湿法烟气脱硫系统拆除旁路挡板的方案及实施

2012-10-19郭浩杰俞忠勇胡隆

综合智慧能源 2012年4期

郭浩杰，俞忠勇，胡隆

(望亭发电厂，江苏苏州 215155)

1 机组概述

望亭发电厂#14锅炉烟气脱硫系统于2008年7月完成技术改造后投产，采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫(FGD)工艺，设烟气换热器(GGH)和增压风机，3层浆液喷淋。建设时设有烟气旁路挡板，分A，B两侧，每侧旁路挡板分上、下2块，上部挡板由压缩空气驱动，下部挡板由电力驱动，脱硫系统由中国华电工程(集团)有限公司(以下简称华电工程)负责施工。

根据江苏省环境保护厅［2010］254号文的要求，全省所有燃煤机组设置旁路烟道的应于2013年年底前将旁路烟道全部拆除，须做到原烟道与旁路烟道有明显的断口。为此，望亭发电厂决定在2011年完成300 MW脱硫机组旁路烟道的拆除工作。考虑到#14机组小修工期较短，旁路烟道拆除后钢筋混凝土浇筑后养护期不够，因此在2011年3月#14机组小修中先拆除旁路挡板，对烟道断口处用铁板封堵并做防腐处理，其余部分的拆除工作待下次机组大修时进行。

2 旁路挡板拆除方案

2.1 基本情况

望亭发电厂#14机组锅炉燃烧后的烟气分A，B两侧烟道进入脱硫系统，因此，此次旁路挡板拆除、封堵为A，B两侧同时进行。旁路烟道为钢筋混凝土结构，旁路挡板拆除后，断口两侧用厚度不小于6 mm的铁板进行封堵，封堵后净烟气侧进行防腐处理。旁路挡板拆除后挡板密封风机、加热器及附属管道等设备同时取消;烟气出口挡板保持开启并焊死，其控制回路取消;烟气进口挡板保留。受施工工期限制，加装事故喷淋系统的工作无法在此次小修中完成，决定在下次大修时予以实施，对事故喷淋系统缺失可能引起的极端工况采用保护逻辑予以弥补。旁路挡板拆除前烟道布置情况如图1所示，旁路挡板拆除后烟道布置情况如图2所示。

图1 旁路挡板拆除前烟道布置情况

2.2 施工方案

2.2.1 旁路挡板的拆除

小修开始前，由脱硫分部外委单位做好脚手架搭设和保温拆除工作。施工前应提前办理好开工手续，停炉后确认工作票已办理，具备开工条件。

旁路挡板拆除前先解除其电源及气源，拆除电缆及气源管，拆除就地控制箱到执行器的相关线缆，取消旁路挡板执行器电源仓位，分散控制系统(DCS)画面和逻辑则按照旁路挡板拆除后的工艺状况进行修改。

拆除旁路挡板执行机构及连杆机构(挡板门离地面约30 m、质量约6 t)，用汽车式起重机吊住旁路挡板密封风门及管道，然后割断密封风管，吊下管道。

因旁路挡板门质量较大，利用旁路挡板门上的吊耳，在烟道上面固定好吊点，由专业起重工用100 kN葫芦吊起挡板门，然后割除旁路挡板门两侧框架上的联接螺栓，最后使用1 000 kN以上的汽车式起重机将旁路挡板整体吊下。

2.2.2 进口挡板至旁路烟道垂直段烟道的拆除

图2 旁路挡板拆除后烟道布置情况

拆除进口挡板至旁路烟道垂直段烟道时，应首先拆除金属烟道与水泥烟道接口处的非金属膨胀节。在割除垂直烟道前，应首先在烟道的上方固定好吊点，然后由专业起重工用手拉葫芦吊起垂直烟道;割除烟道后，将其水平移动到汽车式起重机可操作的位置，最后用汽车式起重机吊下垂直烟道。

