循環流化床煙氣干式脫硫系統灰斗板結原因分析及防范措施

陳壽春 ，張兆祥， 張麗萍，馬玉海 ，李志偉 ，薛學民

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

1 概述

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

循環流化床煙氣脫硫技術主要根據循環流化床的工作原理，使吸收劑在循環流化床內實現二氧化硫與氫氧化鈣反應的一種脫硫技術。整個循環流化床煙氣脫硫系統由消石灰制備和注入系統、脫硫反應系統、氣固分離系統、物料循環和外排系統、注水系統等組成。脫硫系統主要包括煙氣系統、吸收塔系統、布袋除塵器系統、脫硫灰循環及排放系統、吸收劑制備及供應系統、工藝水系統、壓縮空氣系統、控制系統及電氣系統等。

該系統投運時，由于布袋除塵器灰斗板結導致下灰不暢，多次造成系統停運，分別對2臺鍋爐的灰斗進行全面清灰。投運正常僅幾個月，對灰斗內部檢查時又發現有不同程度的板結現象。為此，對板結的原因進行分析，并采取一系列的措施，經過改造保證機組在一個檢修周期內不再進行清灰處理。

2 灰斗板結的原因分析

2.1 脫硫灰中Ca(OH)2含量高

取樣位置：分別從1A、1B、2A、2B不同灰斗取反應脫硫灰。

分析方法：按照X衍射法進行化學成分分析(CuK α線輻射)，管電壓40 kV，管電流40 mA。根據試驗結果可知，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反應生成CaCO3，形成大的硬塊。

2.2 運行灰位高

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

2.3 生石灰品質差

按照設計要求，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%，生石灰活性和細度均達不到要求。生石灰的品質差使灰斗的板結形成惡性循環。脫硫劑消耗量的增加，導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行，還造成了消石灰大量浪費。

2.4 脫硫灰輸送系統外排不及時

系統原設計為每臺除塵器下方前4個灰斗設有倉泵，后4個灰斗沒有設計倉泵，導致脫硫灰不能及時外排，從而使灰斗料位長期在高位運行，或在檢修時灰斗的灰排不空，這些情況都會導致板結的發生。

2.5 煙氣溫度低

在冬季機組低負荷運行時，鍋爐排煙溫度較低，使吸收塔床層噴水量減少，反應效率降低。反應效率低會導致需要加入更多的生石灰，也會引起板結的發生。實際運行中，吸收塔入口處煙氣溫度最低為80 ℃，運行控制溫度為70 ℃。

2.6 噴水霧化效果差

循環流化床作為脫硫反應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溫度(70 ℃左右)，利用反應器內良好的氣固接觸、混合、湍動作用實現二氧化硫與氫氧化鈣的充分反應，而通過物料的多次循環使脫硫劑具有很長的反應停留時間，提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。

在實際運行中，如果噴水霧化效果差，就會削弱脫硫塔內的氣固接觸、混合、湍動作用，特別是對二氧化硫與氫氧化鈣的反應產生較大影響，也會產生局部結塊等問題。

2.7 其他原因

灰斗的流化風系統、灰斗蒸汽加熱系統、灰斗及灰斗下方充氣箱的保溫等出現問題，也有可能導致灰斗板結。脫硫灰外運不及時，會影響灰斗外排輸送，脫硫灰積累到一定程度將可能導致板結發生。

3 板結的防范措施

3.1 加強運行監視，控制低料位運行

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

b.每天排空1個灰斗，使內部的灰定期更換為新灰，縮短硬塊停留時間。

c.在系統停備前，將灰斗的灰通過氣化斜槽和吸收塔進行內部循環，達到干燥的目的。

d.更換一種準確的料位計，保證灰位的可靠監測，防止誤報或錯報料位信號。

3.2 提高脫硫劑品質

采購滿足設計要求的脫硫劑，嚴格控制脫硫劑品質，加強采購環節的監督。隨著消耗量的下降，灰斗的灰位也隨之下降，循環次數將會增多，利用率就會提高。

脫硫劑的品質主要包括3個重要指標，即有效CaO的純度、活性及細度。有效CaO純度嚴格按照DL/T 986-2005《濕法煙氣脫硫工藝性能檢測技術規范》進行化驗。脫硫劑活性要求按照德國工業標準，灰水比例以1∶4進行化驗。脫硫劑細度嚴格控制在200 mm以下，增加脫硫劑的比表面積，使反應更充分，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。灰斗保溫層設計厚度為150 mm，現加厚為200 mm。灰斗兩端加裝流化板后，使兩端的灰處于流化狀態，增加了灰的流動性。

3.4 加裝倉泵

原設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，保持低料位運行，還可以在停機時將灰斗排空，減少人工清灰工作量。

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

3.5 加強噴水霧化情況的監督和控制

在檢修和調試期間進行試驗和調整工作，把噴水霧化效果調到合適的狀態，在運行期間加強對噴水霧化有關參數實時監控以及定期和非定期的分析，發現問題及時調整，以保證噴水的霧化效果。

噴水系統原設計為每臺吸收塔2套40 t/h噴槍，一運一備，為解決夏季滿負荷運行時吸收塔出口煙溫過高，出口溫度不能降到設計值的問題，對噴水系統進行改進。增加1臺25 t/h的小噴槍，更換1臺高壓供水泵，并改變相應的管路，作為原有噴槍的補充。將原設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，可實現遠方操作。

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，以降低灰斗運行灰位，防止灰斗板結。吸收塔出口煙氣溫度調節回路設定范圍：70～75 ℃(實際設定在73 ℃)。脫硫正常運行時煙氣流量保持在1號鍋爐1 700 km3/h以上(實際設定在1 750 km3/h)、2號鍋爐煙氣流量1 600 km3/h以上(實際設定在1 650 km3/h)。

華能邯峰發電廠現已對吸收塔入口進行改造設計，改造的目的是減少入口煙氣量和清潔煙氣再循環的補充風量，在機組負荷80%以上時關閉再循環擋板，適當提高煙氣溫度，加大噴水量，從而提高反應效率。同時，還可降低脫硫風機的電流，降低電耗。

3.7 加強CEMS和儀表控制的管理

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

4 結束語

灰斗板結是制約循環硫化床脫硫系統正常運行的關鍵因素，板結的原因也是多方面的，必須對每個關鍵技術細節高度重視，做到防患于未然。華能邯峰發電廠通過對系統的技術改造和運行方式的調整，基本解決了灰斗的板結問題，收到了良好的效果，保證了脫硫系統的安全穩定運行及達標排放。

本文責任編輯：丁 力