現(xiàn)役火電機(jī)組拆除脫硫旁路擋板應(yīng)對(duì)措施研究

吳春華，許月陽(yáng)，王錚

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京 210031)

0 引言

根據(jù)國(guó)家“十二五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，“十二五”期間，SO2要實(shí)現(xiàn)減排8%的約束性指標(biāo)。目前脫硫設(shè)施占火電機(jī)組的比例超過(guò)90%，火力發(fā)電廠已基本全部安裝脫硫設(shè)施，工程減排非常有限。根據(jù)環(huán)保部“十二五”主要污染物總量減排核算細(xì)則，對(duì)于取消旁路的機(jī)組，核算期SO2排放量按旁路取消后的脫硫效率進(jìn)行核算，鼓勵(lì)取消脫硫設(shè)施煙氣旁路。環(huán)保部環(huán)辦［2009］25號(hào)文，要求對(duì)新審批的燃煤脫硫機(jī)組一律要求不得設(shè)置煙氣旁路，對(duì)五大發(fā)電集團(tuán)公司已建成運(yùn)行的脫硫設(shè)施逐步取消煙氣旁路，提高脫硫系統(tǒng)質(zhì)量。另外，根據(jù)各地方環(huán)保部門(mén)《“十二五”主要污染物總量削減目標(biāo)責(zé)任書(shū)》要求，“十二五”期間，單機(jī)容量300MW及以上燃煤機(jī)組應(yīng)按規(guī)定取消煙氣旁路。因此，現(xiàn)役火電機(jī)組拆除旁路擋板，是環(huán)保要求的必然趨勢(shì)。

當(dāng)火電機(jī)組脫硫裝置拆除旁路后，脫硫裝置與主機(jī)將成為一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)而必須同步啟停。目前脫硫設(shè)施設(shè)計(jì)保證的可用率在95%左右，所以取消旁路后，脫硫裝置可靠性低于主機(jī)的可靠性水平。同時(shí)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)鍋爐和除塵設(shè)備也會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。目前部分電廠已完成拆除脫硫旁路擋板并投入運(yùn)行，大部分電廠均準(zhǔn)備結(jié)合改造利用檢修時(shí)間拆除脫硫旁路擋板工作。

1 脫硫旁路煙道作用

在石灰石濕法煙氣脫硫工藝中，旁路煙道是指煙氣不經(jīng)過(guò)脫硫裝置，直接通往煙囪排入大氣的通道，脫硫裝置進(jìn)、出口煙道均開(kāi)口在旁路煙道上，旁路擋板門(mén)也安裝在旁路煙道上，并通過(guò)旁路擋板來(lái)實(shí)現(xiàn)100%煙氣脫硫或部分煙氣脫硫甚至停運(yùn)。脫硫旁路煙道的作用有以下幾點(diǎn)：

(1)鍋爐啟爐或低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)，煙氣走旁路，不讓含有未燃盡油污、碳粒和高濃度粉塵(鍋爐大量投油時(shí)電除塵器一般不投運(yùn))的煙氣進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)中，對(duì)脫硫系統(tǒng)設(shè)備和漿液造成污染。

(2)在進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣參數(shù)異常時(shí)，如煙氣超溫、入口壓力異常、入口粉塵濃度過(guò)高等，開(kāi)啟旁路煙道擋板門(mén)，煙氣由旁路直接進(jìn)入煙囪排放，不進(jìn)入脫硫吸收塔，保護(hù)脫硫裝置。

(3)當(dāng)脫硫系統(tǒng)設(shè)備故障無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)旁路煙氣擋板門(mén)，使脫硫系統(tǒng)退出運(yùn)行，脫硫裝置被旁路隔離，不對(duì)電廠主機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。原煙氣擋板或凈煙氣擋板關(guān)閉;漿液循環(huán)泵、攪拌器、增壓風(fēng)機(jī)等全部停止運(yùn)行。

