火电厂烟气脱硫装置的安全经济运行3.doc

1、火电厂烟气脱硫装置的安全、经济运行孙旭峰 倪迎春 彭海（江苏利港电力有限公司，江苏省 江阴市 214444）摘要：国内火电大机组大部分均采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置（FGD），随着环保考核力度的加大，如何确保FGD的安全运行，提高FGD的投运率已成为各电厂关注的焦点，而由于烟气系统异常引起原烟气压力大幅波动，从而影响锅炉的安全运行；而吸收塔浆液起泡引起浆液大量溢流、石灰石和石膏浆液管道频繁发生堵塞、石膏二级脱水系统异常等对FGD的运行也会产生很大的影响。本文结合江苏利港电厂四套脱硫装置的实际运行经验，分析了影响FGD安全运行的的主要因素，并提出如何在确保安全运行的基础上做到经济运行。关键词

2、：湿法脱硫 安全运行 经济运行 目前，烟气脱硫装置已成为火力发电厂除锅炉、汽轮机、发电机外的第四大主机，其安全运行主要包含二个方面：FGD投入后对锅炉安全运行的影响以及FGD本身的安全运行影响；而经济运行主要是考虑在满足环保要求的前提下尽量降低FGD的运行费用，为全厂的节能降耗工作做出贡献。1、 FGD烟气系统异常对锅炉运行的影响烟气系统是FGD装置与锅炉的连接枢纽，一旦烟气系统发生故障，势必对锅炉运行产生影响，烟气系统中最重要的两个设备是旁路挡板和增压风机，下面分别阐述影响其安全运行的主要因素。1.1 旁路挡板 旁路挡板大多采用气动执行机构，必需设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且不会

3、有变形或泄露，一旦旁路挡板有变形或卡涩现象，那么当FGD保护动作必须快开旁路挡板而挡板无法在规定时间内打开时，必然会引起炉膛压力大幅波动，严重时还会引起锅炉MFT保护动作。为预防挡板变形或卡涩，挡板密封风和加热装置正常时应该投运，在日常运行中，还应该定期（1015天）对旁路挡板进行快开试验，必须保证旁路挡板在有快开请求时能够快速开启，另外利用机组检修的机会应及时对烟道中的积灰进行清理。 在环保要求日益严格的今天，旁路挡板都要求关闭运行，而当FGD发生故障时必须要求其快速打开，其连锁保护的设计要合理，同时为确保安全，必需能做到在三断（断气、断电、断控制信号）时能够快速开启。另外，当FGD装置检修

4、或故障退出运行时，一定要将旁路挡板机械的闭锁装置锁定在开位，以防止在旁路挡板长期失去控制气源后因烟气压力波动而使挡板发生误关，这种现象在某电厂调试期间曾出现过，因承包方施工人员在FGD 168 满负荷试运行结束停运消缺后忘记将旁路挡板机械闭锁装置锁定在开位，最终导致锅炉MFT保护动作，令人惋惜。在FGD装置投入运行稳定后才能关闭旁路挡板，在关闭旁路挡板过程中增压风机导叶开度宜采用手动控制，尽量维持原烟气压力在-200pa-250pa左右，关闭旁路挡板的过程要缓慢，一边关闭挡板，一边监视原烟气压力和炉膛负压，同时关注增压风机的导叶开度情况，当旁路挡板关闭至30%左右开度时，注意关闭的速率要降低，

5、因为这时旁路挡板的关闭幅度对烟道的压力影响最大,在关闭的过程中还要加强与锅炉主控的联系。1.2 增压风机的运行 增压风机的主要目的是克服FGD的系统阻力,对于配置有2台增压风机并联运行的系统，由于一般所选轴流式风机，受风机性能特性的影响。在低负荷时（50%BMCR），很容易出现一台风机的流量很大，而另一台风机的流量很小的情况，此时，若开大流量小的风机静叶或关小输送流量大的风机静叶，则原来输送大流量的风机会突然跳到小流量工作点运行，而原来输送小流量的风机又突然跳到大流量工作点运行，产生不稳定的“抢风”现象，如调节不好，可能会产生失速和喘振现象。因此在自动方式运行时，密切监视二台增压风机的电流和风

