火电厂脱硫装置的安全运行和管理建议.pdf

第 1 2 卷 2 0 1 0 年 第 4 期 电 力 安 全 技 术 J 火电厂脱硫装置的安全运行和 管理建议 邹鹏 ，王琼 1 ．广州粤能 电力科技开 发有限公司，广 东 广 州 5 l 0 6 0 0 ；2 ．长沙理 工大学，湖南 长沙 4 l 0 0 7 6 [ 摘 要]火电厂石灰石 ／石膏法烟气脱硫装置投入运行后暴露 出越来越 多的问题，影响 了烟气脱硫装 置的运行效果。对火电厂脱硫 系统的烟气系统、吸收塔 系统、制浆系统和石膏脱水 系统的常见问题进行 了 分析，找 出了问题的症结所在，提 出了烟 气脱硫 系统运行和管理 的建议。 [ 关键词]脱硫装置；安全运行 ；管理措施 石灰石 ／石膏法烟气脱硫装置在国内火电厂 已 广泛投人使用，但对粤 电集团下属十多个火 电厂 内 的脱硫装置的运行情况调研发现，形势不容乐观 。 烟气脱硫装置运行的不稳定给火 电厂运行部门带来 了巨大压力 ，很多火 电厂把旁路打开 ，以降低主机 的运行风险。这样 ，烟气未经处理就直接排到外部 ， 污染环境，脱硫装置未起到应有的作用。另外 ，由 于设计、制造、安装等原因，导致石灰石 ／石膏脱 硫装置运行时出现各种各样的问题 。在现有的脱硫 装置水平的基础上 ，必须依靠各方力量和各种手段 来提高石灰石 ／石膏脱硫装置的利用率 ，达到减排 污染物的目的。 脱硫系统主 要包括 以下几个子 系统 烟气系 统、吸收塔系统、石灰石制浆系统、石膏脱水系统 和废 水处理系统。要提高烟 气脱硫装置 的运行效 率 ，需对各分系统存在的主要问题进行分析 ，找出 问题症结所在 ，以期尽快解决 。 l 烟气系统存在的问题 1 ． 1 烟气旁路系统的开关问题 近年来，我国火电厂脱硫装置的单位造价在不 断下降。据统计，2 0 0 0年前，我国大多采用进 口设 备 ，单位造价高达 8 0 0 ～1 3 0 0元 ／ k W，2 0 0 5年单 位造价下降为 1 5 0 ～2 5 0 元 ／ k W，2 0 0 6年部分脱硫 装置的单位造价投标价格降低到 1 0 0 元 ／ k W 以下。 单位造价下滑导致脱硫装置生产企业的盈利空问被 大大缩小甚至为负盈利，市场竞争不断加剧 ，也导 致脱硫装置整体质量 下滑 。脱硫装置存在 问题较 多 ，给火 电厂运行部门带来了极大压力。为保证脱 硫装置不影响机组正常运行 ，运行部门常将旁路挡 板 门打开 ，将部分烟气未经处理就直接排到外部 ， 降低了脱硫装置利用率。另外 ，烟气旁路挡板门开 关不顺畅，挡板门开关信号在雨天误传导 ，也给脱 硫装置运行带来很大的影响。 因此， 旁路挡板 门应按时开关， 以防止卡塞。 旁 路挡板门还应采用多气缸工作方式，以防止由于单 气缸力量不足 ，导致旁路挡板门无法正常打开 。 1 ． 2 烟气换热器 GGH 的堵塞 G G H 严重堵塞会对脱硫装置的运行产生巨大 影响。随着脱硫装置投入运行时间的增加 ，GG H堵 塞 日趋严重 ，其原烟气侧 和净烟 气侧压差 曾高达 1 ． 2 k P a 。GGH垢样主要成分为石膏和粉煤灰，这 是由于除雾器去除细小石膏颗粒的能力有限，致使 一 部分石膏直接通过除雾器到达 G GH。