600 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)存在問(wèn)題的分析及處理

孫志寬，溫秀峰，楊建平，孫鋒偉

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司，內(nèi)蒙古 包頭 014013)

0 引言

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)包頭發(fā)電公司)一期2臺(tái)600 MW機(jī)組采用上海某公司生產(chǎn)的石灰石－石膏濕法煙氣脫硫設(shè)備，脫硫系統(tǒng)已正式投入運(yùn)行2年，運(yùn)行情況不理想。首先，煙氣換熱器GGH(Gas Gas Heater)堵塞較為嚴(yán)重，脫硫系統(tǒng)大都因GGH壓差大而退出運(yùn)行，在GGH壓差增長(zhǎng)期間，增壓風(fēng)機(jī)電流不斷上升，最高達(dá)到600 A，造成廠用電率升高，而且鍋爐尾部煙道產(chǎn)生正壓，影響整個(gè)機(jī)組安全運(yùn)行。其次，吸收塔內(nèi)部結(jié)垢造成漿液循環(huán)泵出口噴嘴堵塞，影響脫硫效率，造成漿液循環(huán)泵振動(dòng)變大，電流升高，降低了設(shè)備的使用壽命，給設(shè)備的安全運(yùn)行留下了隱患。

1 GGH存在的問(wèn)題及處理

1.1 GGH存在的問(wèn)題

1.1.1 GGH 板形設(shè)計(jì)

包頭發(fā)電公司一期GGH采用阿爾斯通技術(shù)，BNF板形，屬緊密配合形式，相鄰板面煙氣通道交錯(cuò)傾斜，如果有較多的灰和石膏，加上凈煙氣中攜帶的水分(冬季凈煙氣帶水現(xiàn)象較為嚴(yán)重)，容易形成硫酸性環(huán)境并反應(yīng)生成硬垢，加之BNF板形不利于壓縮空氣的直吹，最終導(dǎo)致GGH差壓長(zhǎng)期升高。

1.1.2 GGH進(jìn)口煙氣攜帶粉塵超標(biāo)

包頭發(fā)電公司采用DKZ－2A型電除塵器電源及控制裝置，該裝置在脈沖供電狀態(tài)下(以一電場(chǎng)為例，幅度比調(diào)為8∶2，占空比為8∶1)是最省電的。通過(guò)脫硫系統(tǒng)入口煙氣粉塵濃度測(cè)量?jī)x的分析可知，實(shí)際效果并不理想，入口煙氣的粉塵質(zhì)量濃度一般都在200～350 mg/m3，嚴(yán)重超標(biāo)，這是導(dǎo)致GGH換熱元件經(jīng)常堵塞的原因之一。

1.1.3 GGH在線高壓沖洗水沖洗效果差

包頭發(fā)電公司一直采用在線高壓水沖洗GGH，水壓一般保持在10.0 MPa左右，經(jīng)過(guò)多次沖洗，停運(yùn)后檢查發(fā)現(xiàn)沖洗不徹底，換熱片上還存留石膏硬垢，不但達(dá)不到?jīng)_洗的目的，反而使GGH堵塞情況加重。

1.2 解決辦法

針對(duì)GGH存在的幾個(gè)問(wèn)題，包頭發(fā)電公司專(zhuān)門(mén)成立技術(shù)攻關(guān)小組，綜合比較國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的阿爾斯通公司、豪頓華公司和巴克杜爾公司的煙氣換熱器，決定從吹灰方式、蓄熱片形式、是否采用或拆除GGH等方面著手解決。其一，吹灰方式由壓縮空氣吹灰改為蒸汽吹灰，蒸汽參數(shù)要求較高，1.5 MPa/320℃;如果進(jìn)行此項(xiàng)改造，需從鍋爐的空氣預(yù)熱器吹灰系統(tǒng)接出，參數(shù)很難達(dá)到。另外，蒸汽對(duì)鍍搪瓷的蓄熱片損傷很大，影響其使用壽命，改為蒸汽吹灰并不能從根本上解決堵灰問(wèn)題。其二，取消GGH會(huì)造成以下問(wèn)題:使煙氣溫度降低到50℃左右;脫硫用水量將增加30%～40%;對(duì)煙囪腐蝕的影響。綜合考慮認(rèn)為，應(yīng)從3個(gè)方面著手進(jìn)行改造。

