淺談330MW機組半干法脫硫與鍋爐同步投退

孫 陟，肖春蘭

（1.石河子市國能能源投資有限公司天河分公司，新疆 石河子 832000；2.新疆煉化建設(shè)集團有限公司，新疆 克拉瑪依 833699）

1 引言

20世紀80年代后期，世界進入知識經(jīng)濟和持續(xù)發(fā)展的時代。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略共識的要點是：社會經(jīng)濟的發(fā)展不應(yīng)超過環(huán)境允許的限度。人類的發(fā)展，絕不是憑借技術(shù)和資金，耗竭資源、犧牲環(huán)境、毀壞生態(tài)來取得的，而應(yīng)堅持與自然環(huán)境相和諧的方式，追求高質(zhì)量的精神文明和物質(zhì)文明的生活。煙氣脫硫作為“末端”控制措施，是當前應(yīng)用最廣的有效技術(shù)，在SO2減排技術(shù)中占有重要地位。對于火電廠來說，在今后相當長的時期內(nèi)，煙氣脫硫仍然是首選的SO2減排技術(shù)。

2 SO2污染及火力發(fā)電廠半干法脫硫技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)環(huán)境年鑒資料，我國2000年的SO2排放總量已達到1995萬噸，為世界之冠。SO2排入大氣是造成我國酸雨污染的主要因素之一。

近十年來，由于國家推行清潔生產(chǎn)，加大環(huán)保投入，強化環(huán)境管理，SO2污染的勢頭有所遏制，但尚未得到根本治理，未來十年將是我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展的時期，如不采取有效措施，SO2污染可能會制約社會經(jīng)濟發(fā)展的速度。

煙塵的排放濃度是指鍋爐煙氣經(jīng)凈化裝置后的煙塵排放濃度，我國的330MW燃煤鍋爐煙氣SO2的最高允許排放濃度為50～100mg/Nm3。

循環(huán)流化床干法脫硫工藝為，鍋爐煙氣從鍋爐排出經(jīng)一級除塵除去部分粉塵后，經(jīng)水平煙道從底部進入吸收塔入口直管段，在此處，高溫煙氣與加入的消石灰和循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進行初步的脫硫反應(yīng)，這一區(qū)域主要完成消石灰與HCl（氯化氫）、HF（氟化氫）的反應(yīng)，混合物向上進入文丘里管加速，在文丘里的出口擴管段裝設(shè)有噴水裝置，噴入的霧化水一是增濕物料顆粒表面，二是使煙溫降至高于煙氣露點15℃～20℃，增加二氧化硫與消石灰的反應(yīng)速度。物料從文丘里出來后，進入塔內(nèi)循環(huán)流化床段，此階段物料在氣流的作用下，產(chǎn)生激烈的湍動，使得消石灰與煙氣中的二氧化硫充分接觸、完成脫硫反應(yīng)。反應(yīng)后的含塵煙氣從吸收塔頂部排出，轉(zhuǎn)向進入布袋除塵器進行氣固分離。除塵器捕集下來的固體顆粒，通過物料再循環(huán)系統(tǒng)，返回到吸收塔內(nèi)繼續(xù)參加反應(yīng)可降低成本。多余的少量脫硫灰通過倉泵輸送至脫硫灰?guī)臁＝?jīng)過脫硫除塵器凈化后的煙氣經(jīng)脫硫引風機排入煙囪。煙氣系統(tǒng)的組成見下圖。

煙氣系統(tǒng)的組成

3 330MW機組循環(huán)流化床半干法脫硫投退與鍋爐點停不能同步的分析

由于脫硫廠家設(shè)計和工藝中均要求脫硫裝置的負荷范圍應(yīng)能滿足鍋爐負荷在35%～110%BMCR工況變化。脫硫投運范圍在115.5M～363MW之間。以往的鍋爐停爐，脫硫系統(tǒng)都在負荷110MW左右時退出運行，出現(xiàn)鍋爐做實驗或長時間低負荷運行時，最長會造成脫硫提前幾十個小時退出運行，出口SO2排放濃度長時間超標。

脫硫工藝設(shè)計要求脫硫投運條件有：1）機組帶負荷達到110MW以上；2）布袋除塵器出口煙氣量達到1400km3/h以上；3）布袋灰斗灰位在低低料位以上；4）收塔床層壓降在0.8kPa以上。

