600 MW機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化

孫普春，尹民權(quán)

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)三期2×600 MW機(jī)組煙氣脫硫工程采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝，自2006年投產(chǎn)以來，脫硫成本較高，電耗率高達(dá)1.65%，經(jīng)過4年的優(yōu)化調(diào)整試驗，到2010年年底完成脫硫電耗率為1.37%。在確保脫硫系統(tǒng)安全、環(huán)保達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益是實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的需要，因此，在運行管理制度和設(shè)備方式優(yōu)化調(diào)整方面做細(xì)致的工作顯得尤為重要。

1 脫硫運行方式的優(yōu)化

鄒縣電廠三期工程石灰石－石膏濕法FGD裝置的運行成本費用(主要包括電費(C1)、脫硫劑費用(C2)、水費(C3)、蒸汽費(C4))與運行工況緊密相關(guān);此外，F(xiàn)GD裝置的運行方式還會影響SO2的排污繳費(C5)和石膏銷售收入(C6);將影響脫硫運行方式的這些因素累加起來，稱為相對生產(chǎn)成本(C)，C=C1+C2+C3+C4+C5－ C6。

運行優(yōu)化的準(zhǔn)則就是根據(jù)各自的運行標(biāo)準(zhǔn)，以脫硫相對生產(chǎn)成本(C)最低為目標(biāo)，針對負(fù)荷、燃料和脫硫劑的不同情況，找到最優(yōu)的運行方式。運行成本直接與電耗、粉耗、水耗相關(guān)，脫硫系統(tǒng)中最大的耗電設(shè)備是脫硫風(fēng)機(jī)，其次是漿液循環(huán)泵，運行優(yōu)化的核心是降低煙氣系統(tǒng)的阻力和提高增壓風(fēng)機(jī)在變負(fù)荷時的效率。

1.1 延緩GGH差壓升高的間隔時間

由文獻(xiàn)［1］可知，采用石灰石－石膏濕法脫硫系統(tǒng)+回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器(GGH)的電站，GGH堵塞是常見問題。在德國建設(shè)的FGD系統(tǒng)90%安裝了回轉(zhuǎn)式GGH，幾乎所有的GGH在運行過程中都出現(xiàn)了堵塞。在國內(nèi)五大發(fā)電公司中脫硫系統(tǒng)安裝GGH的電廠，也存在著GGH堵塞的問題。通過取樣分析可知，結(jié)垢物的成分主要是 CaSO4。造成GGH堵塞的主要原因是:回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器中的煙氣在酸露點溫度以下運行，酸和霧氣形成了腐蝕和容易堵塞的環(huán)境，CaSO4干燥結(jié)垢后變成非常堅硬的結(jié)晶狀物體，附著在傳熱元件上很難清洗，即使用50.0～70.0 MPa的高壓水進(jìn)行清洗，蓄熱元件的搪瓷結(jié)構(gòu)上仍然掛有較多的硬垢，殘留的硬垢在運行后更容易沾污煙氣中的漿液顆粒，使得GGH堵塞的間隔時間變得越來越短，而且清洗后GGH差壓仍然較高。對GGH離線清洗一般是在機(jī)組不停運的情況下進(jìn)行，受系統(tǒng)隔離情況的影響，在高負(fù)荷時系統(tǒng)內(nèi)充斥硫化物，對人員的身體損害極大，嚴(yán)重影響內(nèi)部離線清洗的時間，只有利用夜間低負(fù)荷(一般在65%的BMCR工況下)時才可以進(jìn)入內(nèi)部工作，故清洗時間較長且影響脫硫系統(tǒng)投運率。所以，如何延緩脫硫GGH差壓升高的時間間隔成為重要的課題。

1.1.1 FGD系統(tǒng)中的結(jié)垢形式

FGD系統(tǒng)中有3種結(jié)垢形式:一是灰垢;二是石膏垢;三是當(dāng)漿液中亞硫酸鈣濃度較高時，會與硫酸鈣同時結(jié)晶析出，形成2種物質(zhì)的混合結(jié)晶垢。