2.2.3 安装堵板

根据旁路挡板(3800 mm×4 600 mm×400 mm)和进口挡板(3400 mm×5800 mm×400 mm)的外形尺寸，在地面制作好铁质堵板，堵板用槽钢进行加强(如图3所示)并在堵板外表面预先刷好防锈漆(内表面无需刷漆)。

图3 堵板外形尺寸

作业时，由汽车式起重机操作人员完成堵板吊装工作，然后分别对旁路烟道(烟囱侧)及进口烟道垂直段进行封堵。烟道封堵后由金属监督人员采用超声波或渗透法对封堵焊缝进行检测，确保无泄漏［1］，由专业防腐人员对旁路烟道烟囱侧堵板进行防腐处理。

进口挡板密封风管道也要进行封堵，但保留挡板原有的开关功能。将出口挡板门置于全开位置并加以固定(焊死)，断开执行机构，出口挡板密封风管道拆除，管口用铁板封堵。

最后，由专业保温人员对烟道变动部位加装保温装置。

2.3 可靠性措施

烟气旁路挡板拆除后，脱硫系统成为锅炉烟气通道的一部分，直接影响锅炉燃烧的安全和稳定，因此，应对脱硫设备的可靠性提出更高的要求。鉴于此，针对FGD系统曾经出现的故障，在拆除旁路挡板的同时也对设备做了相应的改造和优化。

(1)3台循环泵均设有减速齿轮箱，齿轮箱油泵的电源原本都接在就地电源箱内，曾经因为误碰接线和电源箱进水引起油泵停运，导致循环泵全停，进而引发脱硫系统跳闸。此次小修对油泵电源进行了整改，3台油泵各由独立电源接入400 V脱硫电汇，防止循环泵因油泵故障同时跳闸。

(2)GGH为中心轴驱动形式，设有2个变频电动机，现场工作条件恶劣，发生过因GGH故障引起脱硫系统保护跳闸的事件。小修时对变频器进行了改型并将变频控制柜移至400 V脱硫电汇室内，最大程度减少GGH出现故障的几率。

(3)增压风机电动机油站原为就地控制柜控制，2台润滑油泵及加热器共用1个电源供电，存在油泵全停的安全隐患。利用机组停用机会对油站进行了改造，油泵和加热器电源分3仓分别接入保安电汇，确保电动机润滑油系统正常运行。

2.4 控制逻辑与保护

旁路挡板拆除后，脱硫系统控制和保护逻辑发生了较大的改动。原脱硫系统发生故障时，旁路挡板打开，锅炉仍能够正常运行;旁路挡板拆除后，脱硫系统无法与机组解列，将直接影响锅炉燃烧。望亭发电厂组织相关技术人员讨论，决定对保护逻辑做以下更改:

(1)原保护逻辑中石灰石－石膏湿法FGD系统脱扣开启旁路挡板的逻辑取消。

(2)原保护逻辑中FGD入口烟气温度高于180℃开启旁路挡板逻辑取消。

(3)原FGD入口压力超限(高至+800 Pa或低至－800 Pa)开启旁路挡板逻辑取消。

(4)锅炉主燃料跳闸(MFT)引起FGD脱扣，联锁开启旁路挡板、关闭FGD进出口挡板、关闭增压风机动叶逻辑取消。

(5)重新搭建脱硫系统的重要保护逻辑，主要分为2类:

1)不保留烟气通道。因为没有事故喷淋装置，为了保护除雾器和吸收塔不被腐蚀，必须在故障时切断烟气。保护动作时，增压风机联锁跳闸，关闭动叶和FGD进口挡板，锅炉主燃料跳闸(MFT)并联停六大风机(吸风机、送风机、一次风机)，触发条件有:

①循环泵全停;

②FGD系统烟气进口温度(A1，A2，A3测点)≥180℃(3取2)，并且FGD系统吸收塔进口烟气温度≥120℃;

③FGD系统烟气进口温度(B1，B2，B3测点)≥180℃(3取2)，并且 FGD系统吸收塔进口烟温≥120℃;