6、量是否保持一致，一般风量是通过差压测量计算出来的，受测压管堵塞等影响波动较大，但电流相对变化稳定。当发现二台风机电流和风量有偏差时，可通过增减偏置来调节，如果偏置无法调节过来，可切手动方式调节。由于抢风现象一般都是发生在低负荷时，因此我们还可以停运其中一层喷淋，改变风机的出口阻力特性，使风机的工作点离开抢风区域。如有可能的话还可以联系锅炉适当增大风量。 正常运行情况下增压风机的导叶应该投入自动方式运行，作为反馈信号的原烟气压力测量信号宜采用三选中信号，以确保自动投入的准确性。2、 FGD运行中安全运行的主要问题2.1 吸收塔浆液起泡 吸收塔内的浆液从喷嘴处喷下与逆流的烟气不断发生反应,烟气中的

7、杂质在浆液中不断循环富集后会产生大量的泡沫,泡沫在吸收塔内产生后一般不容易被发现,当起泡严重后吸收塔浆液会发生大量溢流现象,对FGD的安全运行产生非常大的危害，这种现象一般发生在停运氧化风机或启动循环浆液泵时，利港电厂#4、#5、#6脱硫装置自投运后均发生过几次在吸收塔显示正常液位时的严重溢流现象，当时检查溢流管的最高透气口无堵塞现象，与大气相通良好，没有发生虹吸现象的可能，同时液位计经校验都是准确的。 现象一：利港电厂#4吸收塔正常液位运行在10.5m左右，溢流口标高11.7m，强制氧化的方式为固定式空气喷射器。07年05月02日，吸收塔在正常液位10.8m处运行，因运行的氧化风机故障需检修

8、，停运氧化风机后发现吸收塔液位不断升高，10min后液位达到最高12.4m，同时吸收塔溢流口有大量浆液溢出，启动备用氧化风机后，液位又逐渐恢复，溢流现象也消失，为什么氧化风机停运后，吸收塔液位迅速上升并溢流呢？#4吸收塔共有4个静压式液位计，吸收塔下部2个（2选1信号），吸收塔上部2个（2选1信号），吸收塔显示的液位由下式计算： 式中 H吸收塔显示液位 h1吸收塔下部液位计高度，m h2吸收塔上部液位计高度，m P1吸收塔上部液位计测量值，Kpa P2吸收塔下部液位计测量值， Kpa我们采集了氧化风机从停运到再次启动过程中，吸收塔上、下部液位计测量值变化情况，如图1所示，发现在氧化风机停运后，

9、吸收塔下部液位计测量值P2基本保持不变，吸收塔上部液位计测量值P1上升，当时吸收塔内无其它液体进入，但显示的液位几分钟内上升1.7m，肯定是计算回路中的浆液密度变小，从公式中看密度计算中的P2没有变化，P1增大，确实是密度降低了。可见，当氧化风机停运后，失去固定式喷射器喷出的氧化风，使循环浆液泵很容易将吸收塔液面产生的泡沫抽吸进入吸收塔中下部，使吸收塔内的浆液密度减小，体积增大，导致溢流。当气泡进入中下部后，上部的液位计测量出的P1是不断增大的，而下部的液位计测量出的P2是基本不变的（浆液溢流后逐渐降低），实际的溢流口溢出的是大量浆液而不是泡沫也证明了这一点。而氧化风机一启动后，喷射器喷出的氧

