火力发电厂脱硫系统取消旁路后的设备及运行优化

桂东波

(大唐国际发电有限公司内蒙古分公司，呼和浩特 010206)

0 引言

根据国家环境保护部办公厅环办〔2010〕91号文《关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》和GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》的规定及大唐集团公司有关文件的要求，对现役机组满足条件的脱硫系统必须拆除脱硫旁路挡板。某发电公司10台机组于2012年1月至2014年7月进行了脱硫设施取消旁路改造，2012年年底，完成了3台600 MW机组和1台300 MW机组脱硫设施取消旁路改造。在脱硫旁路取消改造过程中，对脱硫系统进行了优化改造，与此同时，对脱硫系统保护逻辑和运行操作也进行了优化。

1 脱硫系统取消旁路后机组运行风险性分析

(1)锅炉在点火启动期间，若等离子设备不可靠、助燃用油量过大，未燃尽的颗粒物会随锅炉烟气进入吸收塔，在与浆液接触洗涤的过程中，烟气中的油污被洗涤到吸收塔浆液中，油污在吸收塔循环泵、浆液喷淋装置、搅拌器及鼓入的氧化空气的共同扰动作用下，容易形成泡沫。油污在吸收塔内与浆液的接触过程中会在石灰石、亚硫酸钙等固相颗粒的表面形成一层薄薄的油膜，油膜将石灰石与浆液隔离，阻止了石灰石的溶解，从而导致脱硫效率和pH值降低；另外，亚硫酸钙表面的油膜还阻止了亚硫酸盐的氧化，难以形成石膏晶体；与此同时，它还会造成脱硫装置内管道的结垢、堵塞以及真空皮带机的滤布堵塞。如果浆液恶化严重，脱硫系统退备，排出恶化浆液时间长，会导致脱硫系统及主机长时间停运。

(2)如果静电除尘器故障检修，脱硫入口烟尘质量浓度在200 mg/m3以上持续运行或机组启动初期大量灰分进入脱硫系统，会引起吸收塔内浆液的恶化。若脱硫系统无法正常运行而退备，排出恶化浆液时间长，会导致脱硫系统及主机长时间停运。

(3)如果除雾器冲洗不及时或冲洗装置损坏，除雾器冲洗效果就不能得到保证。在机组启动期间，静电除尘器不能全部投入，大量油灰进入脱硫系统，会导致除雾器堵塞或除雾器板坍塌，造成系统阻力增加，严重时需停机处理，且恢复周期较长。

(4)在运行过程中，出现了浆液循环泵喷淋系统堵塞、喷淋管道断裂、喷头磨损增大、2台以上循环泵机械故障、循环泵入口滤网堵塞等问题造成喷淋覆盖率下降或浆液雾化效果差，导致脱硫效率难以维持；严重时，为保证出口二氧化硫达标排放，需主机限负荷运行直至机组停止运行。

(5)由于吸收塔搅拌器机封漏浆、搅拌器故障后盘不动车或搅拌器叶片脱落，造成不平衡振动过大，导致吸收塔搅拌器停运，影响浆液循环和石膏在浆液池内氧化结晶的效果，严重时会导致脱硫系统退出运行，机组停运。

(6)如果2台运行的浆液循环泵同时出现故障停运后，备用浆液循环泵不能在5 min内启动,即使锅炉主燃料跳闸(MFT)，高温烟气也会直接进入吸收塔内，虽然采取了喷水降温措施，仍有可能对除雾器和防腐鳞片造成损坏。如果发生除雾器损坏和防腐脱落的情况，恢复周期较长。

2 脱硫系统改造

2.1 增压风机和引风机“增引合一”改造

为提高风机系统运行的可靠性，在取消脱硫旁路改造过程中，取消了增压风机系统，将2台引风机出力增加，脱硫系统产生的阻力由引风机消减。

2.2 锅炉等离子点火改造

为降低锅炉点火过程中投油对脱硫浆液造成的影响，在取消脱硫旁路改造过程中，对锅炉等离子点火装置进行了改造。改造前每台锅炉在底层只有1台磨煤机装有等离子点火装置，改造后每台锅炉在底层有2台磨煤机装设了等离子点火装置，增加1台磨煤机等离子装置后，提高了锅炉无油点火的可靠性，为脱硫装置安全、稳定运行奠定了基础。

2.3 脱硫除雾器系统改造

为保证除雾器总压力损失不高于设计值，满足引风机出力的要求，降低除雾器堵塞的风险，除雾器板由原折线型更换为流线型，以降低系统阻力，提高设备可靠性。同时，对现有除雾器冲洗水系统进行了改造，在除雾器上部增加1层冲洗水系统，保证除雾器冲洗效果。

