石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行與檢修.doc

石灰石石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行與檢修舒國銘（浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）摘 要：闡述了濕法煙氣脫硫裝置的系統(tǒng)及常見故障，解讀了國家政策對火力電廠脫硫裝置的運行要求，介紹了國華寧海電廠脫硫裝置運行檢修方面的經(jīng)驗，分析了造成脫硫系統(tǒng)運行故障的因素，并對現(xiàn)場發(fā)生的多個系統(tǒng)隱患的處理情況做具體分析，提出了脫硫裝置防腐蝕的運行和維護(hù)建議。關(guān)鍵詞：濕法脫硫；運行、檢修與維護(hù)1引言近幾年，國家對電力行業(yè)二氧化硫的排放要求越來越嚴(yán)格，強(qiáng)制要求火力發(fā)電廠增加脫硫系統(tǒng)，但由于國內(nèi)火力電廠脫硫系統(tǒng)真正運行時間并不長，設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行和檢修的經(jīng)驗相對較少，新投產(chǎn)的脫硫系統(tǒng)在運行一定時間后，將會暴露出大量技術(shù)問題，因此對運行過程中暴露的問題進(jìn)行總結(jié)、分析和改進(jìn)，將有利于脫硫技術(shù)的發(fā)展。2概述浙江國華浙能發(fā)電有限公司一期工程4600MW機(jī)組，采用石灰石石膏濕法脫硫工藝、一爐一塔脫硫裝置，脫硫效率不小于95。本脫硫工程由北京博奇電力科技有限公司采用EPC總承包方式建造。于2003年11月27日開工，#2、#3、#1、#4號機(jī)組相繼于2006年3月30日、8月30日、12月30日 、2007年5月30日投產(chǎn)。本工程設(shè)計煤種為含硫量0.50.3，校核煤種為0.58；考慮到以后燃煤含硫量的變化，系統(tǒng)考核工況為St,ar=0.7%，同時系統(tǒng)能在St,ar=0.45-0.95%工況下正常運行，并保證脫硫效率為95%。本工程脫硫系統(tǒng)流程為：從鍋爐引風(fēng)機(jī)后煙道引出的煙氣，通過脫硫增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)與吸收劑石灰石漿液接觸并進(jìn)行吸收反應(yīng)、脫硫凈化，反應(yīng)物在吸收塔漿池進(jìn)行強(qiáng)制氧化，進(jìn)而得到脫硫副產(chǎn)品二水石膏（CaSO42H2O）。濕煙氣流經(jīng)水平布置的除霧器除去水霧后，進(jìn)入凈煙氣煙道經(jīng)脫硫裝置出口擋板由煙囪排放。吸收塔內(nèi)反應(yīng)的石膏漿液經(jīng)過排出泵至石膏緩沖箱后再至石膏漩流站；然后分為兩路，一路經(jīng)過真空皮帶機(jī)脫水后制成石膏（水分約10%）貯存于石膏倉，用汽車?yán)撸涣硗庖宦分翉U水旋流站給料箱，經(jīng)過攪拌后在重力作用下自流至廢水旋流站，經(jīng)過廢水旋流站處理后，一路流至廢水緩沖箱，由廢水緩沖箱泵送至廢水處理系統(tǒng)；另一路流至濾液箱，由濾液泵送回吸收塔，溢流濾液回收至濾液箱回流至各個吸收塔。每塔配套漿液循環(huán)系統(tǒng)；除霧器沖洗水系統(tǒng)；氧化風(fēng)系統(tǒng)；真空脫水系統(tǒng)；漿液疏排系。公用部分有石灰石制漿系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、事故漿液系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等都為4 臺機(jī)組共用。在FGD 裝置正常運行時，煙道上設(shè)置旁路擋板關(guān)閉煙氣經(jīng)過脫硫裝置排放；在FGD 裝置故障停運和檢修時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放，從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定運行。吸收塔由三臺循環(huán)泵和三個噴淋層組成，按單元制設(shè)計。