10、化风重新将产生的泡沫阻隔，使之不容易进入吸收塔中下部，P1又逐渐降低，溢流现象也消失。现象二：利港电厂#5、#6吸收塔正常液位运行在11.3m左右，溢流口标高12.75m，强制氧化的方式为搅拌器加空气喷枪组合式。07年07月05日，#5吸收塔在正常液位11.2m处运行，启动备用循环浆液泵3min后，发现吸收塔溢流口大量溢流浆液，而吸收塔显示液位仍为11.1m左右，离溢流口还有1m多，停运备用循环浆液泵后，溢流现象也消失，为什么启动备用循环浆液泵后，吸收塔显示液位正常，但溢流口大量溢流浆液呢？#5吸收塔共有3个静压式液位计，均在吸收塔底部（3选1信号），吸收塔显示的液位由下式计算：式中 H吸收塔

11、显示液位，m吸收塔浆液密度，采用了吸收塔浆液密度计的测量值，kg/m3h1吸收塔底部液位计高度，m P2吸收塔底部液位计测量值， Kpa 在启动备用的循环浆液泵后，多一层喷淋不仅使浆液表面泡沫加多，并且多一台循环浆泵的抽吸使吸收塔液面更多的泡沫进入吸收塔中下部,使整个吸收塔内浆液进入泡沫后真实的密度降低，体积增大，导致溢流，但由于吸收塔的显示液位计算回路中采用了密度计的测量值，密度计是安装在吸收塔石膏浆液排出泵的出口支管上，流经出口支管的吸收塔浆液是泵从吸收塔最底部抽出的，支管的直径也很小，所以虽然整个吸收塔内浆液真实密度降低但测量出的密度却不会有什么变化；同时泡沫的产生对于底部液位计测量的静

12、压也没有任何变化，所以吸收塔发生大量浆液溢流，但显示液位却离溢流口还有1m多，即吸收塔内产生了所谓的“虚假液位”。确认吸收塔大量溢流是由于浆液起泡产生后,我们对吸收塔浆液进行了取样，分析哪些杂质会容易使吸收塔浆液起泡，是Ca2+、Mg2+、Cl-还是其它呢？利用ZHP 1901 润滑油泡沫特性测定仪，将吸收塔浆液分成几个样本，分别在其中加入适量CaCl2、MgCl2、KCl、尿素、灰分，然后对各个样本进行吹泡试验，看这些物质的增加对浆液起泡性有无影响。所取吸收塔浆液样本中Cl-浓度：5640mg/l，Ca+浓度：2698mg/l，试验结果发现添加了CaCl2 的浆液在进行吹泡试验时，所产生的气

13、泡比原来的细小，气泡的充满度也大，整个气泡的高度高，而添加其它几种成分的在进行吹泡试验时均无明显不同。由于吸收塔内的实际反应工况无法模拟，所以试验的结果只是给我们提供了一个判断分析的方向。试验的同时，我们也查看了近期吸收塔浆液的化验分析数据，我们发现吸收塔溢流现象和浆液分析数据中的Cl-浓度一项有着线性的对应关系。 表1 #5吸收塔浆液成分分析数据日期密度PH温度固含%CaC03%碳酸盐石膏%硫酸盐亚硫酸钙亚硫酸盐Cl-mg/l7.31.0925.43652.813.962.9271.28792.6443.080.1580.0789424.567.111.15.46852.315.181.42

14、80.62895.5644.430.0790.0398304.887.251.0915.48753.414.770.6890.30395.1244.230.1210.066937.677.301.095.76150.614.052.9891.31490.7142.180.20.0995981.988.301.0955.50551.614.921.8150.79892.47430.0380.0195525.939.41.0955.345015.020.9210.40590.442.040.1190.0595101.839.111.0985.31149.815.152.771.21890.0541