2 拆除脫硫旁路擋板的影響及存在問(wèn)題

2.1 對(duì)機(jī)組啟停順序的影響

脫硫系統(tǒng)設(shè)有旁路時(shí)，主機(jī)啟動(dòng)與脫硫啟動(dòng)分別進(jìn)行。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)先開(kāi)啟脫硫旁路擋板，關(guān)閉FGD原煙氣和凈煙氣擋板，然后啟動(dòng)鍋爐，待點(diǎn)火完成或油槍撤出，電除塵投入后，開(kāi)啟FGD原煙氣和凈煙氣擋板啟動(dòng)脫硫系統(tǒng)，并逐步關(guān)閉旁路擋板，脫硫系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。旁路拆除后，脫硫裝置與主機(jī)將成為一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)脫硫與主機(jī)的啟動(dòng)。

2.2 對(duì)機(jī)組運(yùn)行可靠性的影響

拆除脫硫旁路后，鍋爐的煙氣任何時(shí)間都必須從脫硫系統(tǒng)經(jīng)過(guò)。因此任何能夠引起脫硫系統(tǒng)退出運(yùn)行的因素，像除塵器效率差煙塵超標(biāo)、增壓風(fēng)機(jī)跳閘、煙溫超標(biāo)、漿液循環(huán)泵全停等因素，由于沒(méi)有煙氣旁路的緩沖，都會(huì)造成鍋爐機(jī)組跳閘，對(duì)主機(jī)正常運(yùn)行的不利影響將加大。

2.3 高溫?zé)煔鈱?duì)脫硫設(shè)施的影響

脫硫吸收塔是煙氣脫硫設(shè)施的核心設(shè)備，系統(tǒng)在塔中完成了對(duì)SO2等污染物氣體的吸收。脫硫裝置入口原煙氣溫度一般在110～170℃之間，因爐型、煤種及設(shè)備狀況不同而各有差異，當(dāng)出現(xiàn)鍋爐空預(yù)器故障停運(yùn)等緊急情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煙氣溫度急劇的升高，即使此時(shí)鍋爐緊急MFT，由于無(wú)脫硫旁路，仍然會(huì)有部分高溫?zé)煔膺M(jìn)入脫硫系統(tǒng)。脫硫塔防腐層等的耐溫一般在90℃左右，煙溫過(guò)高，會(huì)損壞吸收塔設(shè)備，如噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料等，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)火災(zāi)事故。

2.4 高煤粉、煙塵對(duì)脫硫漿液的影響

對(duì)采用燃油點(diǎn)火的機(jī)組，鍋爐點(diǎn)火時(shí)，需要投油助燃，這時(shí)煙氣中會(huì)含有油霧。按投運(yùn)要求，電除塵不能投入，煙氣中的油霧和煙塵通過(guò)脫硫系統(tǒng)后，鍋爐未燃盡的油污會(huì)對(duì)吸收塔防腐層等材料產(chǎn)生溶脹，使高分子材料快速分解和脫落。同時(shí)油煙和煙塵會(huì)對(duì)脫硫塔洗滌系統(tǒng)產(chǎn)生危害，油霧和煙塵被脫硫塔洗滌下來(lái)進(jìn)入漿液系統(tǒng)，對(duì)漿液產(chǎn)生污染，危害到脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行和脫硫的效率。等離子技術(shù)發(fā)展至今，還不能使進(jìn)入鍋爐的煤粉完全燃燒，點(diǎn)火時(shí)可燃物達(dá)到40%左右。造成大量未燃盡煤粉進(jìn)入電除塵甚至脫硫吸收塔，對(duì)除塵器安全運(yùn)行造成影響，同時(shí)污染脫硫吸收漿液。

3 拆除脫硫旁路擋板應(yīng)對(duì)措施

3.1 應(yīng)對(duì)鍋爐啟動(dòng)與低負(fù)荷穩(wěn)燃投油

(1)鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中不投油或盡量少投油。目前大多數(shù)鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)階段，采用等離子體點(diǎn)火或微油點(diǎn)火技術(shù)可滿(mǎn)足要求。應(yīng)在點(diǎn)火前投入電除塵器，以防大量的灰和未燃盡碳進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)中，對(duì)GGH、除霧器、噴淋層等設(shè)備造成損害，并污染吸收塔漿液。加強(qiáng)GGH吹掃，并根據(jù)漿液和石膏品質(zhì)決定是否置換漿液。加強(qiáng)除灰的頻率，避免在電除塵器灰斗和除灰系統(tǒng)內(nèi)自燃。