寧海電廠脫硫系統(tǒng)采用SIEMENS公司 TXP 分散控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的服務(wù)器（PU、SU）采用Sco公司的Open Server Unix系統(tǒng)，終端（即操作員站）采用RedHat公司的RedHat 9.0 Linux系統(tǒng)，確保了該系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性和安全性。3相關(guān)政策為加快燃煤機(jī)組煙氣脫硫設(shè)施建設(shè)，提高脫硫設(shè)施投運率，減少二氧化硫排放，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，根據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法、中華人民共和國大氣污染防治法、中華人民共和國價格法、國務(wù)院關(guān)于落實科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定等法律、法規(guī)于2007年5月29日，國家發(fā)改委、環(huán)?？偩致?lián)合下發(fā)了燃煤機(jī)組脫硫電價及脫硫設(shè)施運行管理辦法（試行），于2007年7月1日生效實施。新的辦法針對火電機(jī)組脫硫電價管理、脫硫設(shè)施投入率等各方面做了規(guī)定，地方環(huán)保部門將對火電企業(yè)脫硫設(shè)施運行情況進(jìn)行在線監(jiān)測，并定期向社會公布。辦法規(guī)定了電廠脫硫系統(tǒng)的效率和投運率必須達(dá)到規(guī)定值的給予脫硫電價的政策鼓勵。否則加以扣除脫硫電價且加以罰款。同時，發(fā)改委另行制定措施，提高二氧化硫排污收費標(biāo)準(zhǔn)。更為重要的是，由于2006年減排未完成計劃，浙江省經(jīng)貿(mào)委在制定節(jié)能調(diào)度的規(guī)則中，已經(jīng)將“減排”因素排在首位，寧海電廠機(jī)組脫硫系統(tǒng)同步投運，正常運行中，旁路擋板關(guān)閉，嚴(yán)格控制脫硫效率在95以上，在污染物排放水平上一直處于行業(yè)領(lǐng)先，把脫硫等減排工作放到關(guān)乎企業(yè)生存發(fā)展的高度，保證脫硫脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定運行，控制公司污染物排放在較低水平。4運行管理及參數(shù)控制4.1政策對運行要求：1）加強(qiáng)脫硫運行在線監(jiān)測。按照辦法規(guī)定，寧海電廠安裝了自動煙氣在線檢測系統(tǒng)并與省級環(huán)保部門和省級及以上電網(wǎng)企業(yè)聯(lián)網(wǎng)，向省級環(huán)保部門和省級電網(wǎng)企業(yè)實時傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)；建立脫硫設(shè)施運行臺帳，記錄脫硫設(shè)施運行和維護(hù)、煙氣連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、燃料硫份分析和脫硫劑用量、脫硫副產(chǎn)物處置、煙氣旁路門啟停時間等情況，接受政府有關(guān)部門核查。2）明確責(zé)任及處罰辦法。辦法中詳細(xì)規(guī)定了發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)以及價格主管部門和環(huán)保主管部門的責(zé)任，并明確處罰辦法。按照辦法規(guī)定電廠對脫硫系統(tǒng)的要求提升與主機(jī)系統(tǒng)設(shè)備一致，嚴(yán)格系統(tǒng)停服役制度，對煙氣旁路開啟、設(shè)備故障情況下主動與環(huán)保單位匯報，脫硫設(shè)施達(dá)不到設(shè)計脫硫效率時積極查找原因進(jìn)行分析。3）加強(qiáng)監(jiān)督檢查。辦法規(guī)定，省級價格主管部門、發(fā)展改革（經(jīng)貿(mào)）部門、環(huán)保部門要會同電力監(jiān)管部門和行業(yè)組織對電廠脫硫設(shè)施運行情況和脫硫電價執(zhí)行情況進(jìn)行經(jīng)常性檢查；鼓勵群眾向各級環(huán)保部門舉報電廠非正常停運脫硫設(shè)施的行為，對舉報屬實的群眾給予適當(dāng)獎勵；加強(qiáng)新聞輿論對電廠脫硫情況的監(jiān)督。