黄埔电厂烟气脱硫装置运行优化分析

关键词： 容量 机组 湿法 电厂

广州黄埔电厂容量各300MW的#5、#6燃煤机组分别投产于1989年12月和1990年10月, 2004年6月, #5、#6号机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置开始动工建设, 受场地限制, 电厂拆除了运行中容量为1万立方米的大型油罐, 并设计为两炉一塔, 装置于2006年5月12日完成168小时考核试验, 正式投入运行。

针对脱硫装置投运初期出现的设备缺陷, 黄埔电厂在提高脱硫装置运行的稳定性、经济性方面主要进行了以下运行优化工作。

1 减少GGH堵塞, 提高脱硫投用率

黄埔电厂#5、#6机组脱硫装置GGH是豪顿华工程有限公司生产的容克式烟气加热器, 换热元件为DU型波纹板 (2.8Due) , 深420mm, 在GGH原烟气冷端设置了一支吹灰器, 吹扫介质为压缩空气或工艺水, 压缩空气吹扫、高压水冲洗压力分别为0.58MPa和11.5MPa。为减少GGH堵塞, 我们主要进行了以下运行优化:

1.1 G G H压缩空气吹扫和高压水冲洗的运行优化

脱硫停运期间通过打开GGH人孔观察GGH吹灰器压缩空气吹扫及高压水冲洗的运行状况, 优化了GGH吹灰器的行程, 消除了吹扫死角。正常运行中要求运行人员严密监控GGH吹灰器运行状况, 详细记录每一次吹灰器投退时间及吹扫、冲洗压力, 加强检查吹灰器步进距离、停留时间, 当吹灰器发生故障时能及时发现、及时处理。

将GGH压缩空气吹扫频率由每值一次增加至每值不少于三次 (具体由运行人员根据设备运行情况执行) , 并相应将压缩空气储气罐疏水频率由每天一次增加至每值一次。

编写《GGH高压水冲洗》操作票, 规范、细化操作。在线高压水冲洗时开启烟气旁路适当减少脱硫烟气量, 减少冲洗水与原烟气飞灰混合后在抵换热元件上结垢;高压水冲洗后即进行一次压缩空气吹扫, 使GGH完全于燥后再恢复正常脱硫烟气流量。由于GGH高压水冲洗喷嘴内径仅1.5mm, 容易发生堵塞, 因此制定每次GGH高压水冲洗前检查清通吹灰器高压水进口滤网和高压水冲洗喷嘴措施, 并规定当GGH压差高于洁净时压差1.5倍时, 即进行在线高压水洗。通过上述措施, 在线GGH高压水冲洗一次能降低GGH压差约200Pa, 离线吹灰器高压水冲洗后GGH压差接近GGH洁净状态压差。

脱硫装置的启、停操作期间往往也是机组的启、停期间, 可能存在原烟气含尘率偏高、烟气流量过小等加快GGH堵塞的因素, 因而该期间应投入GGH压缩空气连续吹扫。

1.2 除雾器冲洗的优化

黄埔电厂脱硫装置在吸收塔顶部布置有两层屋脊式除雾器, 并在每层除雾器的上、下部均设置了冲洗水。两炉一塔脱硫装置由于烟气流量波动较大会造成脱硫耗水相差较大, 当因一台机组停运等原因造成脱硫烟气流量减半时, 由于吸收塔液位下降缓慢造成除雾器冲洗频率过慢;当脱硫额定烟气流量运行时, 又由于吸收塔液位下降较快造成除雾器冲洗频率过快。除雾器冲洗频率长时间保持过慢易造成除雾器堵塞, 长时间保持过快也使进入GGH的净烟气雾汽浓度上升, 两者均会加重GGH的堵塞。运行中我们采取低负荷时加强废水排放, 高负荷时利用其他补水方式保持吸收塔正常液位, 维持除雾器每值2至3次的程控冲洗。同时将上层除雾器上部冲洗退出程控, 改为GGH高压水冲洗前定期冲洗。并要求运行人员每天定期记录每个除雾器冲洗水门开启时除雾器冲洗水母管的压降, 当除雾器冲洗系统发生故障能及时发现、及时处理。以上措施保证了除雾器的正常工作, 有效降低了进入GGH的净烟气雾汽浓度。

