循環(huán)流化床煙氣干式脫硫系統(tǒng)灰斗板結(jié)原因分析及防范措施

陳壽春 ，張兆祥， 張麗萍，馬玉海 ，李志偉 ，薛學(xué)民

(1.華能邯峰發(fā)電廠，河北 邯鄲 056200；2.邯鄲市環(huán)保局，河北 邯鄲 056000;3.河北邯峰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056200)

1 概述

華能邯峰發(fā)電廠一期2臺660 MW機(jī)組脫硫技術(shù)改造工程于2008年底投產(chǎn)。采用循環(huán)流化床煙氣干式脫硫裝置(CFB-FGD)，每臺鍋爐配2 套脫硫系統(tǒng)(即“一爐兩塔”形式布置)。

循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)主要根據(jù)循環(huán)流化床的工作原理，使吸收劑在循環(huán)流化床內(nèi)實(shí)現(xiàn)二氧化硫與氫氧化鈣反應(yīng)的一種脫硫技術(shù)。整個循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)由消石灰制備和注入系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)系統(tǒng)、氣固分離系統(tǒng)、物料循環(huán)和外排系統(tǒng)、注水系統(tǒng)等組成。脫硫系統(tǒng)主要包括煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、布袋除塵器系統(tǒng)、脫硫灰循環(huán)及排放系統(tǒng)、吸收劑制備及供應(yīng)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等。

該系統(tǒng)投運(yùn)時，由于布袋除塵器灰斗板結(jié)導(dǎo)致下灰不暢，多次造成系統(tǒng)停運(yùn)，分別對2臺鍋爐的灰斗進(jìn)行全面清灰。投運(yùn)正常僅幾個月，對灰斗內(nèi)部檢查時又發(fā)現(xiàn)有不同程度的板結(jié)現(xiàn)象。為此，對板結(jié)的原因進(jìn)行分析，并采取一系列的措施，經(jīng)過改造保證機(jī)組在一個檢修周期內(nèi)不再進(jìn)行清灰處理。

2 灰斗板結(jié)的原因分析

2.1 脫硫灰中Ca(OH)2含量高

取樣位置：分別從1A、1B、2A、2B不同灰斗取反應(yīng)脫硫灰。

分析方法：按照X衍射法進(jìn)行化學(xué)成分分析(CuK α線輻射)，管電壓40 kV，管電流40 mA。根據(jù)試驗結(jié)果可知，脫硫灰中Ca(OH)2的含量大約在20%～28%，如果流化不好或溫度較低時很容易與CO2反應(yīng)生成CaCO3，形成大的硬塊。

2.2 運(yùn)行灰位高

按照運(yùn)行維護(hù)手冊的要求，灰斗運(yùn)行控制是按照連續(xù)壓力料位設(shè)定在10～12 kPa，灰斗上部原有4個料位計，分別為高高、高、低、低低，作為監(jiān)視信號，一般控制在高料位。由于長期在高料位運(yùn)行，脫硫灰得不到充分的流化，且上部溫度較低。

2.3 生石灰品質(zhì)差

按照設(shè)計要求，生石灰中有效CaO的含量≥80%，生石灰活性小于4.5 min(60 ℃)，生石灰細(xì)度≤1 mm。這次改造前生石灰的有效CaO的含量一般在60%～70%，生石灰活性和細(xì)度均達(dá)不到要求。生石灰的品質(zhì)差使灰斗的板結(jié)形成惡性循環(huán)。脫硫劑消耗量的增加，導(dǎo)致灰斗灰位上升加快，外排量隨之增加，不但使灰斗長期高料位運(yùn)行，還造成了消石灰大量浪費(fèi)。

2.4 脫硫灰輸送系統(tǒng)外排不及時

系統(tǒng)原設(shè)計為每臺除塵器下方前4個灰斗設(shè)有倉泵，后4個灰斗沒有設(shè)計倉泵，導(dǎo)致脫硫灰不能及時外排，從而使灰斗料位長期在高位運(yùn)行，或在檢修時灰斗的灰排不空，這些情況都會導(dǎo)致板結(jié)的發(fā)生。

2.5 煙氣溫度低

在冬季機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時，鍋爐排煙溫度較低，使吸收塔床層噴水量減少，反應(yīng)效率降低。反應(yīng)效率低會導(dǎo)致需要加入更多的生石灰，也會引起板結(jié)的發(fā)生。實(shí)際運(yùn)行中，吸收塔入口處煙氣溫度最低為80 ℃，運(yùn)行控制溫度為70 ℃。

2.6 噴水霧化效果差

循環(huán)流化床作為脫硫反應(yīng)器的工作原理是通過噴入霧化的水將床溫控制在最佳反應(yīng)溫度(70 ℃左右)，利用反應(yīng)器內(nèi)良好的氣固接觸、混合、湍動作用實(shí)現(xiàn)二氧化硫與氫氧化鈣的充分反應(yīng)，而通過物料的多次循環(huán)使脫硫劑具有很長的反應(yīng)停留時間，提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。

在實(shí)際運(yùn)行中，如果噴水霧化效果差，就會削弱脫硫塔內(nèi)的氣固接觸、混合、湍動作用，特別是對二氧化硫與氫氧化鈣的反應(yīng)產(chǎn)生較大影響，也會產(chǎn)生局部結(jié)塊等問題。

2.7 其他原因

灰斗的流化風(fēng)系統(tǒng)、灰斗蒸汽加熱系統(tǒng)、灰斗及灰斗下方充氣箱的保溫等出現(xiàn)問題，也有可能導(dǎo)致灰斗板結(jié)。脫硫灰外運(yùn)不及時，會影響灰斗外排輸送，脫硫灰積累到一定程度將可能導(dǎo)致板結(jié)發(fā)生。