15、.880.3450.1715524.329.171.0925.58549.914.34.1951.84490.6442.150.2010.15999.819.251.1025.5153.715.461.6630.73190.5642.110.2560.1277710.74当吸收塔内浆液的Cl-浓度高于6000 mg/l时，均容易发生溢流现象（7.37.25日；9月25日）。可见Cl-浓度与浆液的起泡性有着线性的关系，因此可以拿这个指标来作为我们运行人员判断的依据之一，而不必在日常的运行中去分析复杂的浆液成分，实际的运行结果也证明参照这一指标是准确的。应对策略：（1） 运行中以吸收塔浆液Cl-含

16、量作为我们的废水排放标准，当Cl-浓度高于6000 mg/l时，加大吸收塔排废量，使之控制在6000mg/l以内。（2） 提高电除尘的除尘效率，使进入吸收塔的烟尘尽量少，并且要避免锅炉投油时FGD运行。（3） 定期加入消泡剂，如果已经发生严重溢流时可紧急停止一台循环浆液泵运行，减少浆液喷淋量和循环浆液泵的抽吸，这样可以使溢流减弱很多，但受液气比降低会使脱硫效率降低。2.2 脱硫装置的管道和阀门堵塞及预防 由于脱硫装置中管道和阀门中的流通介质是石灰石浆液和石膏，所以运行中很容易在管道弯头和调节门处发生沉积现象，严重影响脱硫装置的安全运行。根据运行的实际经验，建议采取以下措施：（1） 管道和泵输送

17、完介质后必须冲洗干净，特别对一运一备的设备在切换后更要注意冲洗干净后才能作为备用，以防下一次启动时已经发生堵塞。（2） 石灰石和石膏浆液的滤网必须投入运行，正常运行中不能走旁路方式运行，防止杂质堵塞供浆调门和旋流子。（3） 湿式球磨机弃料槽中的石子必须收集，不能进入制浆区的地坑，因为地坑的水一般都是要收集后进入石灰石浆液箱或过滤水箱 ，如果有石子进入，那么会在过滤水管道的调节门处发生堵塞，如果是隔膜式调节阀，很容易使隔膜破损，无法自动调节流量。2.3 石膏二级脱水系统存在的问题（1）真空皮带机密封水/润滑水运行中频繁出现流量低保护跳石膏脱水机。由于设计时密封水/润滑水使用的都是滤布水箱的水，时

18、间长后滤布水箱中有石膏沉积，会使真空皮带机密封水/润滑水管道堵塞造成流量低跳闸，因密封水/润滑水流量一般只有23t/h，所以可改成工艺水，试运后发现情况较好。（2）滤布工作面、非工作面喷嘴堵塞，导致回程滤布和皮带上的石膏得不到冲洗后大量积累在底部托盘上，使托盘变形，滤布容易跑偏，张紧开关容易动作。由于喷嘴的孔较小，平时巡检时应注意检查喷嘴的情况，发现不好的应及时清理或更换。（3）真空气水分离器液位高信号动作频繁，使石膏二级脱水系统连锁跳闸。真空气水分离器的回水是进入过滤水箱底部的，由于过滤水箱底部长时间运行后有石灰石沉积，导致回水不畅引起气水分离器液位高。预防的措施是定期对过滤水箱的底部进行清

19、理，同时应严格控制进入过滤水箱的水源，不能将地坑中含带杂质的水直接打入过滤水箱，另外滤布上有孔洞时也要及时修补，防止石膏浆液进入气水分离器内。3、 脱硫装置的经济运行脱硫装置不仅投资大，而且运行的成本也非常高，主要有电耗、石灰石耗量和水耗，其中电耗所占比例最大，脱硫装置中耗电大的设备有球磨机、增压风机和循环浆液泵。在安全运行的前提下，要合理的调整运行方式，利用有效的调节手段来确保经济运行，为节能降耗做出贡献。3.1 湿式球磨机的经济运行影响球磨机经济运行的主要因素有石灰石的品质和粒径、石灰石旋流器的调节、钢球的装载量以及给料量和水量的配比。运行中应该对上述影响因素不断摸索调整，使湿磨工作在一个

