煙塔合一脫硫系統(tǒng)在國華三河發(fā)電廠的應用
“煙塔合一”脫硫系統(tǒng)設計無旁路的運行控制方式
摘要： 三河發(fā)電廠二期工程2×300 MW 機組是國內首臺設計“煙塔合一” 脫硫系統(tǒng)無旁路的機組,，為確保機組在任何運行工況下進入吸收塔煙氣溫度和粉塵濃度在設計范圍內,，保證吸收塔的安全，制定與常規(guī)脫硫系統(tǒng)設計有旁路的機組煙風系統(tǒng)不同的運行控制方式,， 通過制定無旁路脫硫機組煙風系統(tǒng)啟停及改變設備投入順序,，控制進入吸收塔的煙氣溫度。機組穩(wěn)定運行的實踐證明,，三河發(fā)電廠二期工程設計“煙塔合一” 脫硫系統(tǒng)無旁路方式是可行的,。
關鍵詞： 煙氣脫硫,煙道無旁路,煙塔合一,運行控制
概述
神華國華三河發(fā)電股份公司（簡稱國華三河發(fā)電廠）地處北京周邊，電廠廠址位于河北省三河市燕郊,，地處燕郊經濟技術開發(fā)區(qū)東側,，廠址西距通州區(qū) 17 km、北京市區(qū)37.5 km，東距三河市17 km,。
電廠規(guī)劃容量為1.3~1.4 GW,。一期工程已安裝 2 臺350 MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組，1,、2 號機組分別于1999 年12 月、2000 年4 月投產,。二期工程將安裝2 臺300 MW 供熱機組,，煙氣采用脫硫、脫硝,、“煙塔合一”技術,，已于2007 年8 月、11 月投產發(fā)電,。
國華三河發(fā)電廠擴建的二期工程為熱電聯產擴建工程,，采用“煙塔合一”技術并將一、二期機組同步建設脫硫,，達到了整個電廠“增產不增污,、增產減排污”的目的。
1 “煙塔合一”技術的特點
國華三河發(fā)電廠為滿足城市社會經濟的快速發(fā)展,，改善北京市區(qū)的大氣環(huán)境質量,，三河電廠二期工程（2×300 MW 機組）項目決定采用煙塔合一技術，主要基于以下幾方面考慮：
（1）由于采用石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng),，脫硫系統(tǒng)排放煙氣溫度只有50 ℃左右,， 若采用煙囪排放須對其進行再加熱， 溫度達到SO2 的露點溫度（72℃）以上,。而采用冷卻塔排煙則無此限制,，還可節(jié)省GGH 系統(tǒng)和煙囪初期投資及運行費用。
（2）由于該項目選址距北京順義機場較近,，采用 “煙塔合一”技術可有效避開對航空的影響,。
（3） 脫硫系統(tǒng)所用的增壓風機與鍋爐所用的吸風機合而為一既節(jié)省了設備的初期投資， 又為整個機組的經濟運行打下了良好基礎,。
經測算,，通過120 m 高的冷卻塔排煙，對地面造成的SO2 和PM10,、NOx 年均落地濃度總體好于240 m 高煙囪排煙對地面造成的落地濃度,。工程建成后，每年可減少排放SO2 2 萬t,，煙塵100 t,，具有良好的環(huán)保效益。
本工程排煙冷卻塔技術取消了傳統(tǒng)的高煙囪，將脫硫后的煙氣通過煙道直接引入自然通風冷卻水塔與水蒸氣混合后,，由冷卻塔出口排入大氣,。經環(huán)境評價分析，盡管傳統(tǒng)煙囪一般比雙曲線冷卻塔要高,，煙囪排放的煙氣溫度也比冷卻塔排出混合氣體的溫度要高,， 但冷卻塔排放煙氣時其熱抬升高度及擴散效果是相當的。原因主要是由于煙氣通過冷卻塔排放,，煙氣和冷卻塔的熱汽混合一起排放,，具有巨大的熱釋放率。