另外，烟气 中含有较多的烟尘 ，加上吹灰器吹灰效果差 ，致使 石膏和粉煤灰在 G G H 上越积越多 ，最后堵塞 了 G GH换热片之间的通道，导致 GGH原烟气侧和净 烟气侧压差上升 ，造成增压风机发生喘振等恶性事 故。最后，不得不停止脱硫装置的运行，对 GG H的 堵塞物进行人工清除。这直接降低了脱硫装置的利 用率 。 1 ． 3 吸收塔人 口烟道大量石膏和烟尘的堆积 吸收塔入 口烟道堆积的石膏和烟尘主要有 2个 来源 1 吸收塔浆液 中没有被除雾器完全去除的浆 液，通过除雾器到达 G GH，被 G GH吹灰器吹扫后 随着烟气到达吸收塔人 口，在吸收塔入 口受到吸收 塔喷淋层的阻力 以及浆液水分 影响沉积下来 。另 外，烟气中含有的烟尘在吸收塔入 口处也受到阻力 和浆液水分影响沉积下来。 一 9一 J 电 力 安 全 技 术 第 l 2 卷 2 0 1 0 年 第 4 期 2 吸收塔浆液起泡沫达到入 口处 ，或喷淋层 喷淋时浆液落到吸收塔入 口处而堆积 。 2 吸收塔系统存在的问题 2 ． 1 除雾器的堵塞 除雾器堵塞是脱硫装置运行中常见的问题 ，在 广东某电厂就曾发生因除雾器堵塞导致整个除雾器 塌落 的事故 。根据 电厂运行和检修维护人员的经 验 ，提高除雾器冲洗水压 力和冲洗频率后，除雾器 堵塞现象会大大降低，除雾器上下压差值上升速度 也明显降低。在脱硫装置运行中，除雾器冲洗水管 经常发生断裂，导致冲洗效果降低。这是由于冲洗 水管多数采用聚丙烯材料 ，由于焊接质量不合格， 致使冲洗水管在冲洗时瞬间发生 “ 水锤”效应而发 生断裂。另外，由于冲洗水管上的喷头和喷头里的 扰流子安装质量不好或没有安装，导致冲洗水冲洗 效果差，也使除雾器堵塞速度加快。为保证除雾器 正常运行，应维持冲洗水压力在 0 ． 2 MP a左右，不 可随意降低冲洗水压力，冲洗问隔时问不应大于 3 0 mi n，且冲洗水阀门最好采用电动阀门，以防止冲 洗水阀门快速打开而产生 “ 水锤”效应。这种 “ 水 锤”效应对冲洗水管有极强的破坏性。广东某发电 厂除雾器冲洗水管正是由于这种 “ 水锤”效应而导 致多处断裂。 2 ． 2 吸收塔浆液质量恶化 吸收塔是脱硫装置的核心部分 ，决定了烟气的 处理效果，目前空心吸收塔多采用处理效果较好的 3层喷淋层。而吸收塔浆液质量恶化，使得脱硫率 下降，石灰石消耗量大大超过设计值。 吸收塔浆液质量恶化的主要原因是 1 静电除尘器除尘效率差 ，使部分粉煤灰进 入吸收塔浆液里 ，降低了石灰石浆液的活性。在吸 收塔人 口烟尘浓度达到 1 5 0 mg ／ Nm 以上时，吸收 塔浆液就很难长时问运行。这时需要大量添加石灰 石浆液，但p H值依然不断下降，甚至降至 3 ，使真 空皮带脱水机上的石膏表层有一层黑色细小颗粒。 2 没有及时排放脱硫废水。由于脱硫废水中 含有大量氯离子、氟离子以及重金属，如果长时问 没有向外界排放，各种离子和小粒径粉煤灰会在吸 收塔浆液内不断累积，导致脱硫装置脱硫效果变 差 ，吸收塔浆液不断泛起黑色或黄色泡沫，需要耗 费大量的石灰石浆液 ，从而提高了脱硫装置的运行 成本。 一 9一 3 石灰石质量差。石灰石粉粒径较大，使得 吸收塔浆液钙硫 比上升。