關(guān)于脫硫無旁路機組運行的探討
摘要:三河發(fā)電廠二期工程2 ×300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組的煙氣脫硫系統(tǒng)采用的是無旁路和煙塔合一技術(shù),屬于國內(nèi)首家且具有示范作用,。深入研究了脫硫系統(tǒng)無旁路運行,并對脫硫系統(tǒng)在運行中存在的問題及注意事項進行了探討,為機組的安全穩(wěn)定運行積累了經(jīng)驗,。
關(guān)鍵詞:脫硫,無旁路,示范作用,節(jié)能減排
0 引言
在國內(nèi)火電廠中,配套脫硫工程均采用帶旁路和GGH的脫硫系統(tǒng),當脫硫系統(tǒng)故障后,可以打開脫硫系統(tǒng)的旁路,使鍋爐的原煙氣通過旁路進入煙囪,而不影響機組的安全運行。但是脫硫旁路的設(shè)置卻致使脫硫系統(tǒng)的投入得不到嚴格約束,進而SO2 的排放也得不到嚴格的控制,這與節(jié)能減排的要求不相符合,。國華三河發(fā)電有限責任公司(下稱三河電廠)采用了國內(nèi)首例脫硫系統(tǒng)無旁路和煙塔合一技術(shù),取消了傳統(tǒng)脫硫系統(tǒng)的旁路擋板,、GGH和煙囪,在降低工程造價的同時, 又保證了脫硫系統(tǒng)與機組同步運行的條件,使節(jié)能減排工作落到實處。然而,不設(shè)置旁路對脫硫系統(tǒng)的安全運行要求更高,。本文將以三河電廠二期工程為例對脫硫系統(tǒng)在運行過程中存在的問題及注意事項進行探討,。
1 脫硫無旁路系統(tǒng)簡介
1.1 系統(tǒng)特點
三河電廠二期工程煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石2石膏濕法脫硫工藝,為一爐一塔配置形式,其特點為引風機與增壓風機合并;沒有旁路;沒有 GGH;煙塔合一; 玻璃鋼煙道替代凈煙氣煙道,。由于脫硫系統(tǒng)做為煙氣的唯一通道,而且變成鍋爐煙風系統(tǒng)的一部分,因此對吸收塔出口的煙氣溫度有嚴格的要求。而且一旦脫硫系統(tǒng)故障停運或檢修時,都需要機組停運,。
1.2 脫硫系統(tǒng)工藝流程
從鍋爐引風機后的煙道引出的原煙氣,通過升壓進入脫硫吸收塔,在吸收塔內(nèi)完成氧化硫脫除吸收,最終形成二水硫酸鈣(石膏) ,而凈煙氣則經(jīng)除霧器除去霧滴后,再經(jīng)玻璃鋼煙道進入冷卻水塔,最后排入大氣,如圖1所示。
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2 脫硫無旁路系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題
2.1 脫硫公用系統(tǒng)
由于二期脫硫系統(tǒng)與一期脫硫系統(tǒng)共用一套公用系統(tǒng),即:制漿,、石膏脫水及存儲,、事故漿液存儲、工藝水及冷卻水,、石灰石儲存,、脫硫廢水、壓縮空氣等系統(tǒng)和設(shè)備,當系統(tǒng)出現(xiàn)異常和故障時均會影響到脫硫系統(tǒng)及機組的安全運行,。
2.2 脫硫系統(tǒng)和設(shè)備
吸收塔本體及SO2 吸收氧化系統(tǒng),、漿液循環(huán)系統(tǒng)、漿液擾動系統(tǒng)中的任一設(shè)備故障均會影響到機組的負荷或安全運行,。因此不論是運行操作還是檢修維護工作,均應(yīng)按主設(shè)備對待,。
2.3 脫硫事故噴淋系統(tǒng)
