火力發電廠脫硫系統取消旁路后的設備及運行優化

桂東波

(大唐國際發電有限公司內蒙古分公司，呼和浩特 010206)

0 引言

根據國家環境保護部辦公廳環辦〔2010〕91號文《關于火電企業脫硫設施旁路煙道擋板實施鉛封的通知》和GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》的規定及大唐集團公司有關文件的要求，對現役機組滿足條件的脫硫系統必須拆除脫硫旁路擋板。某發電公司10臺機組于2012年1月至2014年7月進行了脫硫設施取消旁路改造，2012年年底，完成了3臺600 MW機組和1臺300 MW機組脫硫設施取消旁路改造。在脫硫旁路取消改造過程中，對脫硫系統進行了優化改造，與此同時，對脫硫系統保護邏輯和運行操作也進行了優化。

1 脫硫系統取消旁路后機組運行風險性分析

(1)鍋爐在點火啟動期間，若等離子設備不可靠、助燃用油量過大，未燃盡的顆粒物會隨鍋爐煙氣進入吸收塔，在與漿液接觸洗滌的過程中，煙氣中的油污被洗滌到吸收塔漿液中，油污在吸收塔循環泵、漿液噴淋裝置、攪拌器及鼓入的氧化空氣的共同擾動作用下，容易形成泡沫。油污在吸收塔內與漿液的接觸過程中會在石灰石、亞硫酸鈣等固相顆粒的表面形成一層薄薄的油膜，油膜將石灰石與漿液隔離，阻止了石灰石的溶解，從而導致脫硫效率和pH值降低；另外，亞硫酸鈣表面的油膜還阻止了亞硫酸鹽的氧化，難以形成石膏晶體；與此同時，它還會造成脫硫裝置內管道的結垢、堵塞以及真空皮帶機的濾布堵塞。如果漿液惡化嚴重，脫硫系統退備，排出惡化漿液時間長，會導致脫硫系統及主機長時間停運。

(2)如果靜電除塵器故障檢修，脫硫入口煙塵質量濃度在200 mg/m3以上持續運行或機組啟動初期大量灰分進入脫硫系統，會引起吸收塔內漿液的惡化。若脫硫系統無法正常運行而退備，排出惡化漿液時間長，會導致脫硫系統及主機長時間停運。

(3)如果除霧器沖洗不及時或沖洗裝置損壞，除霧器沖洗效果就不能得到保證。在機組啟動期間，靜電除塵器不能全部投入，大量油灰進入脫硫系統，會導致除霧器堵塞或除霧器板坍塌，造成系統阻力增加，嚴重時需停機處理，且恢復周期較長。

(4)在運行過程中，出現了漿液循環泵噴淋系統堵塞、噴淋管道斷裂、噴頭磨損增大、2臺以上循環泵機械故障、循環泵入口濾網堵塞等問題造成噴淋覆蓋率下降或漿液霧化效果差，導致脫硫效率難以維持；嚴重時，為保證出口二氧化硫達標排放，需主機限負荷運行直至機組停止運行。

(5)由于吸收塔攪拌器機封漏漿、攪拌器故障后盤不動車或攪拌器葉片脫落，造成不平衡振動過大，導致吸收塔攪拌器停運，影響漿液循環和石膏在漿液池內氧化結晶的效果，嚴重時會導致脫硫系統退出運行，機組停運。

(6)如果2臺運行的漿液循環泵同時出現故障停運后，備用漿液循環泵不能在5 min內啟動,即使鍋爐主燃料跳閘(MFT)，高溫煙氣也會直接進入吸收塔內，雖然采取了噴水降溫措施，仍有可能對除霧器和防腐鱗片造成損壞。如果發生除霧器損壞和防腐脫落的情況，恢復周期較長。

2 脫硫系統改造

2.1 增壓風機和引風機“增引合一”改造

為提高風機系統運行的可靠性，在取消脫硫旁路改造過程中，取消了增壓風機系統，將2臺引風機出力增加，脫硫系統產生的阻力由引風機消減。

2.2 鍋爐等離子點火改造

為降低鍋爐點火過程中投油對脫硫漿液造成的影響，在取消脫硫旁路改造過程中，對鍋爐等離子點火裝置進行了改造。改造前每臺鍋爐在底層只有1臺磨煤機裝有等離子點火裝置，改造后每臺鍋爐在底層有2臺磨煤機裝設了等離子點火裝置，增加1臺磨煤機等離子裝置后，提高了鍋爐無油點火的可靠性，為脫硫裝置安全、穩定運行奠定了基礎。

2.3 脫硫除霧器系統改造

為保證除霧器總壓力損失不高于設計值，滿足引風機出力的要求，降低除霧器堵塞的風險，除霧器板由原折線型更換為流線型，以降低系統阻力，提高設備可靠性。同時，對現有除霧器沖洗水系統進行了改造，在除霧器上部增加1層沖洗水系統，保證除霧器沖洗效果。