當鍋爐點爐到機組帶負荷至110MW熱態(tài)點爐最短也需要幾小時，冷態(tài)機組啟動更是需要十幾個小時以上。有時機組啟動負荷達到110MW時，布袋出口煙氣量未達到1400km3/h，因剛點爐機組在燃燒不穩(wěn)定的低負荷情況下脫硫再循環(huán)風擋不允許開，脫硫系統(tǒng)仍不具備投運條件。上述脫硫系統(tǒng)投運條件都滿足時才可進行預(yù)涂灰、布袋灰斗積灰等工作。待脫硫投運積灰完畢后，隨著鍋爐負荷逐漸上升，系統(tǒng)并上網(wǎng)，鍋爐燃燒穩(wěn)定后才能緩慢開啟再循環(huán)風擋，使煙氣量及吸收塔入口負壓達到規(guī)定值時才允許建立床層，吸收塔床層壓降在0.8kPa后，啟動高壓水泵、脫硫投運才完成。系統(tǒng)并上網(wǎng)，鍋爐燃燒穩(wěn)定前為了保障主機的安全穩(wěn)定運行，再循環(huán)風擋不允許開。在機組投運時，脫硫系統(tǒng)投運時間往往比主機投運時間滯后十幾甚至幾十個小時，遠遠超出了國家的環(huán)保要求。

4 鍋爐點停與脫硫的同步投退

脫硫同步投入是指從鍋爐點爐直到機組穩(wěn)定運行，脫硫系統(tǒng)布袋出口SO2排放濃度始終小于100mg/Nm3。

脫硫同步退出是指從鍋爐開始減負荷直到鍋爐停爐為止，脫硫系統(tǒng)布袋出口SO2排放濃度始終小于100mg/Nm3。

4.1 鍋爐點爐與脫硫同步投運

（1）鍋爐點爐24小時前的準備工作

1）確認對應(yīng)機組的所有工作票已結(jié)，安全措施已恢復(fù)，所有影響脫硫系統(tǒng)正常運行的缺陷已消除，并且現(xiàn)場清潔干凈；2）聯(lián)系值長通知電氣將所有轉(zhuǎn)動機械測絕緣、送電并試轉(zhuǎn)電機正常；3）水槍已安裝在吸收塔內(nèi)，連桿球閥在開啟狀態(tài)；4）確認布袋除塵器進、出口風擋開啟；5）壓縮空氣系統(tǒng)正常運行，壓縮空氣不小于0.5MPa；6）檢查各氣動閥是否正常，檢查所有手動閥開、關(guān)位置是否正常；7）檢查工藝水箱水位大于4m且供水正常，生、消石灰倉料位正常，脫硫灰?guī)臁⒃規(guī)煊凶銐虻拇婊铱臻g；8）檢查并確認所有風機、水泵在備用狀態(tài)；9）通知檢修將臨時打灰管與相應(yīng)的水平煙道打灰孔相連接；10）緩慢開啟蒸氣進汽總門，將蒸氣引入電除塵及脫硫島內(nèi)，確認蒸氣管路無漏水漏氣，灰斗壁溫控制在80℃～120℃。

（2）鍋爐點爐12小時前的準備工作

1）投入電除塵低壓柜頂梁加熱，陰陽極振打投入自動；2）啟動灰斗流化風機及加熱器、斜槽流化風機及加熱器，溫度在80℃～120℃；3）投入消石灰制備系統(tǒng)，制備消石灰。

（3）布袋預(yù)涂灰及灰斗積灰的步驟

1）鍋爐點爐12小時前，事先聯(lián)系好拉灰車輛，準備好脫硫灰，通過脫硫運行人員安排拉滿灰的罐車停在水平煙道下的打灰管處，并與打灰管對接；2）全開脫硫清潔煙氣再循環(huán)風擋，聯(lián)系值長啟動引、送風機，并調(diào)整送引風量，使吸收塔入口負壓不小于-0.9kPa，布袋出口煙氣量不小于1400km3/h（此條件必須滿足，如果不能滿足，則罐車在打灰過程中會造成水平煙道大量積灰，使灰斗內(nèi)積不上灰從而延長灰斗積灰的時間，白白損耗企業(yè)用電）；3）投入塔底吹掃系統(tǒng)，灰斗氣動振打系統(tǒng)；4）滿足上述條件后，脫硫運行人員聯(lián)系灰罐車司機開始往水平煙道內(nèi)打灰（拉灰車輛必須事先協(xié)調(diào)聯(lián)系好，在滿足條件后立即開始打灰，否則在鍋爐點爐前無法完成布袋預(yù)涂灰及灰斗積灰，從而也就無法實現(xiàn)與鍋爐同步投入脫硫）；5）待布袋壓差在原有基礎(chǔ)上上升0.5kPa時，則預(yù)涂灰完畢；6）繼續(xù)聯(lián)系灰車向水平煙道內(nèi)打灰，進行灰斗積灰，積灰期間根據(jù)布袋壓差，啟動布袋清灰風機，把布袋壓差控制在0.8k～1.2kPa；7）待各灰斗料位差壓都不小于2kPa（實測在低低料位），布袋壓差在1.2kPa，則灰斗積灰完畢。