無論是漿液循環(huán)泵、空氣預(yù)熱器故障跳閘,還是機組事故情況下的通風冷爐等處理不當,都會造成入口煙氣溫度升高,。為了保護吸收塔內(nèi)襯,、除霧器及玻璃鋼煙道不被高溫煙氣燒壞,無旁路脫硫系統(tǒng)特設(shè)了一個事故噴淋裝置,在異常情況發(fā)生時快速打開來降低入口煙溫。
2.4 保護裝置
脫硫系統(tǒng)所有的保護裝置及鍋爐MFT保護的定值及邏輯關(guān)系等設(shè)置得是否合理,熱工測點的安裝位置及測量系統(tǒng)的可靠性,均影響著脫硫系統(tǒng)和機組的安全運行,。特別是由于脫硫系統(tǒng)無 GGH后考慮煙道防腐問題,吸收塔出口的煙道采用了玻璃鋼煙道,而該煙道允許最高運行溫度僅為68℃,。所以對事故噴淋裝置聯(lián)鎖保護要求很高,當吸收塔入口煙氣溫度達到動作值或3臺循環(huán)泵全停的情況下,事故噴淋裝置要能夠正確的聯(lián)鎖動作,保證吸收塔和出口煙道的安全運行。
2.5 定期工作
脫硫系統(tǒng)的定期工作執(zhí)行的好壞也影響著脫硫系統(tǒng)的安全運行,。如:定期校驗工作,即:吸收塔入口,、內(nèi)部、出口煙溫pH計,、液位計等測量表計顯示的準確性;定期切換工作是否按時進行, 如: 380 V系統(tǒng)的電源切換試驗工作;定期更換運轉(zhuǎn)設(shè)備的潤滑油,、潤滑脂等定期工作。
3 脫硫無旁路系統(tǒng)運行中注意事項
3.1 機組正常運行中
(1) 漿液循環(huán)泵,。漿液循環(huán)泵設(shè)計工況為3 臺運行,。但在保證脫硫效率的情況下,其運行方式可以為2運1備。當在極限情況下,如果1臺跳閘,只有1臺運行時,應(yīng)立即減負荷,以降低進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度,保護吸收塔內(nèi)設(shè)備不受損壞,從而保證吸收塔和玻璃鋼煙道在安全的情況下運行,同時抓緊修復和恢復停運漿液循環(huán)泵的運行,當漿液循環(huán)泵全部停運時應(yīng)立即停止 MFT,以保護脫硫設(shè)備,。
(2) 氧化風機,。在2 臺氧化風機全停情況下,脫硫系統(tǒng)可維持運行一段時間。但應(yīng)及時安排人員處理,盡快將氧化風機投入,。如果在2 h 內(nèi)不能恢復,脫硫系統(tǒng)應(yīng)停止運行,。
(3) 擾動泵。擾動泵如果出現(xiàn)2臺停運,主要涉及漿液沉積的問題,應(yīng)在1～2 h內(nèi)迅速恢復擾動泵的運行,否則應(yīng)將脫硫系統(tǒng)退出運行,。
(4) 電除塵器,。為了防止脫硫無旁路系統(tǒng)的漿液遭到粉塵污染中毒,在正常運行期間應(yīng)密切監(jiān)測電除塵器出入口粉塵濃度及CEMS系統(tǒng)的主要參數(shù),。如果電除塵器其中若干電場或供電區(qū)因故障停運,造成出口粉塵濃度大于200 mg/Nm3 時,鍋爐應(yīng)根據(jù)實際情況降負荷運行,脫硫系統(tǒng)通過觀察吸收塔內(nèi)漿液的化學吸收反應(yīng)情況以及石膏品質(zhì)情況,決定是否需要升降負荷及繼續(xù)運行。如果電除塵器其中若干電場或供電區(qū)因故障停運,但出口粉塵濃度不大于200 mg/Nm3 時,脫硫系統(tǒng)可繼續(xù)保持運行,但需長時間進行運行觀察,。一般正常運行時吸收塔入口粉塵濃度不大于55 mg/Nm3 ,出口不大于28 mg/Nm3,。
(5) 空氣預(yù)熱器。正常運行中煙氣溫度過高的主要原因為空氣預(yù)熱器跳閘或堵灰等原因造成換熱不好所造成,。為防止機組運行期間進入吸收塔的煙氣溫度過高損壞脫硫系統(tǒng)設(shè)備,脫硫無旁路系統(tǒng)設(shè)計了事故噴淋箱,。事故噴淋設(shè)有2路, 在煙氣溫度高時自動控制水噴淋,從而控制吸收塔入口煙氣溫度。因此,防止空氣預(yù)熱器運行中跳閘的運行技術(shù)措施也是非常重要的,。