3 板結(jié)的防范措施

3.1 加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，控制低料位運(yùn)行

a.灰斗運(yùn)行控制是按照連續(xù)壓力料位設(shè)定在10 kPa，通過試驗，在保證床層壓降的前提下，將運(yùn)行的壓力再降低到合適的數(shù)值。

b.每天排空1個灰斗，使內(nèi)部的灰定期更換為新灰，縮短硬塊停留時間。

c.在系統(tǒng)停備前，將灰斗的灰通過氣化斜槽和吸收塔進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，達(dá)到干燥的目的。

d.更換一種準(zhǔn)確的料位計，保證灰位的可靠監(jiān)測，防止誤報或錯報料位信號。

3.2 提高脫硫劑品質(zhì)

采購滿足設(shè)計要求的脫硫劑，嚴(yán)格控制脫硫劑品質(zhì)，加強(qiáng)采購環(huán)節(jié)的監(jiān)督。隨著消耗量的下降，灰斗的灰位也隨之下降，循環(huán)次數(shù)將會增多，利用率就會提高。

脫硫劑的品質(zhì)主要包括3個重要指標(biāo)，即有效CaO的純度、活性及細(xì)度。有效CaO純度嚴(yán)格按照DL/T 986-2005《濕法煙氣脫硫工藝性能檢測技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行化驗。脫硫劑活性要求按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，灰水比例以1∶4進(jìn)行化驗。脫硫劑細(xì)度嚴(yán)格控制在200 mm以下，增加脫硫劑的比表面積，使反應(yīng)更充分，脫硫劑的消耗量會更低。

3.3 保證灰斗的流化及溫度

灰斗加熱和流化風(fēng)加熱采用0.3 MPa廠用輔助蒸汽，灰斗溫度一般控制在100 ℃以上。灰斗保溫層設(shè)計厚度為150 mm，現(xiàn)加厚為200 mm。灰斗兩端加裝流化板后，使兩端的灰處于流化狀態(tài)，增加了灰的流動性。

3.4 加裝倉泵

原設(shè)計每臺布袋除塵器有8個灰斗，只在前4個灰斗安裝了倉泵，利用檢修機(jī)會對后4個灰斗加裝倉泵，不但可以加快外排速度，保持低料位運(yùn)行，還可以在停機(jī)時將灰斗排空，減少人工清灰工作量。

現(xiàn)在1號鍋爐新增倉泵的安裝調(diào)試工作已完成，2號鍋爐后4個倉泵本體已安裝完，計劃在今年機(jī)組檢修時完成儀控的安裝及調(diào)試工作。

3.5 加強(qiáng)噴水霧化情況的監(jiān)督和控制

在檢修和調(diào)試期間進(jìn)行試驗和調(diào)整工作，把噴水霧化效果調(diào)到合適的狀態(tài)，在運(yùn)行期間加強(qiáng)對噴水霧化有關(guān)參數(shù)實(shí)時監(jiān)控以及定期和非定期的分析，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，以保證噴水的霧化效果。

噴水系統(tǒng)原設(shè)計為每臺吸收塔2套40 t/h噴槍，一運(yùn)一備，為解決夏季滿負(fù)荷運(yùn)行時吸收塔出口煙溫過高，出口溫度不能降到設(shè)計值的問題，對噴水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。增加1臺25 t/h的小噴槍，更換1臺高壓供水泵，并改變相應(yīng)的管路，作為原有噴槍的補(bǔ)充。將原設(shè)計的切換噴槍的手動連桿閥更換為氣動球閥，并加入DCS控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。

3.6 降低吸收塔入口煙氣量

提高吸收塔床層效率和吸收塔入口煙溫，以降低灰斗運(yùn)行灰位，防止灰斗板結(jié)。吸收塔出口煙氣溫度調(diào)節(jié)回路設(shè)定范圍：70～75 ℃(實(shí)際設(shè)定在73 ℃)。脫硫正常運(yùn)行時煙氣流量保持在1號鍋爐1 700 km3/h以上(實(shí)際設(shè)定在1 750 km3/h)、2號鍋爐煙氣流量1 600 km3/h以上(實(shí)際設(shè)定在1 650 km3/h)。

華能邯峰發(fā)電廠現(xiàn)已對吸收塔入口進(jìn)行改造設(shè)計，改造的目的是減少入口煙氣量和清潔煙氣再循環(huán)的補(bǔ)充風(fēng)量，在機(jī)組負(fù)荷80%以上時關(guān)閉再循環(huán)擋板，適當(dāng)提高煙氣溫度，加大噴水量，從而提高反應(yīng)效率。同時，還可降低脫硫風(fēng)機(jī)的電流，降低電耗。

3.7 加強(qiáng)CEMS和儀表控制的管理

每臺鍋爐設(shè)有1套入口、2套出口CEMS系統(tǒng)，2臺鍋爐共6套。另外，在2臺鍋爐的總排口各設(shè)有1套。主要用于報表及上傳。CEMS系統(tǒng)U23分析儀故障率較高，維修周期較長。為保證系統(tǒng)參數(shù)準(zhǔn)確可靠，現(xiàn)已配3套備件。吸收塔入口壓力表、灰斗料位計、煙氣量、濁度儀等儀表參數(shù)也是保證運(yùn)行正常的重要參數(shù)。

4 結(jié)束語

灰斗板結(jié)是制約循環(huán)硫化床脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，板結(jié)的原因也是多方面的，必須對每個關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)高度重視，做到防患于未然。華能邯峰發(fā)電廠通過對系統(tǒng)的技術(shù)改造和運(yùn)行方式的調(diào)整，基本解決了灰斗的板結(jié)問題，收到了良好的效果，保證了脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及達(dá)標(biāo)排放。

本文責(zé)任編輯：丁 力