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0 引言
在国内火电厂中,配套脱硫工程均采用带旁路和GGH的脱硫系统,当脱硫系统故障后,可以打开脱硫系统的旁路,使锅炉的原烟气通过旁路进入烟囱,而不影响机组的安全运行。但是脱硫旁路的设置却致使脱硫系统的投入得不到严格约束,进而SO2 的排放也得不到严格的控制,这与节能减排的要求不相符合。国华三河发电有限责任公司(下称三河电厂)采用了国内首例脱硫系统无旁路和烟塔合一技术,取消了传统脱硫系统的旁路挡板、GGH和烟囱,在降低工程造价的同时, 又保证了脱硫系统与机组同步运行的条件,使节能减排工作落到实处。然而,不设置旁路对脱硫系统的安全运行要求更高。本文将以三河电厂二期工程为例对脱硫系统在运行过程中存在的问题及注意事项进行探讨。
1 脱硫无旁路系统简介
1.1 系统特点
三河电厂二期工程烟气脱硫系统采用石灰石2石膏湿法脱硫工艺,为一炉一塔配置形式,其特点为引风机与增压风机合并;没有旁路;没有 GGH;烟塔合一; 玻璃钢烟道替代净烟气烟道。由于脱硫系统做为烟气的唯一通道,而且变成锅炉烟风系统的一部分,因此对吸收塔出口的烟气温度有严格的要求。而且一旦脱硫系统故障停运或检修时,都需要机组停运。
1.2 脱硫系统工艺流程
从锅炉引风机后的烟道引出的原烟气,通过升压进入脱硫吸收塔,在吸收塔内完成氧化硫脱除吸收,最终形成二水硫酸钙(石膏) ,而净烟气则经除雾器除去雾滴后,再经玻璃钢烟道进入冷却水塔,最后排入大气,如图1所示。
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2 脱硫无旁路系统运行中出现的问题
2.1 脱硫公用系统
由于二期脱硫系统与一期脱硫系统共用一套公用系统,即:制浆、石膏脱水及存储、事故浆液存储、工艺水及冷却水、石灰石储存、脱硫废水、压缩空气等系统和设备,当系统出现异常和故障时均会影响到脱硫系统及机组的安全运行。
2.2 脱硫系统和设备
吸收塔本体及SO2 吸收氧化系统、浆液循环系统、浆液扰动系统中的任一设备故障均会影响到机组的负荷或安全运行。因此不论是运行操作还是检修维护工作,均应按主设备对待。
2.3 脱硫事故喷淋系统
无论是浆液循环泵、空气预热器故障跳闸,还是机组事故情况下的通风冷炉等处理不当,都会造成入口烟气温度升高。为了保护吸收塔内衬、除雾器及玻璃钢烟道不被高温烟气烧坏,无旁路脱硫系统特设了一个事故喷淋装置,在异常情况发生时快速打开来降低入口烟温。
2.4 保护装置
脱硫系统所有的保护装置及锅炉MFT保护的定值及逻辑关系等设置得是否合理,热工测点的安装位置及测量系统的可靠性,均影响着脱硫系统和机组的安全运行。特别是由于脱硫系统无 GGH后考虑烟道防腐问题,吸收塔出口的烟道采用了玻璃钢烟道,而该烟道允许最高运行温度仅为68℃。所以对事故喷淋装置联锁保护要求很高,当吸收塔入口烟气温度达到动作值或3台循环泵全停的情况下,事故喷淋装置要能够正确的联锁动作,保证吸收塔和出口烟道的安全运行。
2.5 定期工作
脱硫系统的定期工作执行的好坏也影响着脱硫系统的安全运行。如:定期校验工作,即:吸收塔入口、内部、出口烟温pH计、液位计等测量表计显示的准确性;定期切换工作是否按时进行, 如: 380 V系统的电源切换试验工作;定期更换运转设备的润滑油、润滑脂等定期工作。
3 脱硫无旁路系统运行中注意事项
3.1 机组正常运行中
(1) 浆液循环泵。浆液循环泵设计工况为3 台运行。但在保证脱硫效率的情况下,其运行方式可以为2运1备。当在极限情况下,如果1台跳闸,只有1台运行时,应立即减负荷,以降低进入脱硫系统的烟气温度,保护吸收塔内设备不受损坏,从而保证吸收塔和玻璃钢烟道在安全的情况下运行,同时抓紧修复和恢复停运浆液循环泵的运行,当浆液循环泵全部停运时应立即停止 MFT,以保护脱硫设备。
(2) 氧化风机。在2 台氧化风机全停情况下,脱硫系统可维持运行一段时间。但应及时安排人员处理,尽快将氧化风机投入。如果在2 h 内不能恢复,脱硫系统应停止运行。