（4）鍋爐點爐前的準備工作

1）鍋爐點爐前確認鍋爐點火是投油還是等離子，如果是等離子，點火后則可投入高壓柜運行（如果是投油則不能投入高壓柜）；2）將對應(yīng)爐子的省煤器和電除塵輸灰切至#2原灰?guī)欤ò腰c爐初期未完全燃燒的粉煤灰排入備用灰?guī)欤?）檢查消石灰倉是否已有足夠的消石灰。

（5）鍋爐點爐后脫硫同步投運的步驟

1）投入電除塵高壓柜，投入省煤器、電除塵輸灰順控連續(xù)排灰；2）再循環(huán)風擋開度不變，送、引風量和灰斗積灰時相同，緩慢開啟各灰斗物料循環(huán)閥（30%以下每次開5%，30%以上每次開1%～3%），緩慢逐漸建床層至0.8kPa循環(huán)，并投入消石灰供應(yīng)組適當加入消石灰，保證在啟動高壓水泵前出口SO2不會超100mg/Nm3（消石灰給料量應(yīng)小一些，由于未帶負荷及低負荷時吸收塔入口負壓較低，廠家設(shè)計給料斜槽傾斜度過小，給料過大極易堵塞給料斜槽）；3）注意平衡各灰斗的料位，以及保持布袋壓差在1.2k～1.4kPa；4）待脫硫島入口煙溫大于85℃時，啟動高壓水泵，待水泵電流正常全開回流水流調(diào)節(jié)閥后再開出口電動門，根據(jù)出口SO2濃度調(diào)整回流水調(diào)節(jié)閥的開度；5）隨著鍋爐負荷的增加（100MW以上），當引風機電流高于210A時，逐漸關(guān)小直至全關(guān)再循環(huán)風擋（在關(guān)的過程中有意識地控制引風機電流保持在200～210A），同時把床層壓降由0.8kPa逐漸增加至1.15k～1.3kPa；6）待鍋爐負荷穩(wěn)定后，把回流水調(diào)節(jié)閥投入自動，省煤器和電除塵輸灰切至#1原灰?guī)欤?）此時，脫硫同步投運正常。

4.2 鍋爐停爐與脫硫同步退出

1）隨著鍋爐負荷的降低，在保證鍋爐爐膛負壓在允許值范圍波動的前提下，逐漸開大再循環(huán)風擋，以保證鍋爐負荷低于150MW以下時吸收塔入口負壓不小于-0.9kPa，布袋出口煙氣量不小于1600Nm3/h，吸收塔床層壓降逐漸降至0.8kPa（此條件必須滿足，如不滿足，則吸收塔底會大量落灰，危及脫硫及鍋爐的正常運行）；2）在負荷低于100MW后，把電除塵、省煤器輸灰切至#2原灰?guī)欤?）根據(jù)入口、出口SO2濃度及脫硫島入口溫度調(diào)整回流水調(diào)節(jié)閥開度，一直到停爐時始終保持出口SO2濃度在100mg/Nm3以內(nèi)；4）停爐時，脫硫聯(lián)鎖退出，脫硫同步退出正常。

5 脫硫正常運行時的注意事項

5.1 再循環(huán)風擋的開關(guān)

（1）當鍋爐負荷逐漸降低，以下三個條件中有一個不滿足時，就可以開再循環(huán)風擋：吸收塔入口負壓低于-1.6kPa、鍋爐煙氣量低于1600Nm3/h、兩臺引風機電流低于190A，開再循環(huán)風擋時應(yīng)通知值長，緩慢開啟（脫硫如能監(jiān)控鍋爐負壓，應(yīng)參照鍋爐負壓值變化調(diào)整）。