由于冷卻塔可以直接接受經濕法脫硫后溫度較低（為50~55 ℃）的煙氣,，這就省去了脫硫系統(tǒng)的煙氣加熱器（GGH）,，可以簡化脫硫工藝系統(tǒng)和布置，取消旁路煙道,，采用直通式,，增壓風機與引風機合二為一。加之省去了傳統(tǒng)高煙囪的建設,，既節(jié)約了設計占地,， 又減少了工程量和施工用地， 有利于施工組織,。在考慮了冷卻塔防腐,、加固、煙道等引起的費用增加后,，綜合比較,，采用排煙冷卻塔仍然有利于節(jié)省工程投資并減少運營費用。
2 機組采用的運行控制方式
由于國華三河發(fā)電廠二期機組采用引風機與增壓風機合并,、沒有旁路,、沒有GGH、“煙塔合一”等技術特點,，脫硫吸收塔已是鍋爐煙風系統(tǒng)的一部分,，在機組運行及吸收塔運行時， 所考慮的問題是吸收塔的運行不能影響機組任何工況下運行,； 鍋爐的任何運行工況不能損壞吸收塔本體及污染塔內漿液,，避免造成惡性循環(huán)。
這種設計對鍋爐及吸收塔運行會改變一些操作順序和制定必要的連鎖保護,， 所以在熱態(tài)運行時針對此設計特點進行如下情況的運行操作：除了吸收塔入口煙氣溫度高（大于180℃）,、吸收塔循環(huán)泵均停的情況下鍋爐需要停爐， 一般情況下鍋爐出現任何故障及工況發(fā)生變化,， 不影響脫硫系統(tǒng)和電除塵器的運行,，這2 個設備照常投入運行,，但運行人員需重點監(jiān)控。針對這種無旁路的設計本工程機組在下面工況采用不同的控制方式,。
2.1 鍋爐啟停爐,、吹掃、煤油混燒的工況
在調試運行期間采取的操作是鍋爐啟動前脫硫吸收塔循環(huán)泵投入運行,，為防止或降低鍋爐啟停,、吹掃、煤油混燒期間對吸收塔內石膏漿液及冷卻塔內部的污染,，電除塵器先于吸收塔循環(huán)泵投入,，鍋爐冷態(tài)啟動時電除塵器的灰斗加熱、絕緣支柱套管加熱及放電極絕緣室加熱提前24 h 投入,。
鍋爐在以上工況時投入電除塵器第1 至5 電場， 控制二次電壓數值高于起暈電壓且小于閃絡電壓,，并對二次電流限流運行,，防止電除塵器的內部燃燒。密切監(jiān)視電除塵器出入口煙氣溫度變化情況,。
吸收塔內部防腐材料最高抗煙氣溫度90℃,；吸收塔出口至冷卻塔的煙道是玻璃鋼材質， 最高抗煙氣溫度68 ℃,， 因此運行期間要密切監(jiān)測脫硫系統(tǒng) CEMS 系統(tǒng)的主要參數及吸收塔入口,、出口溫度的變化。
當鍋爐停爐時煙風系統(tǒng)不通風,， 并且引風機出口溫度小于65℃時停吸收塔循環(huán)泵,，并且密切注意吸收塔出入口溫度， 如果鍋爐有運行操作或鍋爐余溫進入吸收塔,，吸收塔入口溫度超過90℃或吸收塔出口超過65℃,，再啟動循環(huán)泵減溫。
2.2 等離子點火時未完全燃燒的飛灰
本工程鍋爐為了實現無油點火,， 采用了等離子點火技術,， 因此鍋爐點火前脫硫系統(tǒng)循環(huán)泵投入運行， 為防止或降低鍋爐啟停煤油混燒時對吸收塔內漿液及冷卻塔內壁的污染,， 在鍋爐啟動前電除塵器和干除灰系統(tǒng)已投入,，電除塵器的灰斗加熱器、大梁絕緣支柱套管及放電極絕緣室加熱提前24 h 投入,。
在鍋爐點火時等離子點火時的飛灰未完全燃燒,，因此投入電除塵器第1~5 電場時控制二次電壓數值，電壓控制在起暈電壓和閃絡電壓之間,，并對二次電流限流運行,，防止電除塵器的二次內部燃燒。
這種未完全燃燒煤粉不可能全部由電除塵器收集，吸收塔漿液有一定的污染可能,，根據運行情況可進行漿液部分置換,， 即大量補充新鮮的石灰石漿液同時排放污染的漿液。
2.3 電除塵器若干電場出現故障造成吸收塔入口粉塵濃度高