4.2系統(tǒng)技術(shù)對運行要求：脫硫系統(tǒng)采用一系列防腐蝕設(shè)備，從設(shè)備材料、工藝等對脫硫漿液要求比較高，脫硫漿液差異表現(xiàn)主要有以下參數(shù)：PH值、漿液濃度、氯離子含量、石膏成分、煙氣流速、液氣比（L/G）等等，在正常運行中如果發(fā)生主要參數(shù)變化不及時做出調(diào)整或者錯誤調(diào)整將導(dǎo)至系統(tǒng)參數(shù)超標(biāo)，從而影響多個參數(shù)不合格，脫硫效率降低，甚至系統(tǒng)癱瘓的危險。因此，石灰石-石膏濕法脫硫的運行也包括了一部分化學(xué)監(jiān)督工作，及時依據(jù)參數(shù)變化進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。在投產(chǎn)初期，寧海電廠由于參數(shù)變化造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞。 寧海電廠脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵為WEIR WARMAN公司700TY-GSL循環(huán)泵，葉輪外徑1000mm。泵的工作介質(zhì)為石膏漿液，理論含固量為25，固體為CaSO42H2O（23wt）、CaCO3以及SiO2、Al2O3等其它固體顆粒、可溶性鹽類，CL含量為小于20,000ppm，PH值在4.5-6.0之間，運行溫度為51.2。葉輪制造的材質(zhì)牌號為A49（低碳高鉻。耐磨耐蝕鑄鐵）。A49材料在一定量的氯離子和輕度氟離子的PH3的強(qiáng)腐蝕性流體環(huán)境中具有良好的耐蝕性。如果在PH3的條件下運行，循環(huán)泵工作介質(zhì)氯離子含量又較高的時候，在葉輪的貧鉻區(qū)域容易造成點腐蝕，并進(jìn)一步造成腐蝕加劇，而材質(zhì)的成分偏析則很容易導(dǎo)致晶間腐蝕，再加上上述發(fā)生的選擇性腐蝕等問題，很容易造成葉輪有效截面積逐漸減少，從而導(dǎo)致應(yīng)過大而引起斷裂。查運行歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生葉輪腐蝕前約20天內(nèi)吸收塔溶液的PH值低達(dá)接近0，同時這段時間溶液內(nèi)CL含量也高于20,000ppm，因此判斷漿液循環(huán)泵葉輪斷裂原因為吸收塔內(nèi)溶液PH過低造成。我廠循環(huán)泵出現(xiàn)斷裂，當(dāng)時面臨著脫硫系統(tǒng)運行脫硫電價的嚴(yán)峻考驗，在恢復(fù)系統(tǒng)的同時，咨詢國內(nèi)泵業(yè)廠家尋求國產(chǎn)化的道路。與廠家積極配合進(jìn)行循環(huán)泵葉輪的測繪和材質(zhì)選型工作，對產(chǎn)品的測繪、材質(zhì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和運行進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，實驗取得成功后馬上進(jìn)行了擴(kuò)大生產(chǎn)的計劃。目前，我廠循環(huán)泵已經(jīng)更換了3個國外葉輪和3個國產(chǎn)葉輪，運行良好，為以后備件國產(chǎn)化提供了經(jīng)驗，此項工作取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時，現(xiàn)場生產(chǎn)的損失降到了最低。寧海電廠脫硫吸收塔的漿液濃度是通過物料平衡來維持，煙氣量發(fā)生變化后表現(xiàn)為吸收塔內(nèi)PH值變化，控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)石灰石漿液的給料量來調(diào)整維持PH值，并根據(jù)石灰石進(jìn)料量改變石膏漿液排出的體積流量來維持吸收塔的漿液濃度。吸收塔內(nèi)液位主要通過濾液水的補(bǔ)充，部分蒸發(fā)量和石膏量靠補(bǔ)充工藝水維持液位平衡。