1.3 脱硫启、停操作的优化

吸收塔浆液循环泵已投入运行而增压风机未运行期间, 循环喷淋浆液会由吸收塔入口烟道飘洒进入GGH, 加重GGH的堵塞。因此, 我们在脱硫的启、停操作票中明确循环泵启动后及时启动增压风机, 增压风机停运后及时停运循环泵的操作步序。

1.4 维持较低的原烟气含尘率运行

通过加强电除尘的日常检查维护, 维持原烟气含尘率低于170mg/Nm3运行, 若含尘率超标则适当降低脱硫烟气负荷 (机组减负荷) , 并迅速抢修故障设备。

1.5 尽量减少脱硫烟气流量过大或过小运行时间

脱硫烟气流量过大, 烟气流速偏大, 会降低除雾器除雾效果, 增加净烟气雾汽浓度;脱硫烟气流量过小, 烟气流速偏小, GGH烟气冲刷、扰动不足。两者均会加剧GGH的堵塞。因此, 应尽量减少脱硫烟气流量过大或过小运行时间。

2 优化脱硫工艺水水源, 大幅减少电厂自来水用量

黄埔电厂脱硫工艺水原水源为自来水, 设计耗水81.3m3/h, 脱硫投运后即成为黄埔电厂自来水的头号用水大户。经调研分析, 电厂化学车间澄清水水质及水量能基本满足脱硫工艺水的要求。

化学车间澄清水原是珠江水经澄清后作为电厂除盐设备的制水水源, 成本约0.1元/吨。澄清水的设计制水能力可达到500m3/h, 能同时满足化学制水 (350m3/h) 及黄埔电厂脱硫、瑞明电厂脱硫 (瑞明电厂紧邻黄埔电厂, 并由黄埔电厂承包运行管理, 其脱硫工艺水用量为41m3/h) 的工艺用水量。经设备改造及运行调试, 通过错开两套脱硫系统除雾器冲洗时间、工艺水箱补水时间等措施, 改造后化学澄清水能基本保证两套脱硫工艺水系统长期稳定运行, 每年节省自来水用量至少56万吨。

3 石膏排浆泵的变频改造

石膏排浆泵的主要作用是将吸收塔的浆液送至浆液旋流器进行浓淡分离, 原设计通过调节旋流器入口门维持一定的旋流器压力, 保证浆液分离效果。脱硫投运初期, 旋流器入口门后管道多次因浆液节流冲刷穿孔漏浆, 严重影响脱硫的正常运行。2008年2月, 我们将石膏排浆泵电机进行变频改造, 改造后保持旋流器入口门全开运行, 通过调节石膏排浆泵转速维持旋流器正常压力, 至今未出现旋流器入口管道漏浆现象, 同时石膏排浆泵电流由57A下降至26A, 达到了安全、经济的改造效果。

4 FGD主保护的优化

FGD主保护的合理设计是事故状态下机组和脱硫设备安全运行的重要保证, 针对脱硫的实际运行状况, 我们主要对FGD主保护进行了以下两点优化。

4.1 F G D主保护快开烟气旁路挡板的优化。

两炉一塔烟气脱硫装置发生FGD保护时, 一般设计仅开启故障侧烟气旁路挡板。某电厂两炉一塔脱硫系统, 在两侧烟气旁路挡板均全关运行状态下, 曾发生#1增压风机跳闸, 保护快开#1烟气旁路挡板, #1锅炉炉膛压力无明显波动, 但造成并联运行的#2增压风机出力瞬间大幅增加, 从而影响#2锅炉炉膛压力大幅波动。为避免此类不安全情况发生, 我们将此项FGD主保护优化为任一增压风机跳闸, 同时快开两侧锅炉的烟气旁路挡板, 此时非跳闸侧增压风机因烟气旁路挡板的开启造成净烟气回流, 从而减少对该侧锅炉炉膛压力的影响。