2.4 增加2路事故噴淋系統

在吸收塔入口煙道上增加2路事故噴淋裝置，當吸收塔入口煙氣溫度高于160 ℃或2臺以上漿液循環泵停運時，可啟動事故噴淋系統向煙道內噴水降溫，以防止高溫煙氣進入吸收塔損壞吸收塔內壁防腐或除霧器板。

2.5 加設干濕界面沖洗裝置

脫硫系統在運行期間，吸收塔入口干濕界面處會產生石膏板結，導致脫硫系統阻力增加，嚴重時吸收塔進口煙道堵塞面積達70％。在吸收塔干濕界面處設計一套沖洗冷卻裝置，其主要作用是延長吸收塔干濕界面上部擋水沿，以減輕干濕界面石膏板結。

2.6 吸收塔增加溢油管道

為預防鍋爐啟、停時鍋爐燃油對吸收塔漿液造成中毒并在系統內形成惡性循環,在吸收塔上部增設溢油管,當鍋爐燃油對吸收塔漿液品質構成影響時，收集含油漿液產并外排，以避免含油漿液影響石膏處理系統及廢水處理系統。

2.7 增加重要設備供電保障

脫硫旁路取消后，為增加脫硫系統的穩定性，增加2臺吸收塔攪拌器、1臺事故噴淋水泵、1臺工藝水泵及1臺密封水泵備用電源，同時每2臺機組脫硫PC段增加1路聯絡電源，以達到互為備用的目的。

3 邏輯優化

3.1 取消脫硫旁路擋板聯鎖保護

(1)當增壓風機運行信號丟失、增壓風機電流小于50 A或增壓風機運行信號消失、停止信號具備聯開時，取消脫硫旁路的擋板保護。

(2)當增壓風機前壓力大于0.8 kPa或小于-0.8 kPa(三選二)時，取消聯開脫硫旁路擋板保護。

(3)當3臺漿液循環泵運行信號同時消失且停止信號同時成立時，取消聯開脫硫旁路擋板保護。

3.2 取消增壓風機停運保護

(1)當增壓風機電動機油站油壓低于0.05 MPa報警延時25 s時，取消增壓風機的保護。

(2)當3臺漿液循環泵運行信號同時消失且停止信號同時成立延時15 s，取消增壓風機的保護。

(3)當增壓風機跳閘后動葉角度聯開到85％保持15 s時，方可手動對動葉進行調整保護。

3.3 增加脫硫吸收塔煙溫報警及聯鎖保護

(1)脫硫系統入口煙溫達到150 ℃(三取中)時，聯啟事故降溫噴淋系統，降低入口煙溫。

(2)脫硫系統入口煙氣溫度達到150 ℃報警，由運行人員手動投入3臺漿液循環泵運行，聯鎖啟動除霧器沖洗系統且同時開啟下層9排沖洗水閥，增加沖洗水流量。

(3)當以上措施執行完畢后，脫硫系統入口煙溫仍然繼續上升且達到160 ℃，可申請主機降負荷運行，直至停止機組運行。

(4)當吸收塔出口凈煙氣溫度高于60 ℃(三取一)時，發“光字”報警。

3.4 增加漿液循環泵報警及聯鎖保護

(1)當脫硫系統2臺以上漿液循環泵運行信號消失、停止信號具備且煙氣溫度達到100 ℃時，增加聯啟事故降溫噴淋系統。

(2)當脫硫系統3臺漿液循環泵運行信號消失、停止信號具備且鍋爐排煙達到110 ℃延時5 s時，增加鍋爐MFT保護動作。

(3)當脫硫系統漿液循環泵電動機繞組溫度高、軸承溫度高及電流超限時，增加報警信號。

4 運行優化措施

4.1 鍋爐點火啟動時的運行優化

(1)鍋爐啟動應盡量采用等離子點火技術，以減少燃油對吸收塔漿液的影響。

(2)鍋爐點火前，投入靜電除塵器和干除灰系統運行，鍋爐冷態啟動時，靜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投運。鍋爐點火前，投運1臺脫硫漿液循環泵和1臺水泵沖洗除霧器，以減少除霧器黏附油污和粉塵。

(3)在鍋爐等離子點火過程中，飛灰未完全燃燒，投入的靜電除塵器一電場、二電場控制二次電壓數值，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，以防止靜電除塵器的二次內部燃燒，應密切監視靜電除塵器出入口煙氣溫度變化情況。未完全燃燒的煤粉不可能全部由靜電除塵器收集，吸收塔漿液會有一定的污染可能，根據運行情況可進行漿液部分置換，大量補充新鮮的石灰石漿液，同時排放污染的漿液。

(4)鍋爐點火前，事故漿液槽液位應控制在低位運行且吸收塔液位不應高于9 m，在啟動過程中會有大量油污或灰塵進入吸收塔漿液，應在最短時間內將塔內漿液通過事故漿液槽進行置換。