在物料平衡中，消耗粉量5.89t/h，產(chǎn)出石膏量10.5t/h。系統(tǒng)正常運行中，根據(jù)煙氣量或PH的設(shè)定，投入自動后系統(tǒng)調(diào)整石灰石給料量進(jìn)入吸收塔。再根據(jù)石灰石給料量調(diào)整石膏排出量來保證吸收塔內(nèi)物料平衡。從設(shè)計上看，無需監(jiān)視漿液濃度、氯離子等關(guān)鍵參數(shù)均能實現(xiàn)系統(tǒng)功能。但由于系統(tǒng)裕量很小，幾乎在沒有裕量的情況，自動投入困難很多。某個設(shè)備或閥門損壞，吸收塔的自動控制立刻退出，通過手動調(diào)節(jié)會導(dǎo)致吸收塔內(nèi)物料混亂，大部分指標(biāo)將在一段時間內(nèi)超標(biāo)，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。在自動控制上，CEMS測量不準(zhǔn)導(dǎo)致系統(tǒng)脫硫效率顯示過低，系統(tǒng)內(nèi)消耗石灰石粉量增加，吸收塔內(nèi)漿液濃度惡性增大。通過脫硫系統(tǒng)性能試驗發(fā)現(xiàn)CEMS在原煙氣、凈煙氣側(cè)測量二氧化硫量偏高，以#4機(jī)組脫硫性能試驗為例，原煙氣二氧化硫量修正系數(shù)在0.95左右，凈煙氣二氧化硫量修正系數(shù)0.71左右，這樣得出的脫硫效率要比實際脫硫效率小，顯示脫硫效率小在控制中認(rèn)為脫硫效率未到達(dá)要求值，則增加石灰石量，造成吸收塔內(nèi)濃度惡性增大。5檢修管理脫硫系統(tǒng)運行圍繞著指標(biāo)和參數(shù)來控制，但由于設(shè)備、系統(tǒng)存在的各種問題，參數(shù)控制難度較大，也將導(dǎo)至整個系統(tǒng)無法正常運行。因此，在系統(tǒng)的維護(hù)、檢修、改造中應(yīng)圍繞著運行進(jìn)行。51技術(shù)改進(jìn)：技術(shù)改造是針對存在的隱患、重大缺陷進(jìn)行治理。對平時難以解決困擾運行的系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行調(diào)研比較分析，作出治理的方案進(jìn)行改造。通過技術(shù)改造提高設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性。針對寧海電廠公用系統(tǒng)真空皮帶機(jī)電機(jī)容量不夠，糾偏裝置故障頻繁等問題進(jìn)行了兩臺真空皮帶機(jī)的改造徹底解決了脫硫公用系統(tǒng)不穩(wěn)定、不能連續(xù)運行的故障。真空皮帶機(jī)采用德國克虜伯的產(chǎn)品，在我廠脫硫系統(tǒng)中，屬于瓶頸部位。我廠設(shè)計是每臺真空皮帶機(jī)對4臺脫硫75的輸送量，總裕量150，但設(shè)備無備用，此處故障，排石膏不及時將導(dǎo)致吸收塔內(nèi)漿液濃度升高。對真空皮帶機(jī)的諸多問題進(jìn)行匯總，多方面向廠家和同類型設(shè)備的電廠咨詢，對真空皮帶機(jī)存在的問題進(jìn)行了調(diào)研工作，針對皮帶磨損造成皮帶機(jī)容量不夠而電機(jī)跳閘；濾布濾餅沖洗水量不夠，造成石膏品質(zhì)不合格；真空皮帶機(jī)外漏水造成現(xiàn)場文明生產(chǎn)差等問題提出了具體的改造方案，通過改變真空皮帶機(jī)平臺支撐該為滾筒支撐，提高設(shè)備穩(wěn)定性；糾偏裝置改為氣囊式降低設(shè)備的備件費用等措施，既使設(shè)備安全穩(wěn)定運行又降低了設(shè)備的備件消耗，體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性。52大小修管理：脫硫系統(tǒng)與主機(jī)組同步大小修，但由于脫硫系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計、安裝的經(jīng)驗方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如主機(jī)，且脫硫系統(tǒng)運行介質(zhì)存在腐蝕、磨損和結(jié)垢等等問題，因此，脫硫系統(tǒng)大小修在制定項目時要全面，所有的部位、設(shè)備都需要進(jìn)行檢查，以便發(fā)現(xiàn)問題和積累經(jīng)驗。