(6) 事故噴淋箱,。正常運行中事故噴淋水箱必須始終處于高水位運行,且液位計準確。為保證事故噴淋水箱運行可靠性,可設(shè)計2路補充水源:一路工藝水,一路消防水或循環(huán)水,。同時利用停機機會定期做事故噴淋試驗,保證事故噴淋系統(tǒng)運行的可靠性,。
(7) 脫硫系統(tǒng)煙道。脫硫系統(tǒng)煙道安全運行方面主要考慮2段,一是吸風機出口到吸收塔之間段,二是吸收塔出口到水塔之間玻璃鋼煙道段,。引風機出口煙道段主要考慮防腐問題,吸收塔出口段主要考慮煙氣溫度高導致玻璃鋼煙道變形和煙道漿液沉積問題,。引風機出口煙道防腐問題可在設(shè)計階段考慮或在煙道低處加裝水汽收集槽, 并接放水門在機組啟停過程中進行排放。吸收塔出口玻璃鋼煙道段除加裝溫度測點監(jiān)測運行中出口煙道溫度變化外,還應(yīng)考慮在出口煙道內(nèi)設(shè)計沖洗裝置,保證出口煙道中不會大量沉積煙塵和石膏,。同時出口煙道上還要增設(shè)檢查人孔,便于定期檢查和檢修,。
(8) 脫硫吸收塔。由于二期脫硫系統(tǒng)無煙氣旁路擋板,、增壓風機及GGH,因此吸收塔液位在運行中的監(jiān)視是非常重要的,如果液位不準或內(nèi)部泡沫較多同時溢流管堵塞,則會使?jié){液倒流到吸風機出口,嚴重時會造成設(shè)備損壞和停機事故,。另外,吸收塔的溢流管在設(shè)計時,要做到液位低時不跑煙氣,液位高時能及時排放漿液,從而保證脫硫系統(tǒng)和機組的安全運行。
(9) 脫硫系統(tǒng)保護設(shè)置,。因為脫硫無旁路系統(tǒng)的安全運行狀況直接影響機組的安全運行,所以要把脫硫系統(tǒng)保護納入到機組主保護的管理中,。脫硫系統(tǒng)的重要參數(shù)要增加測點數(shù),其中邏輯要實現(xiàn)3取2或3取3,從而提高測量系統(tǒng)和保護系統(tǒng)的可靠性。
吸收塔入口煙氣溫度高報警值應(yīng)設(shè)為不啟動事故噴淋為準,即低于155℃,達到提前提醒運行人員及早采取措施來控制吸收塔煙氣入口溫度的目的;當吸收塔入口煙溫不低于180℃時,應(yīng)觸發(fā)鍋爐MFT,同時聯(lián)停引風機,送風機運行,使鍋爐處于悶爐狀態(tài)來保護吸收塔,。
根據(jù)脫硫無旁路的特點,傳統(tǒng)上設(shè)計了鍋爐運行期間發(fā)生電除塵器其中任一個通道跳閘,機組就跳閘的保護,。由于每臺鍋爐電除塵器有4個通道, 這樣在實際運行中,造成機組跳閘的概率就比較大。因此可以將電除塵電源柜A和B所帶的電場交叉分布,保證在任一組電源故障都不會出現(xiàn)單一通道全停,同時還應(yīng)將此保護改為報警,這樣在減輕了漿液污染的同時也避免了機組跳閘,。吸收塔入口粉塵濃度高可采用大量補充新鮮石灰石漿液, 同時排放污染的漿液來解決漿液中毒問題,。
熱工保護邏輯上,將漿液循環(huán)泵跳機保護改為 3取3。當2臺漿液循環(huán)泵停運后,可以考慮在快速減負荷的情況下,維持單臺漿液循環(huán)泵運行方式,。在邏輯中設(shè)置的漿液循環(huán)泵等脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備的保護定值,如:軸承溫度,、線圈溫度和液位高低報警及跳閘值,其必要性和合理性應(yīng)根據(jù)實際進行優(yōu)化,避免造成不必要的安全事件發(fā)生。
3.2 機組啟動過程中