(2)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃投油階段，應(yīng)盡量減少投油量和投油時(shí)間，鍋爐應(yīng)采用低負(fù)荷助燃技術(shù)，確保鍋爐啟停和運(yùn)行期間助燃油及煤粉完全燃燒，避免未燃盡油污和煤粉對(duì)除塵器和脫硫系統(tǒng)造成污染，或發(fā)生二次燃燒和堵塞。

3.2 應(yīng)對(duì)脫硫系統(tǒng)入口煙氣異常

(1)增設(shè)事故噴淋系統(tǒng)。當(dāng)吸收塔入口煙氣超溫時(shí)或GGH等設(shè)備故障時(shí)應(yīng)快速啟動(dòng)事故噴淋系統(tǒng)，使煙溫下降到正常值。當(dāng)循環(huán)泵失電時(shí)，鍋爐MFT，同時(shí)快速啟動(dòng)事故噴淋系統(tǒng)。當(dāng)事故噴淋系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，應(yīng)警惕吸收塔漿池液位。

(2)應(yīng)保證吸收塔入口煙氣粉塵含量處于正常值，高粉塵含量會(huì)對(duì)GGH、除霧器、和吸收塔漿液造成危害。當(dāng)除塵器故障時(shí)，應(yīng)立即降負(fù)荷或鍋爐MFT，除塵器短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)正常時(shí)，鍋爐MFT?？刂迫济浩焚|(zhì)，保證除塵效率，使脫硫系統(tǒng)入口粉塵濃度在設(shè)計(jì)值之內(nèi)，以免對(duì)吸收塔設(shè)備造成危害。

3.3 應(yīng)對(duì)機(jī)組可靠性下降

3.3.1 從設(shè)備選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上提高系統(tǒng)可靠性

(1)優(yōu)化吸收塔內(nèi)設(shè)備，選擇高效的除霧器，設(shè)計(jì)安全的支撐結(jié)構(gòu)，避免運(yùn)行過(guò)程中除霧器垮塌，合理布置漿液噴嘴，減少煙氣對(duì)吸收塔壁防腐層的磨損，優(yōu)化氧化空氣管道的布置，合理選擇吸收塔內(nèi)防腐材料，延長(zhǎng)防腐設(shè)施的運(yùn)行周期。

(2)脫硫系統(tǒng)不單獨(dú)設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，盡量采用引增合一方案，這樣不但減少了增壓風(fēng)機(jī)本身的故障，而且減少了增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制的故障率。

(3)為保證漿液供應(yīng)系統(tǒng)的可靠性，從石灰石漿液箱至吸收塔的供漿管道采用雙供漿管道，而且將兩臺(tái)機(jī)組的供漿管道互通，采用自動(dòng)切換方式，以提高吸收塔供漿的可靠性和供漿能力。

(4)對(duì)于腐蝕堵塞嚴(yán)重的GGH進(jìn)行改造，更換為大波紋形式換熱片，減少堵塞造成的運(yùn)行故障，延長(zhǎng)停機(jī)維護(hù)周期。

(5)新增或增容事故漿液箱，當(dāng)漿液被污染時(shí)，可通過(guò)漿液置換的方式更新部分漿液。

(6)增加關(guān)鍵設(shè)備的備品備件，如循環(huán)泵葉輪、吸收塔攪拌器、石灰石漿液箱攪拌器等;對(duì)系統(tǒng)中沒(méi)有備用而又可能影響系統(tǒng)運(yùn)行的輔助設(shè)備增加備品備件，如地坑攪拌器、地坑泵等。

(7)為防止供電中斷，同類(lèi)設(shè)備不宜連接在同一段供電母線(xiàn)上。為脫硫系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)變壓器，雙路供電，保證脫硫設(shè)備可靠運(yùn)行。