4.2 增压风机入口压力异常触发FGD主保护的优化。

烟气脱硫装置一般设置有增压风机入口压力异常保护, 但多数仅一个级别。以黄埔电厂脱硫装置为例, 原设计FGD保护中, 当增压风机入口压力±1400Pa时, 快开烟气旁路挡板, 旁路挡板开启后停运增压风机。为提高机组及脱硫设备运行的可靠性, 我们将此保护优化为两个级别:保护级别Ⅰ:当增压风机入口压力≥+600Pa或≤-1000Pa, 快开烟气旁路挡板;保护级别Ⅱ:当增压风机入口压力±1400Pa, 快开烟气旁路挡板, 旁路挡板开启后停运增压风机。

5 减少氧化风管堵塞的运行优化

黄埔电厂脱硫装置氧化风管的布置方式为格栅式, 且氧化风管没有设置冲洗水, 投运初期曾发生过较严重的堵塞, 后通过以下运行优化, 基本避免了氧化风管的堵塞。

5.1 加强氧化风支管温度监视

当氧化风减温水喷嘴堵塞等原因造成氧化风温过高时, 会导致氧化风喷嘴结垢堵塞。由于氧化风减温后温度测点一般设置在氧化风母管, 因此该温度不能真实反映进入吸收塔的氧化风温。我们通过每班利用测温枪就地测量并记录进入吸收塔前6根氧化风支管的温度, 多次及时发现、处理了因氧化风支管减温水喷嘴堵塞造成的氧化风支管风温偏高缺陷, 基本避免了因氧化风温过高引起的氧化风喷嘴结垢堵塞。

5.2 优化脱硫启、停操作

脱硫启、停期间, 若浆液循环泵运行而氧化风机停运时间过长, 会造成浆液回流氧化风管, 引起堵塞。因此, 我们在脱硫的启、停操作票中明确先启动氧化风机再启动浆液循环泵, 先停运浆液循环泵再停运氧化风机的操作步序。

5.3 脱硫运行期间, 尽可能减少氧化风机停运时间

6 清空吸收塔的操作优化

当吸收塔需要清空时, 常规的操作是按正常脱硫停运步序, 停运增压风机和浆液循环泵后, 通过石膏排浆泵将吸收塔浆液转移至事故罐。这种常规的清空吸收塔操作存在浆液循环泵停运后, 浆液搅拌效果大幅下降, 吸收塔下部浆液密度大幅上升现象, 加重了石膏排浆泵等设备的磨损, 严重时石膏排浆泵电流异常增大甚至过流, 影响吸收塔的清空检修工作。我们对吸收塔的清空操作进行了以下优化。

(1) 提前将吸收塔浆液密度降至低于1080kg/m3。

(2) 吸收塔浆液转移至事故罐初期, 保持增压风机和浆液循环泵运行, 当吸收塔液位由正常的10.5m降至8m时再停运增压风机和浆液循环泵, 并此过程中根据实际情况停运部分浆液循环泵和开启烟气旁路运行。

脱硫装置运行优化的主要目的是为了提高设备可靠性, 其中运行的调整优化是最经济和最快见效的手段, 需要我们在工作中不断地分析、总结, 并注重行业的沟通、交流, 共同促进脱硫装置的稳定、经济运行。

摘要：作为一个努力打造资源节约型、环境友好型的现代化绿色发电企业, 广州黄埔电厂积极推行清洁生产, 本文介绍了黄埔电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置的运行优化经验, 着重对脱硫运行的调整优化进行介绍。

关键词：运行优化,GGH,工艺水