1.1.2 正常吹掃注意事項

保證壓縮空氣噴嘴和高壓水噴嘴干凈、無堵塞，高壓沖洗水源水質(zhì)合格。正常吹掃介質(zhì)為壓縮空氣時，對壓縮空氣的基本要求:壓力，(600±50)kPa;水的質(zhì)量濃度，＜4g/m3;油的質(zhì)量濃度，＜0.5 mg/m3。保證除霧器就地壓力不低于0.2 MPa，沖洗水流量正常。

1.1.3 GGH堵塞判斷及吹掃方法

堵塞物通常在冷端的換熱元件端面先開始凝結(jié)，一旦冷凝物逐漸增加而結(jié)成很硬的污垢，用正常的吹掃方法很難將沉積物清洗。換熱元件表面污垢凝結(jié)程度可以通過仔細(xì)觀察轉(zhuǎn)子冷端和熱端之間的壓差值及變化趨勢來判斷。壓差值與鍋爐負(fù)荷、煙氣流量及煙氣中的灰塵含量等條件有密切關(guān)系，所以，必須在相同的條件下檢查壓差值，根據(jù)其同等條件下的變化情況來判斷換熱元件的污垢凝結(jié)程度。GGH正常吹掃介質(zhì)為壓縮空氣或蒸汽，吹掃頻率為4 h一次。連續(xù)觀察壓差值的變化情況，若發(fā)現(xiàn)換熱元件的污垢逐漸遞增，能較早地做出判斷。污垢剛開始冷凝時，會時慢時快地連續(xù)增加，一段時間后會快速增加。如果在滿負(fù)荷運行時壓差值超過設(shè)計值50%左右，用壓縮空氣清掃GGH已經(jīng)沒有作用，此時必須用高壓水清洗系統(tǒng)來吹掃沉積物，從而降低壓差值。

1.1.4 高壓水清洗步驟

用壓縮空氣或蒸汽連續(xù)吹掃幾次來降低壓差值，沒有明顯的效果，在鍋爐負(fù)荷相同時壓差沒有明顯下降，此時就必須使用高壓水在線清洗。在高壓水清洗過程中，要不斷監(jiān)視壓差值、高壓泵出口側(cè)壓力的變化。如果停機(jī)或退出脫硫，檢查高壓水沖洗的效果，在吹掃前首先觀察換熱元件的狀態(tài)，高壓水吹掃結(jié)束后再檢查吹掃效果(吹掃前、后拍照片做比較)。

如果換熱元件上的污垢很硬且堵塞很嚴(yán)重時，在高壓水沖洗前先用低壓水清洗，效果會好些(只能在裝置停機(jī)時使用)，這與凝結(jié)污垢的化學(xué)成分有一定關(guān)系;然后用高壓水連續(xù)清洗冷端幾次(3到4次)，最后清洗熱端1次。高壓水沖洗結(jié)束后，最好的方法是用空氣在煙道中自然流通來吹干GGH，然后再通入煙氣。如果裝置長時間停運(如檢修)，要用高壓水仔細(xì)清洗換熱元件，然后用低壓水將殘余的硫黃及腐蝕物吹掃干凈，最后通過觀察吹掃后排放的臟水并分析水的pH值(pH值應(yīng)大于6)來檢查清洗效果。清洗結(jié)束后，要始終保持GGH干燥，防止轉(zhuǎn)子及換熱元件被腐蝕。當(dāng)離線沖洗后GGH差壓仍然較高時，將換熱片全部拆下，用蒸汽加熱的水浸泡和硫酸鹽專用清洗劑浸泡清洗，可徹底將GGH換熱片清洗干凈。

1.1.5 運行過程中調(diào)整措施及重要控制參數(shù)