20、最佳的工况下，利港电厂#3球磨机型式为WFGD 2760 型溢流式，额定出力为14T/H，自从调试投入运行已来，一直存在达不到额定出力，弃料槽跑料现象严重。后经过以下几个方面的调整，使磨石机的制浆单耗逐渐降低。（1） 石灰石旋流器的旋流子沉砂嘴经过一段时间运行后会发生磨损，导致底流浆液量大，加大了磨石机的循环倍率，后按设计将磨损的沉砂嘴进行更换，并在运行中保持旋流器的入口压力，不要轻易的改变旋流器的入口压力。（2） 监视球磨机的电流，当运行的电流比在推荐装球量时的电流降低10%左右时就应该加球，时刻保持球磨机在最佳工况下运行，定期加球时一般加大球。大修时还应该将筒体钢球倒出后重新按大、中、小比

21、例合理的选配，并对筒体中存留的石英砂要进行清理。（3） 将进入湿磨入口和再循环箱入口的调节门进行更换，原先的调节门流量飘移很大，使水量配比根本无法达到合理调节。 通过上述调整，记录了三个月的数据，#3湿式球磨机的制浆单耗在不断的降低，而且弃料槽跑料的现象明显好转，球磨机能够一直保持在额定的出力下运行。表2 湿式球磨机调整前后制浆单耗对比月份计重给石量/T球磨机电耗/MWH制浆单耗KWH/T8910551065703922197.820910935.9131.8127.79 3.2 增压风机的经济运行 影响增压风机电耗的主要因素是FGD的系统阻力，对于有GGH的系统，GGH的差压高低是降耗的关键

22、。在已投运的FGD中，许多用户都碰到GGH严重积灰堵塞，差压远高于设计值的问题，使增压风机的电耗上升。所以运行中应加强对GGH的吹扫，在利用高压水冲洗时，应选择在烟气流量低时进行，在利用锅炉停运机会可以用专业的高压水进行冲洗，效果会比较明显。利港电厂#3FGD的GGH在2007年09月 满负荷时差压一直高达1700pa，每班二次的压缩空气吹扫已经没有太大效果，后利用国庆机组调停的机会用65Mpa左右的高压水对其冲洗，冲洗后差压降至800900pa左右，相同烟气量的情况下增压风机电流降低15A左右，使脱硫单耗由09月的2.55Kwh/Kg降至10月的2.15Kwh/Kg。 另外在锅炉负荷和燃煤含

23、硫份较低时，停运一层喷淋层，使烟气阻力降低；增压风机自动方式运行时，原烟道的负压设定值适当提高，还应该加强对除雾器进行冲洗，以降低除雾器的差压；都可以使增压风机的电耗降低。 3.3 循环浆液泵的经济运行 FGD装置一般配置34台浆液循环泵，有很多种不同的组合运行方式。浆液泵对应的喷淋层高度越高，循环浆液泵和烟气反应的时间就越长，脱硫效率越高，但循环泵的电耗相应增加。所以每套脱硫装置可以根据锅炉负荷和燃煤的含硫量不同，将几种浆液循环泵的组合方式作一试验，最后得出经济效益和环保效益最佳的运行方式，运行人员就可以根据试验的结果在以后的运行中进行调节，以达到节能降耗的目的，避免无目的的启停循环浆液泵。4、 结束语脱硫装置在我国大范围投运的时间不长，所以在设计和施工中难免有很多问题，我们应在运行中不断的总结经验，摸索出解决问题的方法，为脱硫装置安全运行打下基础，确保投硫装置的投用率。同时利用各种可控的调节手段，使脱硫装置的能耗进一步降低，使环保效益和经济效益能达到和谐的统一。参考文献1 钟秦 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例 北京：化学工业出版社，20022 阎维平 刘忠 王春波 纪立国 电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制 北京：中国电力出版社，20053 金新荣 湿法烟气脱硫装置安全运行与节能降耗 电力设备 第7卷 第2期 2006年2 月 第5860页