2.4 增加2路事故喷淋系统

在吸收塔入口烟道上增加2路事故喷淋装置，当吸收塔入口烟气温度高于160 ℃或2台以上浆液循环泵停运时，可启动事故喷淋系统向烟道内喷水降温，以防止高温烟气进入吸收塔损坏吸收塔内壁防腐或除雾器板。

2.5 加设干湿界面冲洗装置

脱硫系统在运行期间，吸收塔入口干湿界面处会产生石膏板结，导致脱硫系统阻力增加，严重时吸收塔进口烟道堵塞面积达70％。在吸收塔干湿界面处设计一套冲洗冷却装置，其主要作用是延长吸收塔干湿界面上部挡水沿，以减轻干湿界面石膏板结。

2.6 吸收塔增加溢油管道

为预防锅炉启、停时锅炉燃油对吸收塔浆液造成中毒并在系统内形成恶性循环,在吸收塔上部增设溢油管,当锅炉燃油对吸收塔浆液品质构成影响时，收集含油浆液产并外排，以避免含油浆液影响石膏处理系统及废水处理系统。

2.7 增加重要设备供电保障

脱硫旁路取消后，为增加脱硫系统的稳定性，增加2台吸收塔搅拌器、1台事故喷淋水泵、1台工艺水泵及1台密封水泵备用电源，同时每2台机组脱硫PC段增加1路联络电源，以达到互为备用的目的。

3 逻辑优化

3.1 取消脱硫旁路挡板联锁保护

(1)当增压风机运行信号丢失、增压风机电流小于50 A或增压风机运行信号消失、停止信号具备联开时，取消脱硫旁路的挡板保护。

(2)当增压风机前压力大于0.8 kPa或小于-0.8 kPa(三选二)时，取消联开脱硫旁路挡板保护。

(3)当3台浆液循环泵运行信号同时消失且停止信号同时成立时，取消联开脱硫旁路挡板保护。

3.2 取消增压风机停运保护

(1)当增压风机电动机油站油压低于0.05 MPa报警延时25 s时，取消增压风机的保护。

(2)当3台浆液循环泵运行信号同时消失且停止信号同时成立延时15 s，取消增压风机的保护。

(3)当增压风机跳闸后动叶角度联开到85％保持15 s时，方可手动对动叶进行调整保护。

3.3 增加脱硫吸收塔烟温报警及联锁保护

(1)脱硫系统入口烟温达到150 ℃(三取中)时，联启事故降温喷淋系统，降低入口烟温。

(2)脱硫系统入口烟气温度达到150 ℃报警，由运行人员手动投入3台浆液循环泵运行，联锁启动除雾器冲洗系统且同时开启下层9排冲洗水阀，增加冲洗水流量。

(3)当以上措施执行完毕后，脱硫系统入口烟温仍然继续上升且达到160 ℃，可申请主机降负荷运行，直至停止机组运行。

(4)当吸收塔出口净烟气温度高于60 ℃(三取一)时，发“光字”报警。

3.4 增加浆液循环泵报警及联锁保护

(1)当脱硫系统2台以上浆液循环泵运行信号消失、停止信号具备且烟气温度达到100 ℃时，增加联启事故降温喷淋系统。

(2)当脱硫系统3台浆液循环泵运行信号消失、停止信号具备且锅炉排烟达到110 ℃延时5 s时，增加锅炉MFT保护动作。

(3)当脱硫系统浆液循环泵电动机绕组温度高、轴承温度高及电流超限时，增加报警信号。

4 运行优化措施

4.1 锅炉点火启动时的运行优化

(1)锅炉启动应尽量采用等离子点火技术，以减少燃油对吸收塔浆液的影响。

(2)锅炉点火前，投入静电除尘器和干除灰系统运行，锅炉冷态启动时，静电除尘器的灰斗加热器、大梁绝缘支柱套管及放电极绝缘室加热提前24 h投运。锅炉点火前，投运1台脱硫浆液循环泵和1台水泵冲洗除雾器，以减少除雾器黏附油污和粉尘。

(3)在锅炉等离子点火过程中，飞灰未完全燃烧，投入的静电除尘器一电场、二电场控制二次电压数值，电压控制在起晕电压和闪络电压之间，并对二次电流限流运行，以防止静电除尘器的二次内部燃烧，应密切监视静电除尘器出入口烟气温度变化情况。未完全燃烧的煤粉不可能全部由静电除尘器收集，吸收塔浆液会有一定的污染可能，根据运行情况可进行浆液部分置换，大量补充新鲜的石灰石浆液，同时排放污染的浆液。

(4)锅炉点火前，事故浆液槽液位应控制在低位运行且吸收塔液位不应高于9 m，在启动过程中会有大量油污或灰尘进入吸收塔浆液，应在最短时间内将塔内浆液通过事故浆液槽进行置换。

