脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性提升的策略及實踐

王華冬，海玥，毛海岫，王滿倉

(大唐國際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性提升的策略及實踐

王華冬，海玥，毛海岫，王滿倉

(大唐國際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

在石灰石濕法脫硫工藝中，漿液供給系統(tǒng)是整個脫硫系統(tǒng)中重要的組成部分。該系統(tǒng)向FGD吸收塔提供石灰石漿液，其穩(wěn)定性直接影響到脫硫系統(tǒng)的安全運行。分析了影響高井熱電廠脫硫漿液供給系統(tǒng)安全運行的各個因素，研究提高其穩(wěn)定性的技術(shù)改造方案，實施最佳方案并對方案實施的效果進行評估。為提升脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性找出了新的思路和方法。

漿液供給系統(tǒng);穩(wěn)定性;優(yōu)化改造;實踐

0 引言

隨著環(huán)境保護問題越來越受到重視，控制火電廠污染排放指標(biāo)的脫硫、脫銷等系統(tǒng)的重要性也逐漸提高。脫硫系統(tǒng)的停運會給電廠帶來巨大的損失，因此提高其穩(wěn)定性的研究就顯得十分必要。北京高井熱電廠采用目前較為普遍的石灰石濕法工藝進行煙氣脫硫，共裝設(shè)3套裝置。公用系統(tǒng)包括石灰石漿液供給系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等。其中，石灰石漿液供給系統(tǒng)為吸收塔提供SO2吸收劑，是脫硫系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響整個脫硫系統(tǒng)的安全運行。

1 脫硫漿液供給系統(tǒng)的作用與布置

1.1 脫硫漿液供給系統(tǒng)的作用

在石灰石濕法脫硫工藝中，漿液供給系統(tǒng)將石灰石料制成石灰石漿液，并為吸收塔持續(xù)提供合格、均勻的漿液，是脫硫系統(tǒng)中重要的組成部分。漿液供給系統(tǒng)一旦停止提供石灰石漿液，將造成整個脫硫系統(tǒng)被迫停運;漿液供給系統(tǒng)無法提供合格、均勻的石灰石漿液，也將嚴重影響系統(tǒng)的脫硫效率。因此，漿液供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性制約著煙氣的脫硫效率，同時也維系著整個脫硫系統(tǒng)的安全運行。

1.2 脫硫漿液供給系統(tǒng)的布置

石灰石漿液供給系統(tǒng)主要的功能是漿液制備、漿液儲存、漿液輸送等。石灰石料在濕式球磨機內(nèi)加入適當(dāng)比例的水研磨后，制成石灰石漿液，然后逐級通過漿液循環(huán)箱、漿液旋流器、漿液分配器等設(shè)備后進入石灰石漿液貯存箱，再通過漿液給料泵供給FGD吸收塔參與煙氣脫硫反應(yīng)。高井熱電廠的脫硫漿液供給系統(tǒng)，作為脫硫公用系統(tǒng)，布置方式采用了目前較為普遍的布置形式:濕式球磨機→球磨機漿液循環(huán)箱→球磨機漿液循環(huán)泵→制漿旋流器→球磨機漿液分配器→石灰石漿液貯存箱→漿液給料泵→FGD。

2 影響脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素

在高井熱電廠脫硫系統(tǒng)運行的過程中，經(jīng)過長期觀察和設(shè)備分析發(fā)現(xiàn)，石灰石漿液從漿液貯存箱出口管到進入吸收塔前的這部分漿液供給系統(tǒng)存在一些影響穩(wěn)定性的因素。這些因素降低了設(shè)備運行的可靠性，極有可能造成重大的安全事故。

2.1 漿液貯存箱的唯一性對系統(tǒng)供漿構(gòu)成威脅

石灰石漿液貯存箱的功能是儲存制備好的漿液，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，箱體容積為180m3，內(nèi)部貯存漿液固體濃度為30%左右，系統(tǒng)正常運行情況下，石灰石漿液貯存箱液位保持在4.0～6.5m。箱體內(nèi)壁尤其是液位6.5m以下部分的防腐層易磨損、脫落。如果失去防腐層保護，碳鋼箱壁將直接與漿液接觸磨損并發(fā)生氧化，極易造成罐體上的漏點。當(dāng)罐體發(fā)生裂紋、砂眼等缺陷導(dǎo)致漿液泄漏而無法維持運行時，一般意義上的焊補是不能作為附有襯膠材質(zhì)容器的檢修手段的，必須先將石灰石漿液貯存箱解列退出運行并清空沖洗，再進行檢修。但整個脫硫系統(tǒng)僅設(shè)有1臺石灰石漿液貯存箱，解列石灰石漿液貯存箱就意味著停止全部脫硫設(shè)備的吸收劑供給，脫硫過程將無法進行，全廠脫硫系統(tǒng)要全部停運。這一問題如果不得到解決，隨著設(shè)備長期使用和不斷老化，將嚴重威脅脫硫系統(tǒng)的安全和可靠性。