(1) 控制好啟機前每次吸收塔進漿液的時間, 盡量縮短漿液在吸收塔內(nèi)的循環(huán)時間,保證進漿液時間與鍋爐煙風系統(tǒng)投運和鍋爐點火在時間控制上達到間隔最短,。因此機組啟動煙風系統(tǒng)投入順序為:投電除塵器后啟動第一臺漿液循環(huán)泵的同時短時間內(nèi)啟動第一臺引風機,接下來可以啟動送風機,、一次風機等。如在熱態(tài)或極熱態(tài)情況下啟動, 保證漿液循環(huán)泵連續(xù)運行且排煙溫度正常情況下再啟引風機,從而防止?jié){液循環(huán)時,水蒸汽倒流現(xiàn)象發(fā)生,而影響到吸風機和電除塵器的安全運行, 同時也防止了吸收塔入口和出口煙溫過高,造成吸收塔襯膠損壞和玻璃鋼煙道變形的問題,。
(2) 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要提前 24 h投入,。
(3) 在引風機啟動前應(yīng)先對吸收塔進口煙道和引風機底部進行排水。
(4) 在冬季鍋爐點火前應(yīng)盡量先投入暖風器從而提高送風和一次風溫度,達到改善等離子點火初期良好的燃燒效果,降低飛灰含碳量,。
(5) 鍋爐點火后逐漸調(diào)整投入電除塵器的第 1至5電場時的電壓,控制二次電壓數(shù)值在起暈電壓和閃絡(luò)電壓之間,并對二次電流限流運行,防止電除塵器內(nèi)部的二次燃燒,。
(6) 點火后對省煤器、電除塵灰斗全面輸灰一次,減少未燃燼煤粉在灰斗中自燃和帶入到脫硫漿液系統(tǒng)中,。
(7) 在機組啟動前將等離子點火系統(tǒng),列入到機組主保護的范圍內(nèi)進行相關(guān)試驗,保證一次點火成功,達到縮短等離子點火時間,減少粉塵對脫硫系統(tǒng)污染的目的,。
3.3 機組停機過程中
(1) 在鍋爐正常停爐通風時,應(yīng)至少投入1 臺漿液循環(huán)泵運行,保證吸收塔內(nèi)不超溫,通風結(jié)束引風機停運后,當吸收塔入口溫度降到68℃以下,應(yīng)盡早停止循環(huán)泵和氧化風機運行。防止水蒸汽倒流現(xiàn)象發(fā)生,從而減少再啟機時對吸風機和電除塵器的影響,。
(2) 在鍋爐停爐后,如果漿液循環(huán)泵長時間保持在運行狀態(tài)下,而引風機已經(jīng)停止運行,則會造成水蒸汽返到引風機出口造成煙道和引風機外殼存水,使煙道和引風機受到腐蝕,還有可能因吸收塔返回的水蒸汽在電除塵器內(nèi)造成灰板結(jié),使電除塵器灰斗堵灰。
(3) 鍋爐停爐期間,如果鍋爐有運行操作或鍋爐高溫煙氣進入吸收塔,使吸收塔入口溫度超過90℃或吸收塔出口超過65℃時,應(yīng)啟動漿液循環(huán)泵降溫,。
3.4 機組事故跳閘
(1) 在事故停爐通風時,禁止停止?jié){液循環(huán)泵運行,。
(2) 當吸收塔入口煙溫不低于155℃時,應(yīng)啟動事故噴淋1路事故噴淋氣動閥門,如果入口煙氣溫度不高于150℃并且吸收塔出口溫度不高于65℃,自動關(guān)閉事故噴淋。當吸收塔入口煙溫不低于165℃時,應(yīng)同時啟動2路事故噴淋氣動閥門,如入口煙氣溫度降低至155℃并且吸收塔出口溫度不高于65℃,自動停止1路噴淋,。事故噴淋系統(tǒng)運行時,應(yīng)注意噴淋時間和補充水源是否正常,同時還應(yīng)注意吸收塔液位在允許范圍內(nèi), 防止?jié){液倒流入引風機出口煙道,。
3.5 對生產(chǎn)人員和技術(shù)管理人員的要求
(1) 運行人員要求
