火電廠脫硫檢修管理系統(tǒng)設計研究

孫志寬 閆 軍

(1. 神華國能集團有限公司，北京 100033;2. 重慶發(fā)電廠，重慶 400053)

引言

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)自上個世紀八十年代引進我國，到“十一五”期間大面積推廣應用，截止2011年，我國脫硫裝置已有4468 臺，裝機達到6.7 億千萬瓦。

隨著國家“十二五”節(jié)能減排工作的深入推進，新的火電廠大氣污染物排放標準的實施，減排監(jiān)督控制和環(huán)保核查的進一步嚴格，以及脫硫旁路擋板的鉛封或取消，脫硫設備的管理已上升到與火電廠主設備同等重要的地位。

遺憾的是目前還沒有一個針對脫硫系統(tǒng)檢修的國家標準，諸如檢修項目和質(zhì)量驗收標準等還無統(tǒng)一的規(guī)定規(guī)范，這與目前脫硫設備日益重要的地位不相適應。

目前脫硫系統(tǒng)檢修的通常做法是:隨火電廠主機設備大小修進行同級別的檢修，無明確的檢修要求，更缺乏檢修工藝要求和檢修質(zhì)量驗收標準，檢修費用則按電廠其它檢修總費用的20%～25%列支。

作者根據(jù)多年電力生產(chǎn)管理和脫硫檢修實踐，創(chuàng)造性提出了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)檢修周期、檢修項目、主要設備的檢修工藝、質(zhì)量標準要求和費用定額(另文論述)等，形成完整的石灰石—濕法煙氣脫硫系統(tǒng)檢修管理系統(tǒng)。該管理理念和成果在某發(fā)電公司通過了3年的應用實踐，對脫硫系統(tǒng)標準化管理，提高脫硫設備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行管理具有一定指導意義。

1 脫硫設備環(huán)境的特殊性

1.1 設備壽命規(guī)律

脫硫設備與機組其它設備一樣，有著自身的老化、失效及壽命規(guī)律。實踐證明大多數(shù)設備的故障率是時間的函數(shù)，典型故障曲線的形狀如圖1 所示，呈兩頭高，中間低，具有明顯的階段性，常稱之為“浴盆曲線”。“浴盆曲線”可劃分為三個階段:早期故障期，偶然故障期，嚴重故障期。

圖1 典型故障曲線

第一階段早期故障期，也稱早期失效期，指設備在開始使用時，失效率很高，但隨著產(chǎn)品工作時間的增加，失效率迅速降低，這一階段失效的原因大多是由于設計、原材料和制造過程中的缺陷造成的。為了縮短這一階段的時間，產(chǎn)品應在投入運行前進行試運轉，以便及早發(fā)現(xiàn)、修正和排除故障;或通過試驗進行篩選，剔除不合格品。

第二階段偶然故障期，也稱隨機失效期，這一階段的特點是失效率較低，且較穩(wěn)定，往往可近似看作常數(shù)，產(chǎn)品可靠性指標所描述的就是這個時期，這一時期是產(chǎn)品的良好使用階段，偶然失效主要原因是質(zhì)量缺陷、材料弱點、環(huán)境和使用不當?shù)纫蛩匾稹?/p>

第三階段耗損故障期，也稱耗損失效期，該階段的失效率隨時間的延長而急速增加，主要由磨損、疲勞、老化和耗損等原因造成。

由此可見，設備第一階段早期故障主要通過設備采購、驗收把關來規(guī)避;第二階段偶然故障通過臨時檢修來恢復;第三階段嚴重故障可通過電廠加強檢修管理，在恰當?shù)臅r機即故障期之前進行檢修，以恢復設備性能，確保系統(tǒng)設備健康。

1.2 脫硫設備特殊性

火電廠脫硫系統(tǒng)是火電廠的組成部分，石灰石/石膏濕法脫硫作為火力發(fā)電廠的環(huán)境污染治理設施，與火電廠其它生產(chǎn)設備比較，其設備所處環(huán)境具有高腐蝕、強磨損、易結構等特點。

