火電廠脫硫GGH驅(qū)動(dòng)裝置故障維持運(yùn)行分析

侯劍雄，王勤舫

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519050）

0 引言

火電廠環(huán)保濕法脫硫系統(tǒng)中使用的回轉(zhuǎn)式煙氣—煙氣換熱器（GGH，Gas-Gas Heater），通常為垂直軸兩分倉(cāng)式結(jié)構(gòu)。由于是單臺(tái)配置，機(jī)組運(yùn)行中必須連續(xù)運(yùn)行。對(duì)實(shí)際運(yùn)行中GGH發(fā)生停運(yùn)時(shí)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的安全性進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)拆除GGH驅(qū)動(dòng)裝置后，僅靠煙氣自身的流動(dòng)可帶動(dòng)GGH連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，此運(yùn)行方式下脫硫系統(tǒng)煙溫基本恢復(fù)至正常值，脫硫系統(tǒng)可較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。拆下的驅(qū)動(dòng)裝置維修好后再回裝，整個(gè)過(guò)程無(wú)需機(jī)組停運(yùn)，避免機(jī)組停機(jī)的同時(shí)，還可減少GGH驅(qū)動(dòng)裝置備件的采購(gòu)數(shù)量［1-2］。

1 脫硫系統(tǒng)GGH簡(jiǎn)介

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司2臺(tái)600 MW火電機(jī)組環(huán)保系統(tǒng)采用AEE石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)設(shè)計(jì)。脫硫環(huán)保裝置采用一爐一塔系統(tǒng)配置，從鍋爐引風(fēng)機(jī)后的總煙道上引出的煙氣，通過(guò)GGH原煙氣側(cè)冷卻后進(jìn)入吸收塔，煙氣與來(lái)自上部5層噴淋層的漿液逆流接觸，進(jìn)行脫硫吸收反應(yīng)，脫硫后的凈煙氣經(jīng)吸收塔頂部?jī)杉?jí)除霧器+管式除霧器除去攜帶的液滴后，進(jìn)入濕式電除塵器，再經(jīng)GGH凈煙氣側(cè)重新加熱后經(jīng)煙囪排入大氣。吸收塔設(shè)計(jì)最高允許運(yùn)行溫度為180℃，每臺(tái)脫硫系統(tǒng)配置1臺(tái)GGH。環(huán)保系統(tǒng)煙氣處理工藝流程如圖1所示［3-4］。

圖1 環(huán)保系統(tǒng)煙氣處理工藝流程

GGH轉(zhuǎn)子通過(guò)減速箱由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置直接與轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸相連。驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)減速箱可提供兩種驅(qū)動(dòng)源，即主交流電機(jī)和備用交流電機(jī)。初級(jí)齒輪箱通過(guò)撓性聯(lián)軸器與一級(jí)蝸輪蝸桿減速箱相連，一級(jí)蝸輪蝸桿減速箱直接安在轉(zhuǎn)子軸上的二級(jí)蝸輪蝸桿減速箱上，而二級(jí)蝸輪蝸桿減速箱通過(guò)鎖緊盤固定在轉(zhuǎn)子軸上。二級(jí)減速箱的一側(cè)裝有扭矩臂，頂部結(jié)構(gòu)對(duì)抗扭轉(zhuǎn)臂的位移限制使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法旋轉(zhuǎn)但可以軸向上下移動(dòng)，減速箱通過(guò)油浴潤(rùn)滑。GGH的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示［5］。

從引風(fēng)機(jī)來(lái)的原煙氣從GGH底部進(jìn)入，進(jìn)入吸收塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)，從吸收塔出來(lái)經(jīng)過(guò)濕式電除塵器，再?gòu)捻斶M(jìn)入GGH，排向煙囪。GGH通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)以2.5 r／min的速度旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)熱量從原煙氣側(cè)向凈煙氣側(cè)傳遞。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流為13 A，電壓380 V，功率7.3 kW。脫硫煙氣系統(tǒng)如圖3所示。

圖2 GGH典型結(jié)構(gòu)

2 運(yùn)行中GGH停運(yùn)

2015年11月19日，3號(hào)機(jī)組脫硫GGH驅(qū)動(dòng)裝置上軸承損壞，GGH被迫停運(yùn)。GGH停運(yùn)前為600 MW負(fù)荷，鍋爐引風(fēng)機(jī)出口煙溫為130.4℃。停運(yùn)GGH后，吸收塔入口煙溫由原100.0℃上升至128.0℃，煙囪入口煙溫由原90.8℃降至57℃。GGH停運(yùn)前后的煙氣溫度趨勢(shì)如圖4所示。

圖3 脫硫煙氣系統(tǒng)

吸收塔內(nèi)設(shè)計(jì)可承受溫度為180℃，因此吸收塔仍可安全運(yùn)行，但GGH停運(yùn)期間必須每30 min人工盤動(dòng)GGH半圈。GGH停運(yùn)帶來(lái)不少弊端。首先此時(shí)煙囪排出的煙氣由無(wú)色變?yōu)榘咨麪?，煙氣排放的軌跡非常明顯，容易引發(fā)環(huán)保投訴事件。其次，此時(shí)GGH無(wú)法吹灰，應(yīng)留意其差壓的變化。第三，由于吸收塔入口溫度上升，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)水汽蒸發(fā)量增大，而由于煙囪煙氣溫度降低，導(dǎo)致煙氣帶水多的同時(shí)，水汽還容易凝結(jié)，極易造成煙囪煙道腐蝕的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致CEMS測(cè)量取樣信號(hào)管進(jìn)水而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。該電廠GGH停運(yùn)狀態(tài)實(shí)際運(yùn)行有1周左右的時(shí)間，GGH差壓無(wú)明顯上升，但出現(xiàn)過(guò)1次CEMS氧量取樣管進(jìn)水而導(dǎo)致氧量不準(zhǔn)，經(jīng)吹掃后恢復(fù)正常。