（2）當鍋爐負荷增大，以下三個條件有一個滿足就應(yīng)緩慢關(guān)再循環(huán)風擋：吸收塔入口負壓高于-2.0kPa、布袋出口煙氣量高于1900Nm3/h、兩臺引風機電流高于200A，關(guān)再循環(huán)風擋時應(yīng)通知值長，緩慢關(guān)閉（脫硫如能監(jiān)控鍋爐負壓，應(yīng)參照鍋爐負壓值變化調(diào)整）。

（3）再循環(huán)風檔開大會使吸收塔入口溫度降低、吸收塔進出口煙溫溫差變小，從而增加消石灰用量，吸收塔入口負壓降低、引風機電流增大，增加了企業(yè)的用電量。

5.2 吸收塔床層壓降的調(diào)整

（1）吸收塔床層壓降一般控制在1k～1.3kPa，當布袋出口煙氣量較低時，可把床層壓降控制在1k～1.15kPa，以防止吸收塔底落灰。當入口SO2濃度高于1300mg/Nm3且布袋出口煙氣量較高時，可把床層壓降控制在1.15k～1.3kPa，提升吸收塔內(nèi)部反應(yīng)物的反應(yīng)效果，使出口SO2濃度控制起來更加穩(wěn)定，減少操作人員的工作量。

（2）在點停爐期間，鍋爐負荷較低且布袋出口煙氣量也較低時，可把床層壓降控制在0.8k～1kPa，等負荷較高時再把床層升起來。

5.3 消石灰變頻旋轉(zhuǎn)調(diào)頻給料器給料量的調(diào)整

（1）消石灰的給料應(yīng)盡量保持均勻給料，這樣出口SO2濃度相對應(yīng)也會比較穩(wěn)，如果給料不均，則在負荷、脫硫島入口溫度、入口SO2濃度變化時，出口SO2濃度會非常難調(diào)整，會增大操作員的工作量，同時也會增加消石灰的使用量。

（2）消石灰變頻旋轉(zhuǎn)給料器嚴禁在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)速變化過大，應(yīng)緩慢調(diào)整并根據(jù)運行工況的變化提前微調(diào)。

（3）當吸收塔入口SO2濃度變化大、吸收塔入口溫度變化大時，首先調(diào)整吸收塔出口溫度，最后調(diào)整消石灰旋轉(zhuǎn)調(diào)頻給料器轉(zhuǎn)速。

5.4 吸收塔出口溫度的控制

（1）當入口SO2濃度較低（小于1000mg/Nm3）、床層也較低時，應(yīng)有意識地控制吸收塔的出口溫度在75℃以上。

（2）當入口SO2濃度較高（大于1300mg/Nm3），床層較高以及鍋爐吹灰結(jié)束后脫硫島入口溫度大幅降低時，可以將吸收塔的出口溫度控制在72℃～75℃。當然，這樣做的前提是必須每隔一段時間就要現(xiàn)場檢測吸收塔內(nèi)灰的干濕度，必須保證吸收塔內(nèi)無灰塵貼壁現(xiàn)象。

5.5 布袋灰斗灰位的控制

（1）正常運行時灰斗灰位應(yīng)在低料位左右。

（2）吸收塔出口溫度低于75℃時，灰斗灰位應(yīng)在低料位和高料位之間。

（3）點爐或停爐時間在7天以內(nèi)時，灰斗灰位應(yīng)在低低料位左右。

（4）每個灰斗的灰位每周應(yīng)調(diào)整變化一次，每月應(yīng)降至低低料位一次。

6 結(jié)語

我國對火力發(fā)電廠煙氣脫硫的研究與開發(fā)，早在20世紀60年代就已開始，歷經(jīng)40年的艱辛努力，已奠定了一定的基礎(chǔ)。最近十余年來，為適應(yīng)我國進入全面現(xiàn)代化發(fā)展時期的需要，國家有選擇地引進了一批示范工程，為大幅度控制SO2污染鋪平了道路。通過驗證總結(jié)出的鍋爐點停與脫硫投退同步方案切實可行，達到了預(yù)期目的，為實現(xiàn)有效減少SO2排放，保護環(huán)境做出了應(yīng)有的貢獻。