1.2.1 更換GGH換熱元件

將原有腐蝕堵塞嚴(yán)重的換熱元件全部更換為巴克杜爾公司直通道大波紋(L型)換熱元件，換熱元件高度從700 mm增加為725 mm。由于2個(gè)相鄰板面有1個(gè)垂直通道，不易掛灰且有利于吹掃系統(tǒng)吹通整個(gè)通道。換用巴克杜爾公司的蓄熱件，至少能達(dá)到4～5個(gè)月沖洗1次，環(huán)保壓力大幅度減小。通過(guò)運(yùn)行優(yōu)化及設(shè)備治理，在脫硫系統(tǒng)其他設(shè)備運(yùn)行正常的情況下，95%的投用率是可以保證的;而且GGH長(zhǎng)期不堵塞，增壓風(fēng)機(jī)(6 kV)維持在低電流運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)電效果非常明顯。

1.2.2 調(diào)整電除塵設(shè)備控制裝置的參數(shù)

經(jīng)過(guò)對(duì)電除塵設(shè)備控制裝置的參數(shù)分析，把電除塵設(shè)備幅度比改為8∶4、占空比改為8∶2，仍采用脈沖供電方式運(yùn)行(以一電場(chǎng)為例)。通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)脫硫增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)入口煙氣粉塵質(zhì)量濃度在100 mg/m3以下，從根本上解決了入口煙氣灰量大造成換熱元件上沾灰量大的問(wèn)題，保證了脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2.3 改進(jìn)GGH高壓沖洗水

對(duì)GGH高壓沖洗水泵電機(jī)增容，提高高壓沖洗水泵壓頭。2009年7月，包頭發(fā)電公司對(duì)GGH高壓沖洗水泵進(jìn)行技術(shù)改造，把GGH高壓沖洗水泵功率由50 kW增加到75 kW，使GGH高壓沖洗水泵出口壓力從10.0 MPa調(diào)至15.0 MPa。在機(jī)組負(fù)荷為400 MW時(shí)，對(duì)GGH進(jìn)行沖洗，對(duì)比發(fā)現(xiàn)GGH差壓從651.0 kPa降至390.0 kPa，不但明顯改善了在線沖洗效果，而且使脫硫系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1機(jī)組高壓沖洗水泵改造前、后參數(shù)比較見(jiàn)表1。

由表1可知:改造后(500MW工況)，增壓風(fēng)機(jī)電流下降約154 A，按年運(yùn)行5000 h，0.2元/(kW·h)計(jì)算，1臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)每年節(jié)約電費(fèi)約92.4萬(wàn)元。1年節(jié)省沖洗費(fèi)用約184.6萬(wàn)元，節(jié)約排污費(fèi)用約229.2萬(wàn)元。按最低節(jié)省效益計(jì)算，每個(gè)脫硫島每年可節(jié)省506.2萬(wàn)元(增壓風(fēng)機(jī)額定電壓為6kV)。

2 吸收系統(tǒng)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

2.1 吸收塔內(nèi)的結(jié)垢問(wèn)題

吸收塔內(nèi)漿液結(jié)垢造成循環(huán)泵入口濾網(wǎng)和出口噴嘴堵塞，漿液對(duì)煙氣中二氧化硫的吸收減少，影響脫硫效率和脫硫系統(tǒng)的正常投運(yùn)，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的隱患。

2.1.1 漿液品質(zhì)

由于漿液中含有 CaSO4，CaSO3，CaCO3，飛灰中含有硅、鐵、鋁等物質(zhì)，這些物質(zhì)黏度較大，當(dāng)漿液碰撞到塔壁時(shí)，其中的部分物質(zhì)會(huì)在塔壁上沉降下來(lái)。同時(shí)，由于煙氣具有較高的溫度，加快了沉積層水分的蒸發(fā)，使沉積層逐漸形成結(jié)構(gòu)致密的硬垢。經(jīng)過(guò)溫差變化后，硬垢從塔壁沉降到漿液池中，再經(jīng)漿液循環(huán)泵排出，造成漿液循環(huán)泵進(jìn)口濾網(wǎng)、漿液噴嘴堵塞。

2.1.2 pH 值對(duì)結(jié)垢的影響

在吸收漿液pH值比較低時(shí)，亞硫酸鹽溶解度急劇上升，硫酸鹽溶解度略有下降，會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量石膏并析出，產(chǎn)生硬垢;在吸收液pH值比較高時(shí)，亞硫酸鹽溶解度降低，會(huì)引起亞硫酸鹽析出，產(chǎn)生軟垢;在堿性pH值環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣硬垢。

