湿法烟气脱硫系统的调试技术探讨与研究
摘要: 针对石灰石—石膏湿法脱硫技术应用日益广泛, 其调试工作没有现行标准及成熟的理论等问题, 基于阳城电厂二期的脱硫系统, 对湿法脱硫系统的调试过程中各阶段的主要工作进行研究。分析了各项主要工作的实施方法, 总结脱硫调试工作的注意要点。
关键词: 湿法石灰石脱硫工艺, 调试技术, 探讨
0 引言
阳城电厂二期2 ×600 MW 燃煤机组是采用北京博奇电力科技公司总承包的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置, 2007 年8 月与主机同步投产, 下面以其为基础重点分析湿法脱硫系统的调试工作过程及其要点。
1 脱硫系统的单体调试
脱硫系统单体调试的主要工作: 各种设备自身的联锁(轴承温度保护、振动保护等) 传动试验; 各个阀门的传动验收; 系统内各箱罐注水; 循环泵、风机、搅拌器等设备的启/ 停试验及连续运行, 试运过程中测定轴承温度、振动、噪音等; 系统管道冲洗。
单体调试工作与发电机组锅炉、汽机的各设备单体调试工作类似, 且此阶段的许多工作都是结合在分系统调试中完成的, 在此不过多叙述。
2 脱硫系统的分系统的调试
分系统调试是对烟气脱硫FGD ( Flue Gas Desulphurization) 系统的各个组成部分进行冷态模拟试运行。此阶段的主要工作: 烟气系统各设备冷态试运行, 工艺水系统、石灰石浆液系统、石膏脱水系统、浆液回收系统等进行清水试运行。各管路都要进行通水试验, 检验系统的完整性与正确性。除此之外, 还有几方面工作值得多加重视。
2. 1 联锁保护及顺控系统传动试验
联锁保护的传动试验是FGD 分系统调试的主要工作, 也最耗时间。相对于电站其他系统的调试, FGD 控制系统中的顺序控制显得尤为重要。因为FGD 各个系统不仅在启停时需要采用顺启或顺停, 而且在正常运行过程中也有部分顺控程序保持长期连续循环运行, 如除雾器冲洗程序、石灰石浆液排出系统冲洗程序。
2. 2 各管路冲洗时间的测定
由于FGD 大部分管路里的工质为浆液(石灰石浆液或石膏浆液) , 具有容易沉淀、容易粘结的特性, 容易造成管路堵塞。因此, 在调试运行过程中, 要注意停运设备及相关管路的及时冲洗。冲洗一般都是由顺控实现的, 因此冲洗时间要给予测定与设定。冲洗时间过短, 达不到冲洗效果; 冲洗时间过长, 费水。
一般管路的冲洗时间测定可采用如下方法: 启动工艺水泵, 打开冲洗阀门, 在要测定管路的冲洗终点打开排放口观察或用耳听、手感触等方法, 测定冲洗水源到达终点的时间。在顺控程序中, 根据测定时间适当延长, 以保证冲洗效果。
吸收塔循环泵及其出口管路的冲洗时间测定: 循环泵停运后, 首先关闭入口门、打开管路排放门, 根据泵入口压力的变化测定排放时间; 打开冲洗阀门充水至泵入口压力达到100 kPa 左右(使管路水位与吸收塔正常液位接近) 测定冲水时间, 将冲、放时间设定于循环泵顺停程序中。
2. 3 喷淋层喷淋试验
结合吸收塔循环泵的清水试运进行吸收塔喷淋层的喷淋试验。试验时同一时间只启动1 台循环泵, 观察对应喷淋层的喷淋情况, 主要是喷嘴雾化效果与截面喷淋状况, 保证各喷嘴都能正常喷淋。
2. 4 除雾器冲洗试验
启动除雾器冲洗水泵, 打开冲洗总电动门, 逐一打开除雾器冲洗气动阀对除雾器进行冲洗, 观察冲洗喷嘴的工作情况, 对可能出现的个别喷水不畅或堵塞的喷嘴进行疏通或更换。保证除雾器的各个部位都能冲洗到并达到要求的冲洗效果。
2. 5 烟气系统冷态试验
烟气系统冷态调整试验是在烟气系统各设备试运完毕, FGD 正式通烟气前, 在锅炉停运情况下进行的FGD 冷态通风试验。
2. 6 试验目的[1 ]
获取冷态下FGD 系统的正常启停及事故停运对锅炉负压影响的数据; 进行冷态下增压风机压力闭环控制试验; 验证烟风系统各设备顺控启停的正确性, 并根据锅炉炉膛压力的变化对个别步序进行优化。
