1000MW機組濕法煙氣脫硫系統(tǒng)調(diào)試

梁 川，孫 昕

(東北電力科學研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006)

國華綏中發(fā)電廠3號機組為東北地區(qū)首臺1 000 MW機組，煙氣脫硫工程采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝。機組于2010年2月與主機同步通過168 h試運。石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上采用最多、最成熟的一項脫硫技術(shù)。主要特點是脫硫率高、煙氣處理能力強、煤質(zhì)適應(yīng)面寬，且吸收劑石灰石價廉易得。近幾年，我國越來越多的電廠脫硫裝置投入運行，在濕法脫硫方面的技術(shù)總結(jié)及消化上取得了長足的進步，并已在1 000 MW發(fā)電機組脫硫項目上成功應(yīng)用。本文主要通過對綏中電廠3號機組脫硫項目的調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行初步分析和探討。

1 脫硫系統(tǒng)

1.1 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 脫硫系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

1.2 石灰石漿液制備系統(tǒng)

主要由石灰石卸料斗、電磁振動給料機、波紋擋邊皮帶機、石灰石儲倉、皮帶稱重給料機、濕式球磨機、磨機漿液泵、磨機旋流站、石灰石漿液箱、石灰石漿液泵、攪拌器等設(shè)備組成。

1.3 煙氣系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)配2臺靜葉可調(diào)軸流風機。風機布置在每座吸收塔前的煙道上，不設(shè)GGH。在引風機出口水平煙道上設(shè)置了旁路擋板門。配備6套“0”泄漏煙氣擋板，所有擋板都均有密封空氣系統(tǒng)。密封空氣系統(tǒng)將密封空氣導入關(guān)閉擋板的葉片間，阻斷擋板兩側(cè)煙氣流通，保證“0”泄漏。

1.4 SO2吸收系統(tǒng)

SO2吸收系統(tǒng)采用單元制設(shè)置。主要設(shè)備包括吸收塔 (包含噴淋層、除霧器)、漿液循環(huán)泵、氧化風機、石膏排出泵等。每座吸收塔內(nèi)設(shè)四層噴淋層，每座吸收塔配4臺循環(huán)漿液泵，上部由4層噴淋層和兩級除霧器組成。吸收塔直徑為19.5 m，總高度約為40 m。每套FGD裝置的吸收塔設(shè)3臺氧化風機，2運1備。

1.5 石膏脫水系統(tǒng)

脫硫系統(tǒng)額定工況下的石膏產(chǎn)量為16.5 t/h。每臺脫硫設(shè)備設(shè)置1臺石膏旋流站。每臺石膏脫水機出力按2臺機組石膏總產(chǎn)量的75%考慮。2臺石膏脫水機互為備用。

1.6 性能保證值

額定工況下燃燒設(shè)計煤種時SO2脫除率不低于95%;石灰石消耗不超過9.35 t/h;石灰石粒徑要求 (濕磨出口)90%通過325目;石膏品質(zhì)要求游離水不高于10%;石膏純度不低于90%;Ca-CO3含量低于3%;CaSO3·1/2H2O含量低于1%。

2 脫硫系統(tǒng)調(diào)試

通過調(diào)試，綏中電廠3號機組脫硫裝置各設(shè)備均能正常運行，系統(tǒng)各性能參數(shù)基本達到設(shè)計要求。下面就脫硫系統(tǒng)168 h整套啟動前調(diào)試中的一些問題進行探討。

2.1 旁路擋板關(guān)閉

脫硫煙氣系統(tǒng)的啟停及運行控制對發(fā)電機組鍋爐的爐膛壓力有直接影響，控制不當可能造成主機的事故跳閘，國內(nèi)曾出現(xiàn)過類似事故。在調(diào)試過程中一定要將FGD煙氣系統(tǒng)的順啟與順停步序設(shè)定得當，調(diào)整好增壓風機入口導葉的閉環(huán)控制特性，并進行冷態(tài)調(diào)整試驗，避免在熱態(tài)運行過程中影響發(fā)電機組的運行安全性。

3號機組脫硫煙氣系統(tǒng)正常運行的操作:2臺增壓風機啟動后，靜葉開度30%左右，保持增壓風機入口負壓－200 Pa，投入風機自動，關(guān)閉旁路擋板，維持風機入口壓力和鍋爐壓力穩(wěn)定。