(5)机组正常运行后，对吸收塔浆液进行化验监督和分层试验，如果浆液污染严重，可向吸收塔内加入成分好的晶种，通过脱水系统大量外排来进行浆液置换。

(6)准备充足的消泡剂，在吸收塔内浆液泡沫影响脱硫系统运行时，添加消泡剂。

4.2 吸收塔入口粉尘质量浓度高时的运行优化

(1)运行3台浆液循环泵，减少烟尘在塔内设备上的吸附(尤其是在除雾器上的附着)。

(2)开启吸收塔入口干湿界面冲洗水系统，降低吸收塔入口干湿界面的结垢程度。

(3)加强除雾器冲洗频次，减少灰尘在除雾器板上的附着堵塞，与此同时，排出系统应加大出力，以保持吸收塔液位平衡。

(4)对吸收塔浆液进行活性化验和分层试验，当浆液被飞灰严重污染时，将部分浆液排至事故浆液槽再进行浆液置换。

(5)加强废水外排量，以降低塔内富集离子的质量浓度。

(6)当吸收塔入口烟尘质量浓度长时间超标(超过200 mg/m3)时，在吸收塔浆液内会形成氟铝络合物附着在石膏-石灰石表面，能阻止晶粒的生长并使石灰石闭塞。

采取措施后，若脱硫系统运行工况没有改善，可申请机组降低负荷，直到停止运行。

4.3 防止吸收塔入口干湿界面堵塞的运行优化

(1)在干湿界面处增加冲洗水系统后，运行班组每班冲洗1次，每次不少于10 min。

(2)利用每次检修机会,对吸收塔干湿界面黏附结垢物进行彻底清理。

(3)热工人员应定期校验比对吸收塔液位计，以防止偏差过大造成浆液在吸收塔入口干湿界面沉积。

4.4 防止除雾器堵塞的运行优化

(1)在运行中应密切监视除雾器压差，按要求定期对除雾器进行冲洗，在冲洗过程中保持冲洗水的压力和流量，以保证冲洗效果。

(2)在正常运行过程中，吸收塔内液位应通过除雾器冲洗水系统进行补充，尽可能对除雾器进行冲洗，以提高冲洗效果，降低除雾器堵塞几率。

(3)定期投运最上层除雾器冲洗系统，以提高冲洗效果。

4.5 检修和维护措施

(1)对于浆液循环泵、氧化风机等重要设备(包括电动机和电缆)，应按照Q/FJG 10029.1—2004《电力设备交接和预防性试验规程》的要求，每隔3年进行一次预防性试验并建立台账。

(2)在6 kV盘柜处的电缆终端应随着大、小修和临修机会进行检查，查看终端是否存在过热现象并对电缆终端端子螺丝进行紧固。

(3)力争做到每周2次对浆液循环泵以及电动机的轴承振动、轴承温度进行精密点检；对浆液循环泵运行参数、轴承箱油位、油质、冷却水流量进行每日点检并将浆液循环泵电动机接线盒温度列入电气日常点检项目中，在每周1次的运行巡检中，应对电动机接线盒所测温度进行一次统计并分析接线盒的劣化趋势。

(4)每隔3月对浆液循环泵电动机油脂进行检查，根据轴承温度变化的情况，定期加油脂并记录；每隔6月更换1次浆液循环泵轴承箱润滑油并清洗轴承箱。

(5)根据年度机组检修计划编制脱硫检修计划，遵循“主机停脱硫停和主机修脱硫必修”的检修原则，应将浆液循环泵电动机出线瓷瓶是否开裂、电缆终端线夹是否压实、是否需要断股检查、浆液循环泵解体检修列入机组大、小修和临修的必修项目。

(6)应对浆液循环泵电动机保护定值进行核对，根据定值内容对综合保护装置进行检查，力争做到保护灵敏、可靠。

(7)每次大、小修及临修时，应对主厂房至脱硫系统6 kV、380 V电源开关进行检查和试验，对与脱硫系统相关的保护装置进行校验，每月记录保护装置采样值。

(8)对于主要脱硫系统设备(如浆液循环泵、吸收塔搅拌器等)，力争做到备件充足，若出现异常应及时组织检修。

(9)保证烟气温度测点等每年校验1次。

5 结论

(1)通过对脱硫系统进行改造和运行优化，脱硫系统取消旁路后能够满足机组检修周期的要求，应随机组检修周期进行检修。

(2)脱硫系统取消旁路后，可消除政府监管对企业的不信任感，达到脱硫系统随机组100％投运。

(3)气体排放符合国家产业政策并满足有关部门的要求，为提前达到GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》规定的目标奠定了基础。

(4)消除了机组引风机与增压风机联锁运行带来的隐患，减少了运行操作调整工作量。

(5)取消了脱硫增压风机，减少了脱硫系统运行维护工作量。

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