在脫硫系統(tǒng)啟動時，啟動漿液循環(huán)泵后盡快啟動增壓風(fēng)機(jī)，以防止吸收塔內(nèi)的漿液飄入GGH。在每次啟動脫硫系統(tǒng)后，盡快使用高壓水沖洗GGH一次，防止飄落在換熱元件上的漿液凝固而黏附在換熱元件上。在脫硫系統(tǒng)退出運行后及時投運高壓水沖洗，投運高壓水系統(tǒng)時，GGH主(輔)電機(jī)選擇低速運行。要及時按規(guī)定程序?qū)ΤF器進(jìn)行沖洗:若遇吸收塔液位低需要補(bǔ)水時，應(yīng)優(yōu)先選用除霧器沖洗的方式對吸收塔進(jìn)行補(bǔ)水;除霧器前、后壓差超過150 Pa時，應(yīng)適當(dāng)增加除霧器沖洗程序運行次數(shù);若因脫硫系統(tǒng)水平衡破壞造成吸收塔液位高無法沖洗時，應(yīng)采取措施保證除霧器沖洗時間間隔不超過2 h。運行中控制吸收塔液位為 9.1 ～9.5 m，Cl－的質(zhì)量濃度在5000 mg/L以下，吸收塔漿液的質(zhì)量濃度為1080 ～1120 kg/m3，pH 值為5.0 ～5.4，除霧器差壓在150 Pa以下，電除塵器出口灰塵質(zhì)量濃度≤50 mg/m3。

1.2 增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的調(diào)整

采用增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)為串聯(lián)運行方式，2臺風(fēng)機(jī)共同克服鍋爐煙氣系統(tǒng)和脫硫煙氣的阻力。要避免出現(xiàn)一臺風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運行，而另一臺風(fēng)機(jī)在低效區(qū)運行的情況。在機(jī)組和脫硫系統(tǒng)安全運行的前提下，應(yīng)通過試驗找出2臺風(fēng)機(jī)最節(jié)能的聯(lián)合運行方式，使增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)電流之和最小。600 MW機(jī)組脫硫試驗數(shù)據(jù)見表1。

#5回轉(zhuǎn)式GGH是在此次大修中剛剛更換的，差壓較小;#6回轉(zhuǎn)式GGH 2006年投運以來未更換過，差壓較高。隨著機(jī)組長期運行，受系統(tǒng)阻力增加(電除塵器阻力、脫硫GGH差壓等)、煤質(zhì)變化等因素的影響，增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值會變化(見表2)，理論上增壓風(fēng)機(jī)負(fù)壓值向零靠近，節(jié)能效果最佳。

表1 600 MW機(jī)組脫硫試驗數(shù)據(jù)

表2 #5，#6鍋爐增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓最佳值

1.3 漿液循環(huán)泵運行方式的優(yōu)化

設(shè)計3臺漿液循環(huán)泵，當(dāng)入口二氧化硫質(zhì)量濃度≤2500 mg/m3時，低負(fù)荷段運行2臺漿液循環(huán)泵即可滿足環(huán)保要求;當(dāng)入口二氧化硫質(zhì)量濃度＞2500 mg/m3且負(fù)荷較高時，必須開啟3臺漿液循環(huán)泵方可滿足環(huán)保要求。

2 運行“五值”指標(biāo)競賽管理

近年來，對脫硫運行方式節(jié)能優(yōu)化采取了強(qiáng)有力的措施，管理人員積極跟蹤分管的各項異常指標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場工作實際，在保證安全、環(huán)保達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過探索，對脫硫運行方式專門制訂了操作措施。建立節(jié)能減排管理體系，明確人員責(zé)任和崗位職責(zé)，把指標(biāo)和壓力分解到班組，以周指標(biāo)的完成來確保月度指標(biāo)的完成，以月度指標(biāo)的完成來確保年度指標(biāo)的完成。充分利用實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)，對脫硫耗電率、石灰石供漿率、耗水率進(jìn)行統(tǒng)計分析匯總，按得分高低對班組進(jìn)行排名并在月度獎懲時兌現(xiàn)，以提高職工的節(jié)能意識，管理人員定期檢查各班組落實情況，做到閉環(huán)管理，提高了脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)束語

近年來，鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化運行備受關(guān)注，在確保安全、環(huán)保達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)運行管理和脫硫設(shè)備運行方式優(yōu)化，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］周至祥，段建中，薛建明.濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)全程控制指導(dǎo)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2009.