調(diào)試中發(fā)現(xiàn)3號機組煙囪的自拔力較大，在增壓風機停運時，煙氣全部通過旁路時引風機出口的風壓為－500～600 Pa。如果此時增壓風機投入自動，將導致靜葉自動關(guān)閉。因此，在關(guān)旁路擋板時增壓風機導葉入口壓力調(diào)整到－500 Pa，維持風機入口壓力，增壓風機抽力在旁路擋板關(guān)閉的過程中維持在一個平衡狀態(tài)，盡量保證入口風壓與增壓風機啟動前一致，這樣不會對鍋爐運行造成影響，也不會使引風機隨同調(diào)整，增壓風機的導葉以此為依據(jù)自動調(diào)整開度。旁路關(guān)閉后保持增壓風機入口負壓－200 Pa。旁路擋板關(guān)閉的速度應(yīng)緩慢進行 (尤其是關(guān)最后20%)，目的是避免增壓風機入口風壓出現(xiàn)急劇變化，同時給增壓風機留足夠時間調(diào)整導葉開度。如果關(guān)閉速度過快可能造成增壓風機導葉開度調(diào)整跟不上入口風壓的變化，對鍋爐爐膛壓力產(chǎn)生擾動。

當系統(tǒng)出現(xiàn)問題旁路快開時，應(yīng)立即將增壓風機自動退出，手動調(diào)整靜葉開度30%保持穩(wěn)定運行，否則由于風機入口壓力為－500 Pa導致風機靜葉將完全關(guān)閉。

2.2 吸收塔溢流

脫硫裝置運行過程中吸收塔溢流為較為普遍的問題。在3號機組脫硫系統(tǒng)試運行期間，也曾發(fā)生過吸收塔漿液大量溢流的現(xiàn)象，現(xiàn)場查看時發(fā)現(xiàn)吸收塔溢流管大量流出漿液，地溝也充滿漿液，溢流時地坑液位迅速上升，2臺地坑泵啟動仍無法及時排出溢流漿液。

出現(xiàn)溢流的主要原因為虹吸和虛假液位。虹吸是由于大氣壓的作用，液體從液面較高的容器通過曲管越過高處而流入液面較低容器。虛假液位是吸收塔靜態(tài)液位并未達到溢流口位置，而由于吸收塔內(nèi)漿液起泡形成了一段主要由漿液泡沫組成的虛假液位造成溢流。產(chǎn)生虛假液位的原因:煙氣含塵量偏高;石灰石MgO、有機物、Cl－含量過高;煙氣中有燃油產(chǎn)生的灰塵進入吸收塔;漿液Cl－含量高。

經(jīng)調(diào)試人員現(xiàn)場勘察、分析認為，吸收塔溢流是由于發(fā)生泡沫溢流及虹吸所致。后經(jīng)查閱設(shè)計圖紙和現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)溢流管呼吸管的安裝存在缺陷，3號吸收塔溢流管呼吸管尺寸選擇大小無法破壞真空，不能有效破壞虹吸，使溢流無法停止，直至液位降到溢流口以下造成大量跑漿。為防止類似情況的發(fā)生，應(yīng)采取以下措施。

a. 適當控制吸收塔液位，正常液位為8～10 m，維持在8 m運行，避免高液位造成漿液高過溢流管高點。

b. 改造溢流管呼吸管，選用比較大口徑管道。

c. 加強運行監(jiān)視，F(xiàn)GD無論停止還是運行都應(yīng)該認真監(jiān)視吸收塔液位，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，防止問題擴大。