1.2.1 設備腐蝕

腐蝕是脫硫設備的第一大顯著特征。濕法脫硫中由于煙氣溫度降低，同時凈煙氣又夾雜著水蒸氣，其中的、、Cl－等對其所接觸的部位產(chǎn)生較強的腐蝕;石灰石漿液、石膏漿液對其接觸的部位也產(chǎn)生一定的腐蝕。為此，脫硫系統(tǒng)在其相應部位都采取了防腐措施。如采用不銹鋼、合金鋼、FRP、PP、PVC 等材料，或內(nèi)襯橡膠、鱗片樹脂、玻璃鱗片、圖刷搪瓷等。這些防腐措施在一定程度上解決了腐蝕問題，但隨著時間的推移，部分防腐材料逐漸失效，如果得不到及時處理，進而演變成大面積失效，帶來泄漏等問題。實際運行中，如果管道、煙道、容器等內(nèi)部出現(xiàn)局部失效的初期往往無法發(fā)現(xiàn)，只有當出現(xiàn)了泄漏時才能發(fā)現(xiàn)。腐蝕問題是影響脫硫設備檢修的因素之一。圖2 為某廠凈煙道底部腐蝕情況，圖3 為某廠吸收塔塔壁腐蝕情況。

圖2 某廠凈煙道底部腐蝕情況

圖3 某廠吸收塔塔壁腐蝕情況

1.2.2 設備磨損

磨損是脫硫設備的又一大顯著特征。脫硫系統(tǒng)介質(zhì)主要是石灰石、石灰石漿液、石膏漿液，它們對管道、漿泵、噴嘴等設備有很大的磨損。如果防腐層被磨損失效后，漿液的腐蝕與磨損交織在一起對設備產(chǎn)生巨大的破壞作用。磨損也是影響脫硫設備檢修的因素之一。圖4 為某廠循環(huán)泵葉輪磨損情況，圖5 為某廠噴淋管磨損情況。

圖4 某廠循環(huán)泵葉輪磨損情況

圖5 某廠噴淋管磨損情況

1.2.3 設備結垢

脫硫設備由于漿液中Cl－的存在或亞硫酸鹽含量超標，其容器或管道內(nèi)壁可能結垢，嚴重時會影響設備的正常運行。結垢最嚴重的部位一般是濾液水系統(tǒng)和旋流器稀漿管道。以及一些與漿液箱、吸收塔接口管的生根接口部位。曾有多個電廠真空泵內(nèi)結垢導致真空泵皮帶損壞。由于管道結垢造成停運相應管道，進行人工疏通在脫硫系統(tǒng)的情況也時有發(fā)生。

1.2.4 設備泄漏

由于系統(tǒng)腐蝕、磨損導致設備或管道穿孔泄漏，表現(xiàn)為漏煙、漏氣(汽)、漏漿、漏粉(石灰石與石膏粉)。脫硫設備由于大量介質(zhì)是石灰石漿液或石膏漿液，一旦泄漏對系統(tǒng)環(huán)境及設備污染較大。因此治理設備泄漏也是脫硫檢修的重中之重。

1.3 濕法脫硫性能要求

濕法脫硫系統(tǒng)作為電廠環(huán)保設施，有著自身的性能要求，比如脫硫效率、排放指標、電耗指標、石灰石消耗指標、石膏品質(zhì)、工藝水消耗指標等。當系統(tǒng)運行一段時間后，某些指標或參數(shù)因為某些設備達不到要求，這就需要對相應設備進行檢修，以恢復脫硫系統(tǒng)性能。

2 檢修系統(tǒng)設計

科學的火電廠檢修管理至少應科學的確定檢修管理中6 大檢修元素，即檢修檢修周期(間隔)、檢修工期、檢修項目、檢修工藝、檢修質(zhì)量控制標準、檢修費用定額。

2.1 檢修等級

檢修等級是以脫硫系統(tǒng)檢修規(guī)模和必修項目為原則而對脫硫系統(tǒng)檢修進行的分類。作者通過國內(nèi)外脫硫系統(tǒng)運行檢修調(diào)研，結合多年的電力檢修運行管理實踐，考慮我國脫硫設備及石灰石及燃料實際情況，參照《發(fā)電企業(yè)設備檢修導則》，組織起草了某發(fā)電公司火電廠石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)檢修導則等也標準，經(jīng)過3年多的使用證明，作者確定的檢修原則、檢修等級劃分等定義是科學的。

脫硫系統(tǒng)檢修分為A、B、C 三個等級。

A 級檢修是指對脫硫系統(tǒng)進行全面的解體檢查和修理，以保持、恢復或提高設備性能。

B 級檢修是指針對脫硫系統(tǒng)某些設備存在問題，對脫硫系統(tǒng)部分設備進行解體檢查和修理。B 級檢修可根據(jù)脫硫設備狀態(tài)評估結果，有針對性地實施部分A 級檢修項目或定期滾動檢修項目。