一般钙硫 比的设计值为 1 ． 0 3 ，但在运行中由于石灰石浆液质量恶化，或者 石灰石质量差，致使钙硫比高达 1 ． 2左右，这就大 大增加了石灰石的耗量 ，也降低了石膏的品质。 2 ． 3 设备汽蚀磨蚀严重 采用球磨机制浆的脱硫装置 ，吸收塔浆液内会 有很多砂子。这些砂子一般要在吸收塔浆液排空以 后 ，打开人孔门检查时才被发现。石灰石杂质是这 些砂子的主要来源。这些砂子对石膏排 出泵、循环 泵和搅拌器有很强的磨蚀作用。叶轮被砂子磨蚀后 将无法再进行工作。 循环泵汽蚀也是非常严重的问题 ，现在国内脱 硫装置的循环泵多采用国外厂家的浆液泵，如德国 的KS B、澳大利亚的 WARMAN，这些泵性能好、 运行稳定，能够满足脱硫要求。假如这些泵发生汽 蚀现象，首先需要考虑运行状况是否有问题，例如 浆液液位是否过低、循环泵入 口是否堵塞等。特别 是在吸收塔浆液大量起泡沫时 ，电厂运行人员为了 防止浆液溢流，会把浆液液位降低 ，这就很可能会 对循环泵造成危害。另外，循环泵宜采用中低转速 浆液泵 ，否则容易发生汽蚀、磨蚀等情况。 2 ． 4浆液泵机封泄漏 浆液泵高速运行时，机封磨损会比较严重。在 实际运行当中，绝大多数机封都不能完全保证长时 间运行，一般 1 年左右机封就会出现漏浆问题。 3 制浆系统存在的问题 现在很多火电厂为节省成本，都采用球磨机来 制取石灰石浆液，但实际运行 中，球磨机系统经常 出现问题 ，尤其是球磨机进料 口经常发生堵塞，进 料管道易磨损。另外 ，由于石灰石加入量和配比水 量问题 ，球磨机不能完全把石灰石磨成所需粒径 ， 浆液内部也存在大颗粒石灰石，这些大颗粒的石灰 石会对泵、管道、石灰石旋流站造成磨损 ，还会堵 塞密度计 ，使得密度计无法正常工作，无法起到监 视作用。此外，这种情况下石灰石消耗量大 ，许多 石灰石未完全反应就被排出。 4 石膏脱水系统存在的问题 4 ． 1 真空皮带脱水机 石膏脱水系统较简单，其 中最主要的设备是真 空皮带脱水机和真空泵。脱水机多采用进 口设备， 第l 2 卷 2 0 1 0 年第4 期 电力安 全技术 出现的问题较少，最多的是皮带跑偏或脱水效果变 差。真空皮带脱水机脱 水效果变差多是 由于石膏旋 流站运行压 力不合适使真空度降低造成的。 4 ． 2石膏入仓方式 很多脱硫公司采用仃膏布料皮带的方式把石膏 投入石膏仓内，这种方式存在以下问题 1 石膏布料皮带易跑偏 ； 2 石膏布料皮带没有冲洗水 ，表面会粘附石 膏。这些石膏会落到布料皮带下部堆积，影响布料 皮带的运行 以及大大增加维护人员工作量。 4 ． 3 真空皮带机下料 n 真空皮带机下料口是真空脱水系统容易出现问 题地方。当下料 口为锥形且下料 口较小时，石膏很 容易在此堵塞 ，而真空皮带机并没有堵塞报警 ；堵 塞严重时，会把滤布拉断。另外，滤饼过厚也会把 真 皮带机的钢轴拉弯，珠海某 电厂就曾发生此类 事故。因此应减少滤饼厚度 ，一般滤饼厚度维持在 l 5 I T I I T I ～25 m m 。 4 ． 4 石膏旋流站 石膏旋流站旋流子现在多采用聚氨亚酯材料 ， 用这种材料制造的旋流 了在实际运行中暴露了很多 问题 ，如旋流子易破裂、不耐磨损等。 