(3) 扰动泵。扰动泵如果出现2台停运,主要涉及浆液沉积的问题,应在1～2 h内迅速恢复扰动泵的运行,否则应将脱硫系统退出运行。
(4) 电除尘器。为了防止脱硫无旁路系统的浆液遭到粉尘污染中毒,在正常运行期间应密切监测电除尘器出入口粉尘浓度及CEMS系统的主要参数。如果电除尘器其中若干电场或供电区因故障停运,造成出口粉尘浓度大于200 mg/Nm3 时,锅炉应根据实际情况降负荷运行,脱硫系统通过观察吸收塔内浆液的化学吸收反应情况以及石膏品质情况,决定是否需要升降负荷及继续运行。如果电除尘器其中若干电场或供电区因故障停运,但出口粉尘浓度不大于200 mg/Nm3 时,脱硫系统可继续保持运行,但需长时间进行运行观察。一般正常运行时吸收塔入口粉尘浓度不大于55 mg/Nm3 ,出口不大于28 mg/Nm3。
(5) 空气预热器。正常运行中烟气温度过高的主要原因为空气预热器跳闸或堵灰等原因造成换热不好所造成。为防止机组运行期间进入吸收塔的烟气温度过高损坏脱硫系统设备,脱硫无旁路系统设计了事故喷淋箱。事故喷淋设有2路, 在烟气温度高时自动控制水喷淋,从而控制吸收塔入口烟气温度。因此,防止空气预热器运行中跳闸的运行技术措施也是非常重要的。
(6) 事故喷淋箱。正常运行中事故喷淋水箱必须始终处于高水位运行,且液位计准确。为保证事故喷淋水箱运行可靠性,可设计2路补充水源:一路工艺水,一路消防水或循环水。同时利用停机机会定期做事故喷淋试验,保证事故喷淋系统运行的可靠性。
(7) 脱硫系统烟道。脱硫系统烟道安全运行方面主要考虑2段,一是吸风机出口到吸收塔之间段,二是吸收塔出口到水塔之间玻璃钢烟道段。引风机出口烟道段主要考虑防腐问题,吸收塔出口段主要考虑烟气温度高导致玻璃钢烟道变形和烟道浆液沉积问题。引风机出口烟道防腐问题可在设计阶段考虑或在烟道低处加装水汽收集槽, 并接放水门在机组启停过程中进行排放。吸收塔出口玻璃钢烟道段除加装温度测点监测运行中出口烟道温度变化外,还应考虑在出口烟道内设计冲洗装置,保证出口烟道中不会大量沉积烟尘和石膏。同时出口烟道上还要增设检查人孔,便于定期检查和检修。
(8) 脱硫吸收塔。由于二期脱硫系统无烟气旁路挡板、增压风机及GGH,因此吸收塔液位在运行中的监视是非常重要的,如果液位不准或内部泡沫较多同时溢流管堵塞,则会使浆液倒流到吸风机出口,严重时会造成设备损坏和停机事故。另外,吸收塔的溢流在设计时,要做到液位低时不跑烟气,液位高时能及时排放浆液,从而保证脱硫系统和机组的安全运行。
(9) 脱硫系统保护设置。因为脱硫无旁路系统的安全运行状况直接影响机组的安全运行,所以要把脱硫系统保护纳入到机组主保护的管理中。脱硫系统的重要参数要增加测点数,其中逻辑要实现3取2或3取3,从而提高测量系统和保护系统的可靠性。
吸收塔入口烟气温度高报警值应设为不启动事故喷淋为准,即低于155℃,达到提前提醒运行人员及早采取措施来控制吸收塔烟气入口温度的目的;当吸收塔入口烟温不低于180℃时,应触发锅炉MFT,同时联停引风机,送风机运行,使锅炉处于闷炉状态来保护吸收塔。
根据脱硫无旁路的特点,传统上设计了锅炉运行期间发生电除尘器其中任一个通道跳闸,机组就跳闸的保护。由于每台锅炉电除尘器有4个通道, 这样在实际运行中,造成机组跳闸的概率就比较大。因此可以将电除尘电源柜A和B所带的电场交叉分布,保证在任一组电源故障都不会出现单一通道全停,同时还应将此保护改为报警,这样在减轻了浆液污染的同时也避免了机组跳闸。吸收塔入口粉尘浓度高可采用大量补充新鲜石灰石浆液, 同时排放污染的浆液来解决浆液中毒问题。
热工保护逻辑上,将浆液循环泵跳机保护改为 3取3。当2台浆液循环泵停运后,可以考虑在快速减负荷的情况下,维持单台浆液循环泵运行方式。在逻辑中设置的浆液循环泵等脱硫系统主要设备的保护定值,如:轴承温度、线圈温度和液位高低报警及跳闸值,其必要性和合理性应根据实际进行优化,避免造成不必要的安全事件发生。