(8)將目前脫硫裝置的PLC控制系統(tǒng)更改為DCS控制系統(tǒng)，提高其可靠性。脫硫DCS和主機(jī)DCS選用性能可靠的同系列產(chǎn)品。

3.3.2 加強(qiáng)運(yùn)行管理，提高系統(tǒng)的可靠性

煙氣脫硫系統(tǒng)旁路拆除后，運(yùn)行控制重點(diǎn)要確保漿液循環(huán)泵的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，控制好原煙氣的溫度、粉塵在正常范圍內(nèi)，SO2含量盡可能在FGD的設(shè)計(jì)值內(nèi)，這樣才能確保整個(gè)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行：

(1)入爐煤控制。盡量使配煤后的入爐煤指標(biāo)(如硫分和灰分等)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)石灰石品質(zhì)控制。作為脫硫系統(tǒng)的吸收劑，石灰石品質(zhì)的優(yōu)劣與否將直接影響脫硫效率以及運(yùn)行狀況，應(yīng)對(duì)每批石灰石的品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，并嚴(yán)格控制其品質(zhì)。通常石灰石的檢測(cè)項(xiàng)目有CaCO3含量、MgCO3含量、粒徑分布和化學(xué)活性、鹽酸不溶物。CaCO3的含量越高，石灰石中的活性成分也就越高，越有利于SO2的吸收，同時(shí)可以降低石灰石的耗量，減少對(duì)漿液泵和管道的磨損。

(3)吸收塔石膏漿液品質(zhì)控制。為使脫硫系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須保證理想的石膏漿液品質(zhì)，而影響石膏漿液品質(zhì)的最重要指標(biāo)是pH值，石膏漿液的pH值是控制脫硫系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)，其次還有密度、雜質(zhì)、Cl－濃度等。

(4)嚴(yán)格執(zhí)行除霧器、GGH清洗運(yùn)行規(guī)定。加強(qiáng)GGH和除霧器吹掃及差壓監(jiān)視，及時(shí)組織差壓測(cè)點(diǎn)校驗(yàn)和疏通，加強(qiáng)在線(xiàn)沖洗，避免因GGH和除霧器堵塞導(dǎo)致脫硫停運(yùn)。

(5)運(yùn)行中加強(qiáng)吸收塔入口事故噴淋裝置的檢查，每月定期進(jìn)行手動(dòng)噴淋工作。

(6)制定脫硫旁路拆除后脫硫事故處置應(yīng)急預(yù)案，完善事故處置組織保障和技術(shù)措施，定期組織演練，防范事故的發(fā)生。

(7)脫硫系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組必須按照相同的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行運(yùn)行和檢修維護(hù)。加強(qiáng)脫硫點(diǎn)檢定修、技術(shù)監(jiān)督、運(yùn)行維護(hù)、在線(xiàn)監(jiān)控、分析診斷，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，提高設(shè)備和系統(tǒng)可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)役燃煤機(jī)組大部分煙氣脫硫裝置按環(huán)保要求必須拆除旁路煙道。拆除脫硫系統(tǒng)旁路，可從根本上解決燃煤發(fā)電企業(yè)大氣污染物直排的問(wèn)題，杜絕了機(jī)組運(yùn)行中擅自停運(yùn)脫硫裝置的可能，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫設(shè)施運(yùn)行過(guò)程的有效監(jiān)管，提高脫硫設(shè)施運(yùn)行效率。脫硫旁路煙道拆除后，脫硫裝置和主機(jī)成為串聯(lián)的生產(chǎn)系統(tǒng)，脫硫裝置必須與主機(jī)組設(shè)備按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)，對(duì)鍋爐和脫硫的檢修及運(yùn)行都提出了更高要求。只要在配套改造過(guò)程中和運(yùn)行控制管理過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，就可以避免脫硫旁路擋板拆除在機(jī)組啟停、事故工況時(shí)給燃煤機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)的負(fù)面影響，保證脫硫系統(tǒng)與主機(jī)的相當(dāng)?shù)目煽啃?，?shí)現(xiàn)脫硫裝置與主機(jī)同步、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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