2.2 攪拌器長期運行對系統(tǒng)供漿構(gòu)成潛在隱患

為了防止?jié){液在貯存箱內(nèi)沉淀凝結(jié)，石灰石漿液貯存箱的箱體頂部安裝有1臺頂進式攪拌器，其垂直攪拌臂轉(zhuǎn)速為50.5rqm。在該攪拌器的作用下，箱體內(nèi)的漿液不斷流動。石灰石漿液貯存箱頂部立式攪拌器長期處于運行狀態(tài)，得不到較好的維護及檢修。因此，當(dāng)頂進式攪拌器損壞或發(fā)生電氣回路故障無法在短時間內(nèi)消除缺陷時，石灰石漿液貯存箱將失去攪拌措施，內(nèi)存的漿液會迅速發(fā)生沉淀凝固，石灰石漿液給料泵無法排出漿液，給料管段堵塞，最終導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)停運。

2.3 漿液給料泵的布置對系統(tǒng)穩(wěn)定供漿不利

脫硫漿液供給系統(tǒng)中，石灰石漿液給料泵共有4臺，正常運行時為三運一備，其中除B泵作為備用泵外，其他D、A、C 泵均為工作泵，分別通往1、2、3號FGD。當(dāng)其中1臺工作泵發(fā)生故障或檢修停運時，可啟用備用泵維持吸收塔供漿，但如果此時備用泵也出現(xiàn)故障，造成2臺給料泵同時不能運行，就會中斷該塔漿液供給，直接造成故障工作泵相對應(yīng)的FGD吸收塔退出運行。

2.4 閥門設(shè)計對系統(tǒng)穩(wěn)定供漿產(chǎn)生負面影響

石灰石漿液給料泵入口門發(fā)生任一閥門損壞時，檢修更換閥門均需要退出石灰石漿液貯存箱運行并清空漿液貯存箱，在不影響運行的前提下無法進行檢修。這意味著整個脫硫系統(tǒng)都會無法進行工作，產(chǎn)生的后果是十分致命的。

通過以上分析不難看出，不論石灰石漿液貯存箱泄漏、攪拌器損壞、給料泵故障或閥門損壞，都不是難以解決的復(fù)雜問題。然而，從整個脫硫系統(tǒng)的宏觀角度來看，由于漿液供給系統(tǒng)從存儲設(shè)備到各吸收塔的路線是唯一的，因此上述缺陷一經(jīng)發(fā)生都會造成漿液供給的中斷，使得系統(tǒng)被迫停運。如果不及時采取措施對漿液供給系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，造成的損失和后果都是十分嚴重的。

3 提高脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法

3.1 提高脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法論證

針對上述影響脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，筆者開始研究切實可行的解決辦法，在綜合考慮了改造效果、工程造價、施工難度、工期長短、檢修維護等各方面的因素之后，提出了以下四項脫硫系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。

3.1.1 增加備用漿液貯存箱

在原有石灰石漿液貯存箱旁邊新建1個備用漿液貯存箱及漿液給料泵，也就是為石灰石漿液的供給增加了一條新的通道，這樣做完全解決上述問題，能夠較好的提高漿液供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，這一方案在理論上雖然可行，但新建備用漿液貯存箱需要大量的資金投入，還要有適合的建設(shè)場地，工程較大，可行性相對較差。

3.1.2 準(zhǔn)備漿液貯存箱攪拌器備件

準(zhǔn)備1套新攪拌器，與原石灰石漿液箱攪拌器的配置參數(shù)相同，用于在發(fā)生攪拌器故障或需要檢修時及時更換。此項方案可以提高石灰石漿液貯存箱的穩(wěn)定性，且簡單易行。但只能解決前面所述的問題之一，而且當(dāng)石灰石漿液貯存箱攪拌器拆舊裝新的時間段內(nèi)，石灰石漿液在箱內(nèi)失去攪拌會引起沉淀積聚，也會導(dǎo)致漿液中斷供給。方案實施后漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性提升的效果并不顯著。

3.1.3 增加新的漿液給料泵

在石灰石漿液貯存箱處安裝新的備用給料泵，此方案雖然在出現(xiàn)工作漿液給料泵故障時能迅速切換備用泵投入，但同樣無法解決漿液貯存箱泄漏或攪拌器故障時的供漿中斷問題。因此，該方案也不能達到優(yōu)化改造的預(yù)期效果。

3.1.4 將制備好的漿液引入溢流箱

我們利用溢流箱代替漿液貯存箱，通過溢流泵代替漿液給料泵將石灰石漿液打入吸收塔。即在石灰石漿液分配器至溢流箱的位置接1根管道，利用空間落差，依靠重力自流使?jié){液從分配器流入溢流箱。如果發(fā)生了前面所述的缺陷，可以暫時關(guān)閉原有的漿液供給路線進行檢修，而讓石灰石漿液改走溢流箱進入吸收塔進行脫硫反應(yīng)，這一方案可以較好的解決上述全部問題，且不需要安裝新的攪拌器或給料泵等設(shè)備，方案可行性很強。