在檢修過程中，對存在和發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)認(rèn)真分析原因后再修復(fù)。寧海電廠進(jìn)行了多次大小修，對脫硫系統(tǒng)大小修的主要工作簡單介紹如下：1）脫硫防腐損壞修復(fù)，脫硫裝置旁路煙道的防腐一般采用內(nèi)襯耐溫180的鱗片樹脂，旁路煙道內(nèi)襯鱗片樹脂有大面積脫落，造成煙道鋼板腐蝕。由于旁路煙道既要通過低溫含濕量大且有腐蝕性的脫硫后的煙氣，有時又要通過高溫未脫硫的熱煙氣，這樣干濕交替、冷熱交替，工況條件惡劣，因此該處防腐層極容易損壞，在旁路煙道大小修時，修復(fù)的工作量也非常大。寧海電廠在材料的選擇使用上分別試驗了：合金鋼（C276和1.4529），其優(yōu)點是可靠性好，維護(hù)工作量少，缺點是費用高。傳統(tǒng)的玻璃鱗片優(yōu)點是費用較少，普遍采用，缺點是施工條件和工藝要求較高。一般大小修中防腐施工條件比較難滿足，但對玻璃鱗片防腐修復(fù)工作要嚴(yán)格控制工藝和驗收標(biāo)準(zhǔn)，每個步驟都將影響到防腐質(zhì)量的好壞。2）對吸收塔、除霧器等設(shè)備進(jìn)行徹底清理。在平時運行中脫硫漿液容易積石膏、結(jié)垢。石膏在設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)等靜止部位堆積容易造成設(shè)備坍塌。大小修中對其進(jìn)行清理也給吸收塔等增加了有效容積。3）對主要轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢修，在漿液接觸的部位主要檢查磨損、腐蝕現(xiàn)象的嚴(yán)重程度，積累設(shè)備運行檢修的經(jīng)驗。5.3日常檢修與維護(hù)：由于脫硫系統(tǒng)介質(zhì)原因，脫硫系統(tǒng)缺陷也比較多，占總?cè)毕萘康囊话胍陨稀Ｓ捎谀p、腐蝕、結(jié)垢等問題，脫硫系統(tǒng)平時的缺陷主要表現(xiàn)在跑冒滴漏、堵塞等問題上，由于石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)性很強(qiáng)，系統(tǒng)的備用余量不大，這些問題看似小，不及時處理也將帶來嚴(yán)重后果。1）除霧器堵塞嚴(yán)重，運行中高差壓報警，進(jìn)行清理需要停運脫硫系統(tǒng)，嚴(yán)重影響環(huán)保指標(biāo)的完成。寧海電廠除霧器采用德國MUNTERS集團(tuán)股份有限公司的DH6130DH2125型除霧器。分兩級除霧：第一級為粗除霧，型號DH6130，葉片之間的距離為30mm，帶有溝型設(shè)計。第二級精除霧，型號DH2125，葉片之間的距離為25mm，帶有溝型設(shè)計。兩級除霧器葉片組件設(shè)計為面盤式，材料為聚丙烯PP。兩級除霧器前后側(cè)都有沖洗系統(tǒng)，采用沖洗噴嘴錐形沖洗。寧海電廠除霧器大修中采用全部解體清理。對內(nèi)部石膏進(jìn)行徹底清理。但避免除霧器差壓的最佳手段運行中的沖洗，因此對除霧器沖洗系統(tǒng)在日常維護(hù)和檢修中尤為重要。除霧器沖洗閥門故障直接影響到除霧器沖洗壓力，壓力不夠造成沖洗效果不佳。2）漿液系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥門大批量損壞，給系統(tǒng)正常運行造成了較大隱患。脫硫系統(tǒng)漿液調(diào)節(jié)閥門損壞，漿液流量無法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致脫硫的運行工況惡劣的惡性循環(huán)嚴(yán)重時導(dǎo)至系統(tǒng)癱瘓。由于漿液對閥門腐蝕、磨損和堵塞等特性，閥門選型非常重要。在日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)門故障或內(nèi)漏等小缺陷時應(yīng)及時處理，否則閥門將嚴(yán)重?fù)p壞而無法修復(fù)。3）石膏旋流站和廢水旋流站等系統(tǒng)瓶勁部位造成公用系統(tǒng)的運行帶來不穩(wěn)定因素。瓶勁設(shè)備和系統(tǒng)盡量采取旁路或者替