由于吸收塔內(nèi)部防腐材料最高抗煙氣溫度為 90℃;吸收塔出口至冷卻塔間的煙道是玻璃鋼材質(zhì),最高抗煙氣溫度為68℃,因此運行期間運行人員應(yīng)密切監(jiān)測脫硫系統(tǒng)CEMS系統(tǒng)的主要參數(shù)及吸收塔入口、出口溫度的變化,。
集控運行人員應(yīng)將脫硫系統(tǒng)的畫面當成機組主畫面對待,并實時監(jiān)控脫硫系統(tǒng)的參數(shù)變化和設(shè)備運行情況,。實時監(jiān)視吸收塔漿液pH情況,保證準確性,若2個pH表都發(fā)生故障,運行人員必須每小時人工化驗一次,然后根據(jù)實際pH來調(diào)整石灰石漿液的補充量,避免漿液pH過低。加強監(jiān)視和控制吸收塔的液位,防止溢流,。液位控制要有一定的裕度,在保證脫硫效率的情況下,一般控制在吸收塔最低允許液位和正常液位之間,。
因為二期脫硫系統(tǒng)的石灰石供給和石膏脫水排出系統(tǒng)與一期共用,而且設(shè)備電源均接在一期電氣系統(tǒng)中,因此一期運行人員在電氣倒閘操作中,除保證本身系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行外,還要考慮到二期脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
運行人員要嚴格執(zhí)行脫硫運行規(guī)程和相應(yīng)的反事故措施和預(yù)案,提高正常操作的準確性和事故情況下的應(yīng)變能力,。
(2) 檢修人員要求
要定期檢查和校驗pH 表,保證其準確性,。定期檢查pH計連接管線是否堵塞和泄漏,并對連接管線定期沖洗。脫硫系統(tǒng)運行中或停運期間,也要定期校驗液位計,保證其準確性,避免造成由于液位不準確而發(fā)生溢流或影響脫硫效率,。機組每次檢修都必須檢查吸風機葉片和出口煙道的腐蝕情況,。必須對吸收塔出口煙道及電除塵器積灰情況進行檢查和清理。同時利用檢修機會逐步將安裝不合理和易堵塞的表計,、管道,、系統(tǒng)進行治理和完善。
脫硫系統(tǒng)設(shè)備的備品備件要準備充足,易磨損部件如漿液循環(huán)泵,、排出泵及擾動泵的葉輪,、閥門、管道,、彎頭,、大小頭、皮帶,、pH計電極,、密度計,、流量計等,尤其是進口設(shè)備供貨周期長的備件更要準備充足。
4 結(jié)論
脫硫無旁路的設(shè)計及與煙塔合一的組合不僅是目前國內(nèi)首次采用的技術(shù),也是煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的方向,因此還有許多技術(shù)問題需要進一步摸索,。脫硫無旁路的設(shè)計使脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提高到是否能確保機組穩(wěn)定運行的高度,脫硫系統(tǒng)安全性要求要遠高于傳統(tǒng)有旁路的脫硫系統(tǒng),。所以在安全管理、設(shè)備管理,、運行管理上都要把脫硫系統(tǒng)當成主設(shè)備對待,每一個設(shè)備和數(shù)據(jù)都當成主要監(jiān)督指標進行監(jiān)視,、評價、考核,只有這樣才能實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)和機組的安全運行,。
參考文獻
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[ 2 ] 周祖飛. 影響濕法煙氣脫硫效率的因素分析[ J ]. 浙江電力, 2001, (3) : 42245.
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