5 脱硫装置运行和管理建议 1 提高对脱硫装置的重视程度 ，设置专门的 脱硫装置运行机 构，制定运行章程并建 奖惩措 施。据调查 ，凡是设 专 管理运行机构，给予脱 硫岗位主要_T作人员主值地位和待遇 ，并将其固定 在脱硫岗位的电厂 ，脱硫装置运行情 况均较为 良 好 ，其旁路一直关闭运行。有些电厂脱硫装置运行 人员采用轮岗制 ，人员不固定，其脱硫装置运行情 况就较差，常发生浆液溢流、泄漏 ，以及增压风机 跳闸的情况。在广东某 电厂就曾发生增压风机跳 闸 4 h才被发现的事件 。所以要确保脱硫装置成功运 行，一定要提高对脱硫装置的重视程度，管理也一 一 定不能放松。 2 尽快建立较为完善的设备台账体系，进一 步提高设备的维护管理水平。 3 进一步细化运行规程 中对脱硫装置各类故 障原因的判断和解决方法。制订在旁路挡板关闭运 行方式下，增压风机跳闸后的应急处理预案、脱硫 烟气挡板误动 的应急预案及处理措施等。适当缩短 密度计、p H计的校验周期，以确保脱硫装置运行 中 J 密度计及 p H计能准确反映浆液的实际状念。 4 对于备品备件早做计划，尤其是采购周期 长、国内采购不到的进 口设备，以免影响脱硫装置 的正常运行。 5 G GH堵塞是影响电厂脱硫装置可用率的最 主要因素之 ， 时也对系统的运行经济性和安全 性产生明显影响。目前大部分电厂 GGH 的吹灰压 力偏低 ，只有 0 ． 6 MP a左右，应尽快采取措施将其 提高至 1 MP a左右 ，并最好采用蒸汽吹耿。另外 ， 还应提高吹灰频率并按时用高压水冲洗 。 6 石灰石浆液制备要保证质量。首先要保证 石灰石质量 ，控制杂质含量。同时，加入球磨机的 石灰石量不能超过球磨机的设计处理量 ，石灰石和 水的比例不能超过设计值 ，否则 ，无法保证石灰石 浆液的颗粒度 ，使大颗粒的石灰石加速对管道和泵 的磨蚀 ，以及产生更多的堵塞现象 。 7 提高废水处理系统的处理效果，配备专r J 的运行和维护人员，提高运行管理水平 ，使废水系 统运行达到设计要求。 在运行过程 中，应尽量降低废水的固含量 ，使 其小于 4％，否则容易堵塞管道 ，并增加药品的消 耗量 。加强对石灰乳加药系统和石灰乳管道 的冲 洗 ，防止管道堵塞。废水系统运行状况差的一个重 要的原因是 由于 p H 计测量不准确 ，因此应该加强 p H计冲洗和校核。 8 健全化学分析制度。目前许多火电 F G D 系统化学分析制度不健全、不完善，使得运行人员 无法根据化验结果了解脱硫运行状况，无法及时调 整运行工况 ，造成脱硫装置运行时出现许多 问题 ， 因此应加强对脱硫装置的化验工作。 日常化验 内容 主要包括石灰石成分和颗粒度分析 ，以及吸收塔浆 液和石膏成分分析 。 6 结束语 随着石灰石 ／石膏法脱硫装置在国内大范围、 长时问的使用 ，其工艺和设备装置暴露出越来越多 的问题。如何安全高效运行脱硫系统，令许多火电 厂运行部 门感到棘手。但是 ，随着国家环保政策的 逐渐深入，在火电厂、环保部门、脱硫公司等的共 同努力下，在吸收国内外火电厂石灰石 ／石膏法脱 硫装置成功运行的经验基础上 ，火电厂的石灰石 ／ 石膏法脱硫装置一定能够安全、稳定、持久地运行。 收稿 日期 2 0 0 9 l l l O 一 一