預(yù)防收塔漿液起泡措施如下。

a. 加強廢水處理，降低漿液中Cl－含量。

b. 保障靜電除塵各電場正常投入，提高除塵效率。

c. 鍋爐投油運行時及時停止FGD系統(tǒng)運行，防止燃油產(chǎn)生的灰塵進入吸收塔。

d. 加強石灰石粉化驗及驗收，避免石灰石粉中MgO、有機物，Cl－含量過高。

e. 在漿液泡沫含量大時及時加入消泡劑。

2.3 磨機循環(huán)箱漿液泵機封磨損嚴重

石灰石漿液制備系統(tǒng)為全廠4臺機組脫硫公用系統(tǒng)，在3號脫硫投運前已經(jīng)運行一段時間，在停運檢查時發(fā)現(xiàn)，磨機循環(huán)箱漿液泵機封磨損很嚴重。圖1為磨機循環(huán)箱漿液泵機封使用2個月后磨損情況。因為運行工況較為惡劣，石灰石漿液濃度大等造成磨損;磨機石灰石制備系統(tǒng)達不到最佳出力，鋼球消耗量大造成磨損;石灰石的品質(zhì)較差、雜質(zhì)較多，使?jié){液中的SiO2含量偏高，加劇了磨機循環(huán)箱漿液泵的磨損。圖2為磨機漿液循環(huán)箱中掏出的沙子。

預(yù)防措施:嚴格控制石灰石來料品質(zhì)，減少石灰石帶入雜物;石灰石制備系統(tǒng)要按額定工況運行(最佳出力);按照實際鋼球裝載量的最大出力給料，切忌為平衡脫硫系統(tǒng)用漿量而減少球磨機給料量，如發(fā)現(xiàn)球磨機電流有下降趨勢及時檢查或加裝鋼球;調(diào)整磨機沉砂嘴尺寸使磨機循環(huán)量達到要求。

2.4 漿液循環(huán)泵停運后沖洗

由于石膏漿液具有易沉淀、易粘結(jié)的特性，容易造成管路堵塞，在調(diào)試過程中漿液循環(huán)泵停止后要及時沖洗。沖洗一般由順控實現(xiàn)，沖洗時間設(shè)定合理，沖洗時間過短達不到?jīng)_洗效果;沖洗時間過長浪費水資源。根據(jù)實際測定和分析，漿液循環(huán)泵停運后沖洗時間設(shè)定為60 s。

在調(diào)試期間出現(xiàn)過吸收塔漿液循環(huán)泵停止后因沖洗造成地溝漿液溢流現(xiàn)象。主要原因為漿液循環(huán)泵出口管較高，排漿出口管垂直于地溝且排量很大，造成循環(huán)泵地溝排放不及時而從地溝溢出。排漿門全開后漿液流至吸收塔地溝時液位接近上限2 m，吸收塔地坑泵無法將其快速排出可能造成地坑溢流。停止?jié){液泵時采用手動方式，將排漿電動門改為中間停止電動門。停循環(huán)泵后采取就地方式排漿，以便控制排漿流量，避免地溝溢流。

2.5 脫硫系統(tǒng)部分管路結(jié)凍

脫硫系統(tǒng)的管路只設(shè)計有管路保溫 (無管路伴熱)，由于脫硫系統(tǒng)的漿液管路、水管路都存在間歇運行，達到一定時間時將導致管路完全凍實。

對此，根據(jù)北方地區(qū)的氣候條件，所有戶外漿液管路、水管部均應(yīng)管路伴熱。在長時間停運時，有排空門的管路排空管路中的液體，無排空門應(yīng)定時手動開啟管路運行，防止管路結(jié)凍。

3 結(jié)束語

脫硫系統(tǒng)的啟停及運行控制對發(fā)電機組鍋爐爐膛壓力影響很大，控制不當可能造成鍋爐跳閘。在調(diào)試過程中一定要將FGD煙氣系統(tǒng)的順啟與順停步序設(shè)定得當，調(diào)整好增壓風機入口導葉的閉環(huán)控制。吸收塔發(fā)生溢流是一個較為普遍問題，減少溢流發(fā)生的最主要辦法是采取預(yù)防措施。漿液輸送管路停運后的沖洗很關(guān)鍵，在調(diào)試過程中應(yīng)注意保持各系統(tǒng)管道的清潔。煙氣脫硫系統(tǒng)中常見的問題是設(shè)備和管路堵塞、磨損和腐蝕泄漏，在工程設(shè)計時要充分考慮所用材料材質(zhì)特性，保證所用材料材質(zhì)滿足系統(tǒng)運行要求。

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[2]許明峰等.石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)調(diào)試出現(xiàn)的問題及分析 [J].河南電力，2008，(3):61－64.