2.2 解決辦法及效果

2.2.1 對(duì)漿液品質(zhì)的控制

為了防止形成石膏垢沉淀，需控制整個(gè)脫硫系統(tǒng)流通回路脫硫介質(zhì)中硫酸鈣(CaSO4)的飽和度不超過(guò)石膏結(jié)垢的臨界飽和度。一般認(rèn)為，固體物最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%以下是合適的，降低了石膏的濃度和黏度，也就在一定程度上控制了硬垢的產(chǎn)生。在運(yùn)行過(guò)程中，要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)石膏的濃度，如果工況擾動(dòng)強(qiáng)烈使塔內(nèi)局部石膏飽和度過(guò)大，可采用提高液、氣比的方法來(lái)克服石膏漿液的沉積，及時(shí)投入石膏漿液脫水系統(tǒng)運(yùn)行，以降低石膏漿液的濃度，從而防止石膏漿液濃度過(guò)大而出現(xiàn)沉積。氧化風(fēng)機(jī)投入時(shí)要及時(shí)調(diào)整氧化風(fēng)增濕水量，確保氧化風(fēng)管暢通，使亞硫酸鈣充分氧化。

2.2.2 對(duì)pH值的控制

pH值大小是影響軟垢形成的主要因素，為了防止軟垢的產(chǎn)生，要嚴(yán)格控制漿液池內(nèi)的pH值(一般控制在6.0以下)。在該pH值下運(yùn)行，較少發(fā)生軟垢，也不會(huì)出現(xiàn)碳酸化問(wèn)題。若要保證脫硫效率又節(jié)約廠用電，可將pH值控制在5.0～5.6，但由于工況擾動(dòng)或控制不良，造成CaCO3垢體短時(shí)間出現(xiàn)，可用降低pH值的方法去除。

2.2.3 對(duì)pH計(jì)、濃度計(jì)的定期維護(hù)

確保pH計(jì)和濃度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性，平時(shí)加強(qiáng)對(duì)pH計(jì)和濃度計(jì)的定期維護(hù)和校驗(yàn)，保證誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。每周(如果條件允許可每天)對(duì)吸收漿液進(jìn)行化驗(yàn)，參照化驗(yàn)結(jié)果對(duì)漿液的濃度和pH值進(jìn)行調(diào)整，保證吸收塔內(nèi)漿液的合格率，以降低漿液結(jié)晶的幾率。

表1 #1機(jī)組高壓沖洗水泵改造前、后參數(shù)比較

2.2.4 參數(shù)調(diào)整優(yōu)化后的效果

參數(shù)調(diào)整優(yōu)化后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較見(jiàn)表2。由表2可知:漿液濃度影響著循環(huán)泵的電流，而液位影響著氧化風(fēng)機(jī)的電流。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，2臺(tái)機(jī)組保持低濃度和低液位就會(huì)使電流減小8 A，按照每年運(yùn)行5000 h，電價(jià)0.2元/(kW·h)計(jì)算，每年可節(jié)約資金4.8萬(wàn)元(設(shè)備額定電壓為6 kV)。

表2 參數(shù)調(diào)整優(yōu)化后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較(2010年9月7日)

經(jīng)過(guò)對(duì)吸收塔內(nèi)漿液的控制，吸收塔內(nèi)漿液結(jié)垢現(xiàn)象明顯減少，循環(huán)泵運(yùn)行達(dá)到正常水平，石灰石用量明顯下降。如果每天節(jié)約30 t，每噸價(jià)格為700元，每天可節(jié)約資金2.1萬(wàn)元(正常運(yùn)行時(shí)間每年按209 d計(jì)算)，每年可節(jié)省資金438.9萬(wàn)元。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)GGH換熱元件和沖洗方式的調(diào)整，GGH運(yùn)行時(shí)間明顯提高，從根本上解決了GGH不能穩(wěn)定運(yùn)行的狀況。

(2)通過(guò)吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)的控制，不但減少了石灰石浪費(fèi)，而且提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高了脫硫系統(tǒng)的投入率。(3)脫硫系統(tǒng)還處于發(fā)展階段，需要不斷摸索和創(chuàng)新，才能更好地為脫硫事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

［1］李俊.減緩火電廠GGH積灰堵塞的措施［J］.華電技術(shù)，2010，32(9):1 －4.

［2］趙紅文.脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器堵塞原因分析及對(duì)策［J］.華電技術(shù)，2010，32(5):71 －73.