獎懲措施。據(jù)調查，凡是設立專門管理運行機構，給予脫硫崗位主要工作人員主值地位和待遇，并將其固定在脫硫崗位的電廠，脫硫裝置運行情況均較為良好，其旁路一直關閉運行。有些電廠脫硫裝置運行人員采用輪崗制，人員不固定，其脫硫裝置運行情況就較差，常發(fā)生漿液溢流、泄漏，以及增壓風機跳閘的情況。在廣東某電廠就曾發(fā)生增壓風機跳閘4h才被發(fā)現(xiàn)的事件。所以要確保脫硫裝置成功運行，一定要提高對脫硫裝置的重視程度，管理也一定不能放松。

(2) 盡快建立較為完善的設備臺賬體系，進一步提高設備的維護管理水平。

(3) 進一步細化運行規(guī)程中對脫硫裝置各類故障原因的判斷和解決方法。制訂在旁路擋板關閉運行方式下，增壓風機跳閘后的應急處理預案、脫硫煙氣擋板誤動的應急預案及處理措施等。適當縮短密度計、pH計的校驗周期，以確保脫硫裝置運行中密度計及pH計能準確反映漿液的實際狀態(tài)。

(4) 對于備品備件早做計劃，尤其是采購周期長、國內(nèi)采購不到的進口設備，以免影響脫硫裝置的正常運行。

(5) GGH堵塞是影響電廠脫硫裝置可用率的最主要因素之一，同時也對系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性和安全性產(chǎn)生明顯影響。目前大部分電廠GGH的吹灰壓力偏低，只有0.6MPa左右，應盡快采取措施將其提高至1MPa左右，并最好采用蒸汽吹灰。另外，還應提高吹灰頻率并按時用高壓水沖洗。

(6) 石灰石漿液制備要保證質量。首先要保證石灰石質量，控制雜質含量。同時，加入球磨機的石灰石量不能超過球磨機的設計處理量，石灰石和水的比例不能超過設計值，否則，無法保證石灰石漿液的顆粒度，使大顆粒的石灰石加速對管道和泵的磨蝕，以及產(chǎn)生更多的堵塞現(xiàn)象。

(7) 提高廢水處理系統(tǒng)的處理效果，配備專門的運行和維護人員，提高運行管理水平，使廢水系統(tǒng)運行達到設計要求。

在運行過程中，應盡量降低廢水的固含量，使其小于4%，否則容易堵塞管道，并增加藥品的消耗量。加強對石灰乳加藥系統(tǒng)和石灰乳管道的沖洗，防止管道堵塞。廢水系統(tǒng)運行狀況差的一個重要的原因是由于pH計測量不準確，因此應該加強pH計沖洗和校核。

(8) 健全化學分析制度。目前許多火電廠FGD系統(tǒng)化學分析制度不健全、不完善，使得運行人員無法根據(jù)化驗結果了解脫硫運行狀況，無法及時調整運行工況，造成脫硫裝置運行時出現(xiàn)許多問題，因此應加強對脫硫裝置的化驗工作。日?；瀮?nèi)容主要包括石灰石成分和顆粒度分析，以及吸收塔漿液和石膏成分分析。

6 結束語

隨著石灰石/石膏法脫硫裝置在國內(nèi)大范圍、長時間的使用，其工藝和設備裝置暴露出越來越多的問題。如何安全高效運行脫硫系統(tǒng)，令許多火電廠運行部門感到棘手。但是，隨著國家環(huán)保政策的逐漸深入，在火電廠、環(huán)保部門、脫硫公司等的共同努力下，在吸收國內(nèi)外火電廠石灰石/石膏法脫硫裝置成功運行的經(jīng)驗基礎上，火電廠的石灰石/石膏法脫硫裝置一定能夠安全、穩(wěn)定、持久地運行。

2009-11-10)