(5)機組正常運行后，對吸收塔漿液進行化驗監督和分層試驗，如果漿液污染嚴重，可向吸收塔內加入成分好的晶種，通過脫水系統大量外排來進行漿液置換。

(6)準備充足的消泡劑，在吸收塔內漿液泡沫影響脫硫系統運行時，添加消泡劑。

4.2 吸收塔入口粉塵質量濃度高時的運行優化

(1)運行3臺漿液循環泵，減少煙塵在塔內設備上的吸附(尤其是在除霧器上的附著)。

(2)開啟吸收塔入口干濕界面沖洗水系統，降低吸收塔入口干濕界面的結垢程度。

(3)加強除霧器沖洗頻次，減少灰塵在除霧器板上的附著堵塞，與此同時，排出系統應加大出力，以保持吸收塔液位平衡。

(4)對吸收塔漿液進行活性化驗和分層試驗，當漿液被飛灰嚴重污染時，將部分漿液排至事故漿液槽再進行漿液置換。

(5)加強廢水外排量，以降低塔內富集離子的質量濃度。

(6)當吸收塔入口煙塵質量濃度長時間超標(超過200 mg/m3)時，在吸收塔漿液內會形成氟鋁絡合物附著在石膏-石灰石表面，能阻止晶粒的生長并使石灰石閉塞。

采取措施后，若脫硫系統運行工況沒有改善，可申請機組降低負荷，直到停止運行。

4.3 防止吸收塔入口干濕界面堵塞的運行優化

(1)在干濕界面處增加沖洗水系統后，運行班組每班沖洗1次，每次不少于10 min。

(2)利用每次檢修機會,對吸收塔干濕界面黏附結垢物進行徹底清理。

(3)熱工人員應定期校驗比對吸收塔液位計，以防止偏差過大造成漿液在吸收塔入口干濕界面沉積。

4.4 防止除霧器堵塞的運行優化

(1)在運行中應密切監視除霧器壓差，按要求定期對除霧器進行沖洗，在沖洗過程中保持沖洗水的壓力和流量，以保證沖洗效果。

(2)在正常運行過程中，吸收塔內液位應通過除霧器沖洗水系統進行補充，盡可能對除霧器進行沖洗，以提高沖洗效果，降低除霧器堵塞幾率。

(3)定期投運最上層除霧器沖洗系統，以提高沖洗效果。

4.5 檢修和維護措施

(1)對于漿液循環泵、氧化風機等重要設備(包括電動機和電纜)，應按照Q/FJG 10029.1—2004《電力設備交接和預防性試驗規程》的要求，每隔3年進行一次預防性試驗并建立臺賬。

(2)在6 kV盤柜處的電纜終端應隨著大、小修和臨修機會進行檢查，查看終端是否存在過熱現象并對電纜終端端子螺絲進行緊固。

(3)力爭做到每周2次對漿液循環泵以及電動機的軸承振動、軸承溫度進行精密點檢；對漿液循環泵運行參數、軸承箱油位、油質、冷卻水流量進行每日點檢并將漿液循環泵電動機接線盒溫度列入電氣日常點檢項目中，在每周1次的運行巡檢中，應對電動機接線盒所測溫度進行一次統計并分析接線盒的劣化趨勢。

(4)每隔3月對漿液循環泵電動機油脂進行檢查，根據軸承溫度變化的情況，定期加油脂并記錄；每隔6月更換1次漿液循環泵軸承箱潤滑油并清洗軸承箱。

(5)根據年度機組檢修計劃編制脫硫檢修計劃，遵循“主機停脫硫停和主機修脫硫必修”的檢修原則，應將漿液循環泵電動機出線瓷瓶是否開裂、電纜終端線夾是否壓實、是否需要斷股檢查、漿液循環泵解體檢修列入機組大、小修和臨修的必修項目。

(6)應對漿液循環泵電動機保護定值進行核對，根據定值內容對綜合保護裝置進行檢查，力爭做到保護靈敏、可靠。

(7)每次大、小修及臨修時，應對主廠房至脫硫系統6 kV、380 V電源開關進行檢查和試驗，對與脫硫系統相關的保護裝置進行校驗，每月記錄保護裝置采樣值。

(8)對于主要脫硫系統設備(如漿液循環泵、吸收塔攪拌器等)，力爭做到備件充足，若出現異常應及時組織檢修。

(9)保證煙氣溫度測點等每年校驗1次。

5 結論

(1)通過對脫硫系統進行改造和運行優化，脫硫系統取消旁路后能夠滿足機組檢修周期的要求，應隨機組檢修周期進行檢修。

(2)脫硫系統取消旁路后，可消除政府監管對企業的不信任感，達到脫硫系統隨機組100％投運。

(3)氣體排放符合國家產業政策并滿足有關部門的要求，為提前達到GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》規定的目標奠定了基礎。

(4)消除了機組引風機與增壓風機聯鎖運行帶來的隱患，減少了運行操作調整工作量。

(5)取消了脫硫增壓風機，減少了脫硫系統運行維護工作量。

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