C 級檢修是指根據(jù)設備的磨損、腐蝕、老化規(guī)律，有重點地對脫硫系統(tǒng)進行檢查、評估、修理、清掃。C級檢修可進行少量零件的更換、設備的消缺、調(diào)整、預防性試驗等作業(yè)以及實施部分A、B 級檢修項目或定期滾動檢修項目。一般說來，A、B 級檢修都需要將吸收塔排空全面檢查，進行修復。

2.2 檢修間隔

檢修間隔是指上次檢修后脫硫系統(tǒng)投運開始，至下一次檢修開始時的時間。檢修間隔的劃分要依據(jù)檢修等級分別劃分。濕法脫硫系統(tǒng)的最重要設備為脫硫增壓風機，其投運和解列為脫硫投運和解列標志，其解體檢修的工期也相對最長，因此A 級檢修間隔以增壓風機檢修間隔為標準較為合理。從國內(nèi)大量投產(chǎn)的脫硫裝置運行情況看，國際知名企業(yè)生產(chǎn)、業(yè)績可靠的增壓風機(如豪頓華公司生產(chǎn)的軸流式動葉可調(diào)增壓風機)出故障的幾率明顯低于一般增壓風機，所以對A 級檢修間隔有必要根據(jù)增壓風機類型做分別對待，以利于保證設備安全可靠并降低檢修成本。B 級檢修和C 級檢修則穿插于A級檢修間隔之間。表1 為國網(wǎng)能源開發(fā)有限公司企業(yè)標準《火電廠石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)檢修導則》中關于檢修間隔的規(guī)定，可供參考。

2.3 檢修工期

脫硫檢修工期基本等同于停機時間，指從增壓風機停運，脫硫系統(tǒng)解列到檢修工作結束，增壓風機投運的時間。檢修工期的確定也應依據(jù)檢修等級分別確定。與檢修間隔一樣，A 級檢修工期以增壓風機A 級檢修工期為基礎，加上煙氣系統(tǒng)連鎖保護試驗和脫硫系統(tǒng)恢復時間為標準工期。考慮到B 級檢修都需要將吸收塔排空全面檢查修復，B 級檢修工期以吸收塔內(nèi)部拆架、防腐修復保養(yǎng)結束和脫硫系統(tǒng)恢復時間為標準工期。動葉調(diào)節(jié)增壓風機比其它類型增壓風機多一套液壓調(diào)節(jié)機構，A級檢修工期適當增加時間，B 級檢修則無需增加。表2為某發(fā)電公司企業(yè)標準中關于檢修工期的規(guī)定，可供參考。

表1 脫硫系統(tǒng)檢修間隔

表2 脫硫系統(tǒng)檢修工期

各級檢修間隔和工期可結合主機安排，電廠在安排檢修工作時應充分考慮脫硫系統(tǒng)檢修間隔和工期，進行統(tǒng)籌合理安排。

2.4 脫硫設備檢修標準項目

脫硫檢修項目以不同系統(tǒng)不同設備為基礎，根據(jù)該設備不同檢修等級，確定標準項目。作者通過研究實踐，提出檢修項目表，本文僅以其中漿液循環(huán)泵為例列出，供參考。

2.5 檢修工藝及質(zhì)量標準要求

脫硫系統(tǒng)檢修后總體質(zhì)量驗評標準為，腐蝕部分全部修復、磨損部分達到可控范圍內(nèi)、結垢全部清理，泄漏全部消除;預期下次安排檢修前可能出故障的部分全部更換;脫硫性能達到或超過設備投產(chǎn)時性能考核指標。

對于單個設備而言，以上總體質(zhì)量標準還應分解成若干小指標，以利于過程控制，確保檢修質(zhì)量達到總體要求。作者通過研究實踐，提出脫硫主要設備的檢修工藝及質(zhì)量要求。本文僅以漿液循環(huán)泵為例列出，供參考。

表3 脫硫系統(tǒng)檢修項目參考表(節(jié)選)

表4 脫硫主要設備的檢修工藝及質(zhì)量標準(節(jié)選)

3 結 論

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)按《發(fā)電企業(yè)設備檢修導則》進行A、B、C、D 分類和檢修。為保證檢修工作的順利完成，濕法脫硫設備檢修管理應納入電廠整體檢修管理，在安全、文明、質(zhì)量、進度方面遵循電廠檢修制度。電廠在成立檢修組織機構，編制檢修進度計劃，制定安全、技術措施，落實人員、材料、備件、工具、機具，編制檢修總結報告等方面應充分考慮和體現(xiàn)脫硫設備的檢修。