④增压风机运行60 s，进口挡板 A，B均未打开。

2)保留烟气通道。主要为增压风机本体、油站故障或增压风机电源故障而导致增压风机跳闸时做准备。保护动作时，FGD进口挡板不关，增压风机动叶超驰开至90%，锅炉MFT，触发条件有:

①增压风机润滑油压力跌至0.05 MPa以下;

②增压风机失电;

③增压风机因其他原因跳闸。

(6)FGD 系统烟气进口压力(A1，A2，A3测点)≥+800 Pa或FGD系统烟气进口压力(A1，A2，A3测点)≤－800 Pa，FGD系统烟气进口压力(B1，B2，B3测点)≥+800 Pa或FGD系统烟气进口压力(B1，B2，B3测点)≤ －800 Pa 时报警，并将报警信号送至主机DCS。

(7)烟气进口挡板逻辑:增压风机启动前应关闭，增压风机启动后30s联锁开启，增压风机或吸风机运行时不允许关闭。

(8)增压风机停用条件:锅炉MFT或吸风机已全停。

(9)对吸风机、送风机增加脱硫系统发生第1类不保留烟气通道故障的保护连锁开关。

3 存在的问题及应对措施

旁路挡板拆除后，作为锅炉的尾部系统，脱硫装置的投运和停用有非常大的改变，新的问题也随之而来。

3.1 机组启动初期，炉膛压力不能维持

原先有旁路挡板时，脱硫系统应在机组带50%额定负荷时投运并关闭旁路挡板，投运时间晚于锅炉点火时间，对锅炉的影响有限。现在，锅炉点火前就应先启动增压风机，由于增压风机动叶在零位时仍有一定的开度，增压风机空载运行时对炉膛负压有较大影响，以致锅炉吹扫风量只能维持在较高水平，针对此问题，望亭发电厂制订了以下措施:

(1)尽量关小引风机动叶开度，减小系统的总风量，保证机组顺利吹扫。

(2)考虑设置增压风机旁路烟道，一方面可改善吹扫工况，另一方面可缩短增压风机启、停时间，减少机组厂用电量。

3.2 吸收塔浆液中毒

锅炉点火时，使用油枪可能会使油气进入脱硫系统，会加重GGH堵塞并造成吸收塔浆液污染。另外，由于锅炉启动初期燃煤的燃烧不完全，会有较多炭颗粒进入电除尘器和脱硫系统，且因没有旁路挡板，烟气中所有的杂质都一同进入脱硫系统。

为尽可能减少进入脱硫系统的污染物，可将干灰输送系统的投用时间提前，电除尘器高压整流变压器一投运即启动干灰输送系统，并且在电场通电前停止连续振打，以防止荷电性能较差的炭颗粒在电除尘器里引起二次飞扬。与此同时，在锅炉点火后，即开始使用备汽对GGH进行吹扫，尽可能除去吸附在GGH上的烟尘及其他污染物。

尽管如此，FGD系统在小修后的第1次启动时还是出现了浆液中毒现象，吸收塔pH值为4.5左右，无法提高至正常值(5.0～6.0)，通过1个星期的浆液置换，才逐步调整至正常状态。

时隔半个月，#14机组调停后再次启动，此次启动过程中加强了对GGH的蒸汽吹扫工作和对电除尘器以及干灰系统的运行调整，情况发生明显好转，未发生浆液中毒。

4 停机操作次序更改

在原来的机组降负荷停机过程中，机组负荷低于50%额定容量时，便可开启旁路挡板，停用脱硫系统。拆除旁路挡板后，脱硫系统的停运必须在锅炉停炉后进行，随着烟气量的减少逐步关小增压风机动叶，维持FGD系统入口压力为微负压，待锅炉MFT后，才可停用增压风机，但应将动叶调整至合适位置，利用引风机维持烟气的流向。

由于循环泵全停将触发切断烟气通路的保护，使得引风机出口阻断，故引风机停用前需保留1台循环泵运行，待锅炉吹扫完毕后，方可停用循环泵，以完成整个系统的停运工作。在这种情况下，循环泵的运行会浪费厂用电，今后应对逻辑进行改善，以减少电耗。