脫硫系統(tǒng)無旁路為防止?jié){液遭受粉塵的污染,，因此在運行期間密切監(jiān)測電除塵器出入口粉塵濃度,、CEMS 系統(tǒng)的主要參數。
（1）每臺鍋爐配置2 臺電除塵器,，每臺除塵器有 2 個通道,，共4 個通道，根據本工程設計脫硫無旁路的特點,， 鍋爐運行期間如果發(fā)生電除塵器其中1 個通道跳閘,，機組就跳閘。
（2）如果電除塵器其中若干電場或供電區(qū)因故障停運,，造成出口質量濃度大于250 mg/m3（標態(tài),、干基），鍋爐根據實際情況降負荷運行,，脫硫系統(tǒng)通過觀察吸收塔內漿液的化學吸收反應情況以及石膏品質情況,， 需要運行觀察確定脫硫系統(tǒng)能否升降負荷及繼續(xù)運行。
（3）如果電除塵器其中若干電場或供電區(qū)因故障停運,，造成出口質量濃度小于等于250 mg/m3（標態(tài),、干基），脫硫系統(tǒng)繼續(xù)保持運行,，但需要長期運行觀察,。
2.4 鍋爐出現故障時
鍋爐運行期間如果負荷出現驟變， 如故障降負荷,、MFT,、RB 等，電除塵器,、干除灰系統(tǒng),、脫硫系統(tǒng)應正常運行，吸收塔漿液循環(huán)泵繼續(xù)運行,，吸收塔對鍋爐運行沒有影響,。
2.5 鍋爐排煙溫度高
本工程為防止運行期間進入吸收塔煙氣溫度過高，特設事故噴淋罐,，事故噴淋設有2 路,，在煙溫過高時進行噴淋。
（1）當煙溫（噴淋前溫度測點,、三取中）大于等于 160℃啟動事故噴淋1 路事故噴淋氣動閥門,，如果煙氣溫度（噴淋前溫度測點,、三取中） 小于等于 155℃并且吸收塔出口溫度小于等于65℃， 自動停這路事故噴淋,。
（2）當煙溫（噴淋前溫度測點,、三取中）大于等于 170℃時，同時啟動2 路事故噴淋氣動閥門,，如煙溫（噴淋前溫度測點,、三取中）低于160 ℃并且吸收塔出口溫度小于等于65 ℃，自動停止1 路噴淋,；如果煙氣溫度小于等于155℃并且吸收塔出口溫度小于等于65℃,，自動停止另一路事故噴淋。
（3）當煙溫達到大于等于180℃同時自動啟動2 路事故噴淋氣動閥門,，如噴射20 min 煙溫繼續(xù)大于等于180℃,，則鍋爐風機跳閘停爐。運行人員手動關閉事故噴淋,。
（4）脫硫吸收塔3 臺循環(huán)泵跳閘時引風機跳閘,，同時自動啟動2 路事故噴淋氣動閥門， 運行人員手動關閉事故噴淋,。
2.6 脫硫系統(tǒng)保護
由于三河發(fā)電廠二期機組采用引風機與增壓風機合并、沒有旁路,、沒有GGH,、“煙塔合一”等技術特點在國內屬于首次采用， 并且有等離子點火等新技術,， 如何將這些技術很好地應用且各自運行不受影響,，避免在運行期間出現技術問題，在調試期間進行了運行控制方面的探索,。通過實踐,，調試期間制定的控制方式可使機組和脫硫系統(tǒng)運行穩(wěn)定正常， 目前應用“煙塔合一”的二期工程的3,、4 號機組已運行近 1 a,，目前沒有出現因為運行控制方式的問題影響機組和脫硫系統(tǒng)的安全運行。
3 結語
通過對采用的增壓風機和引風機合二為一,、無旁路,、無GGH 的“煙塔合一”技術調試，摸索出我國無旁路的機組運行的自主創(chuàng)新的鍋爐和脫硫系統(tǒng)啟停的步驟,，總結了許多寶貴的經驗,。
國內首例無旁路脫硫系統(tǒng)運行的關鍵是考慮將脫硫吸收塔作為鍋爐煙風系統(tǒng)的一部分， 鍋爐和脫硫啟停步驟要相結合,，并進行相應的聯鎖保護,，避免因鍋爐和脫硫出現的問題相互影響或損壞設備,。
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