3.2 提高脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法選擇

理論分析表明，前面所提出的四項方案中，漿液引入溢流箱這一方案是最為簡單可行的。然而，改造后的效果是否和預(yù)期一致，不能夠完全肯定，因此又進一步對漿液供給系統(tǒng)中的設(shè)備和溢流設(shè)備進行了比較，溢流泵流量為89.17m3/h，漿液給料泵流量為29.88m3/h，溢流泵流量大于漿液給料泵流量。溢流箱、防腐材料均為玻璃鱗片樹脂，常溫、常壓。從上述設(shè)備參數(shù)比較的結(jié)果可知，溢流泵的流量大于漿液給料泵的流量，溢流箱與漿液貯存箱的材質(zhì)和使用條件完全相同。說明漿液溢流泵和溢流箱具備暫時充當(dāng)漿液供給系統(tǒng)的能力。因此，決定選擇石灰石漿液引入溢流箱這一方案進行技術(shù)改造。

4 脫硫漿液供給系統(tǒng)優(yōu)化改造

4.1 方案的實施

采用漿液引入溢流箱方案對高井熱電廠脫硫漿液供給系統(tǒng)進行改造。在兩根石灰石漿液分配器出口A、B管道上分別接出一根與原管徑材質(zhì)相同的分支管道，匯入一根母管后分別接入到1、2、3號溢流箱入口，為防止?jié){液積聚降低流通面積，我們盡量減少彎頭的使用，并在下列位置加裝相應(yīng)閥門:石灰石漿液分配器至溢流箱入口門A、B;石灰石漿液貯存箱入口門A、B;1號溢流箱入口門、2號溢流箱入口門、3號溢流箱入口門。

加裝新管道及閥門之后，若發(fā)生石灰石漿液貯存箱(包括攪拌器)、給料泵及閥門故障時，可先將分配器至溢流箱入口門A、B開啟，然后關(guān)閉石灰石漿液貯存箱入口門A、B，使?jié){液流經(jīng)溢流箱后進入FGD吸收塔，確保脫硫系統(tǒng)正常運行。在關(guān)閉石灰石漿液貯存箱入口門和給料泵出口門后，可將石灰石漿液貯存箱與FGD系統(tǒng)解列，將漿液排出并進行沖洗，并可以實施其他檢修工作。

4.2 效果綜合評估

高井熱電廠脫硫漿液供給系統(tǒng)優(yōu)化改造之后，經(jīng)過試運和系統(tǒng)一段時間的運行后，從總體上看改造的效果很好，完全消除了前面所述的諸多不利因素，有效提高了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？煽啃苑矫妫瑢嵺`證明石灰石漿液以自流的形式經(jīng)新安裝管道經(jīng)由溢流箱進入吸收塔的漿液供給方式對整個脫硫系統(tǒng)影響較小，且能保證脫硫效率，系統(tǒng)可靠性能夠得到較好的保證。

穩(wěn)定性方面，優(yōu)化改造后的脫硫漿液供給系統(tǒng)開辟了一條備用漿液供給路徑，大大提高了漿液供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在漿液貯存箱、給料泵等設(shè)備停運進行檢修時，依然可以保證漿液持續(xù)供給，滿足吸收塔的脫硫需要。

經(jīng)濟性方面，采用漿液引入溢流箱的方案施工規(guī)模小，投入小，從而節(jié)省了成本。改造后，漿液貯存箱、給料泵等設(shè)備的檢修無需停運整個脫硫系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。此外，漿液供給系統(tǒng)可以定期進行檢修和維護，減少了由于設(shè)備長期運行產(chǎn)生的老化現(xiàn)象，保證了較高的脫硫效率，促進脫硫系統(tǒng)高效經(jīng)濟運行。

5 結(jié)語

漿液供給系統(tǒng)是石灰石濕法脫硫系統(tǒng)中的重要組成部分，漿液供給路徑的唯一性會降低脫硫系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，必須及時進行治理。提高脫硫漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性的方式有很多種，應(yīng)該根據(jù)實際情況綜合評估選擇最適合改造方案。實踐證明，將石灰石漿液引入溢流箱可以為脫硫系統(tǒng)開辟了一條新的漿液供給路徑，方案簡單易行、投入小，對漿液供給系統(tǒng)穩(wěn)定性提升很有幫助，是一種值得借鑒的優(yōu)化改造方式。

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Strategies and design practice for improving stability of slurry supply system

Slurry supply system is an important component in the limestone wet FGD process.This system provides limestone slurry for desulfurization absorbing tower continuously，and its stability has a direct impact on the safe operation of the whole desulfurization system.The safe operation impact factors of the slurry supply system in Gaojing Thermal Power Plant are analyzed，feasibility study to improve its stability is researched，and the design practice and evaluation of the best scheme are given.The reasult provides new thoughts and methods to increase the stability of slurry supply system.

slurry supply system;stability;optimal retrofit;practice

X701.3

B

1674－8069(2012)03－041－03

2012-01-07;

2012-04-20

王華冬(1970-)，男，工程師，長期從事脫硫技術(shù)監(jiān)督及設(shè)備管理工作。E－mail:whd1970@163.com