由于以上3點(diǎn)原因，GGH不宜長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，應(yīng)盡快恢復(fù)運(yùn)行。

3 GGH拆除減速箱后自轉(zhuǎn)

3.1 GGH拆除減速箱

11月25日，為防止長(zhǎng)時(shí)間不能投入GGH運(yùn)行而導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，決定將GGH驅(qū)動(dòng)裝置拆下來(lái)進(jìn)行檢修，拆除GGH驅(qū)動(dòng)裝置后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子能自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向與設(shè)計(jì)方向一致。從11月25日到12月9日的整個(gè)GGH驅(qū)動(dòng)裝置的檢修中，在機(jī)組負(fù)荷250 MW至600 MW之間變化時(shí)，GGH轉(zhuǎn)速相應(yīng)在1.5～3 r／min之間變動(dòng)，吸收塔溫度、煙囪煙氣溫度基本上升至正常值，GGH亦可正常吹灰。以350 MW工況為例，當(dāng)GGH驅(qū)動(dòng)裝置拆除，GGH重新轉(zhuǎn)動(dòng)后，煙囪出口煙溫由52.9℃上升至77.3℃，吸收塔入口煙溫由111.7℃下降至85.0℃。原GGH正常運(yùn)行時(shí)，在相同負(fù)荷之下，煙囪出口煙溫為81.9℃，吸收塔入口煙溫為81.2℃。可見兩者已十分接近，可保證脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行。GGH驅(qū)動(dòng)裝置拆除前后煙氣溫度趨勢(shì)如圖5所示。

圖4 600 MW工況下GGH停運(yùn)前后煙氣溫度趨勢(shì)

圖5 GGH驅(qū)動(dòng)裝置拆除前后煙氣溫度趨勢(shì)

3.2 煙氣對(duì)GGH受力分析

進(jìn)入或排出GGH煙氣的進(jìn)出口煙道均布置在GGH裝置的同一側(cè)，拆除驅(qū)動(dòng)裝置后，GGH處于自由狀態(tài)，進(jìn)出口煙道在將煙氣導(dǎo)入和導(dǎo)出GGH轉(zhuǎn)子換熱面時(shí)正好能形成一個(gè)在GGH轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。GGH運(yùn)行時(shí)，由于原煙氣的溫度高于凈煙氣，因此原煙氣的流速要大于凈煙氣，GGH會(huì)受到一個(gè)煙氣流過(guò)時(shí)的動(dòng)能沖擊差，GGH轉(zhuǎn)子會(huì)受到一個(gè)轉(zhuǎn)矩的作用，有助于帶動(dòng)GGH轉(zhuǎn)子工作。該力矩達(dá)到一定值時(shí)，可以推動(dòng)GGH轉(zhuǎn)子緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 運(yùn)行實(shí)踐的指導(dǎo)意義

該公司兩臺(tái)GGH驅(qū)動(dòng)裝置采用的是進(jìn)口佛蘭德公司的產(chǎn)品，兩級(jí)減速驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置整套備件超過(guò)100萬(wàn)元人民幣，不僅價(jià)格昂貴，而且采購(gòu)周期長(zhǎng)。因此可考慮在GGH驅(qū)動(dòng)裝置損壞時(shí)拆下來(lái)送修而不耽誤運(yùn)行，修好后再回裝使用，不需要另外采購(gòu)備件作為備用，節(jié)約備件庫(kù)存費(fèi)用。

GGH在無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的情況下能保持自動(dòng)運(yùn)行，是由于煙道布置的特殊性以及高、低溫?zé)煔鈱?duì)GGH轉(zhuǎn)子做的機(jī)械功值與其驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率相匹配的原因形成的，火電廠600 MW等級(jí)大部分機(jī)組的煙道布置與該公司的較為一致，因此這種運(yùn)行方式具有一定的借鑒意義。需要注意的是，減速箱拆除后GGH處于自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，為安全起見，不建議長(zhǎng)期無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

GGH停運(yùn)后吸收塔入口煙氣溫度上升，由于仍低于最高設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度，因此吸收塔可安全運(yùn)行。但此時(shí)GGH無(wú)法吹灰、煙囪煙氣溫度大幅降低，容易導(dǎo)致煙囪腐蝕、CEMS測(cè)量不準(zhǔn)、環(huán)保事件等情況發(fā)生，故不宜長(zhǎng)期運(yùn)行。

GGH驅(qū)動(dòng)裝置故障時(shí)，可拆除驅(qū)動(dòng)裝置，讓GGH自行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際觀察轉(zhuǎn)速在1.5～3 r／min之間，煙囪出口煙溫和吸收塔入口煙溫基本恢復(fù)到正常值，可保證機(jī)組運(yùn)行。拆下的驅(qū)動(dòng)裝置維修好后再回裝，整個(gè)過(guò)程無(wú)需機(jī)組停運(yùn)，避免機(jī)組停機(jī)的同時(shí)，還可減少GGH驅(qū)動(dòng)裝置備件的采購(gòu)數(shù)量，節(jié)約備件庫(kù)存費(fèi)用。為安全考慮，不建議GGH長(zhǎng)期無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置自轉(zhuǎn)。