a) 试验条件。锅炉的送、引风机能正常启停, 自动能投入; 炉膛负压监测能正常投入; FGD 烟气系统静态联锁及烟气系统顺控启停经传动试验验收合格; FGD 烟气系统各设备冷态试运完毕, 具备投用条件。
b) 试验内容。试验FGD 程控启动时对炉膛负压的影响; 进行冷态试验增压风机导叶的闭环调节; 试验FGD 程控停运时对锅炉负压影响; 试验 FGD 系统事故停运(如增压风机跳闸) 对锅炉负压影响。
c) 试验结果及分析。总结各项试验过程中锅炉炉膛压力变化情况, 对试验结果进行危险性分析; 如果试验过程中发现炉膛压力变化过大, 给两锅炉的安全运行带来危害, 需要对FGD 烟气系统的启停顺控进行进一步调整, 主要是调整增压风机导叶开度与旁路挡板的开、关配合方法; 观察增压风机入口压力闭环控制特性, 并适当调整设定参数。
d) 石灰石浆液制备。在FGD 准备通烟气前, 首先进行石灰石浆液的制备, 启动石灰石浆液箱搅拌器与石灰石浆液泵, 浆液走自循环回路, 不进入吸收塔。在石灰石浆液箱中石灰石粉与水混合生成石灰石浆液, 石灰石浆液密度达到1 250 kg/ m3 后, 系统处于热备用状态。
如果吸收塔内的液体为水而非浆液, 则启动石灰石浆液排出系统向吸收塔进液, 根据经验, 通过补液将吸收塔的浆液液位提高到1 m 左右较为合适。
3 脱硫系统整体调试
在脱硫分系统冷态调试结束后, FGD 系统正式通入烟气, 系统进入整体调试阶段, 在该阶段, 除了各设备的热态试运外, 还应主要进行以下几方面的工作。
3. 1 pH计和密度计及烟气在线监测系统等装置的标定工作
FGD 通烟气后, 应对影响FGD 运行性能的各主要参数的测量装置尽快进行标定, 为FGD 的进一步调整提供可靠依据。其中需要标定的主要包括吸收塔pH 计、石灰石密度计、石膏密度计和FGD 进出口烟气在线监测系统等[2 ] 。
3. 2 FGD 系统的运行调整
通过FGD 各系统的运行方式调整及主要参数优化, 使FGD 达到最大优化运行工况。主要调整项目如下。
a) pH 值的调整。在FGD 满负荷且进口烟气中SO2 浓度相对稳定的情况下, 改变pH 值, 观察 FGD 系统的脱硫效率及FGD 出口中烟气SO2 浓度的变化, 从而确定最佳的吸收塔pH 值。
b) 氧化空气的调整。根据吸收塔密度的变化趋势及石膏产品的品质, 通过改变氧化风机的投运台数来确定在不同负荷下氧化风机的运行方式。
c) 循环泵投运方式的调整。在不同负荷下, 改变吸收塔循环泵的投运台数及组合方式, 观察 FGD 系统的脱硫效率及FGD 出口中烟气SO2 浓度的变化, 从而确定循环泵的最佳投运方式。
d) 石膏脱水系统运行方式的调整。石膏脱水系统有连续运行和间断运行两种运行方式, 间断运行方式是吸收塔浆液浓度达到设计要求时, 投入石膏旋流器及真空皮带脱水机。在这种情况下, 旋流子投运的个数根据设计要求的9 个投用( 共 11 个) , 当吸收塔浆液浓度降到设定值时 (1 085 kg/ m3) 停运石膏脱水系统, 按照浆液浓度调整旋流子投运个数, 维持吸收塔浆液浓度在设定值(1 085 kg/ m3) 。根据经验, 推荐使用后一种运行方式。
e) 石膏厚度的调整。根据吸收塔浓度情况, 石膏旋流器运行情况, 真空皮带机运行情况及石膏品质调整真空皮带机上的石膏厚度。
f) 浆液回收箱液位的控制方法。浆液回收箱液位靠浆液回收箱泵的再循环调节门来控制。通过调节再循环调节门开度调节泵的流量, 从而达到维持吸收塔液位稳定。
g) 吸收塔液位控制调整。吸收塔液位主要靠除雾器冲洗水来维持, 通过调节除雾器每一层冲洗之间的等待时间, 来维持吸收塔液位的稳定, 而等待时间是由进入吸收塔的烟气量与吸收塔的液位水平共同决定, 虽然国外曾有些经验公式, 但仍需在实践中不断修正和优化。
h) 废水量的调整。根据吸收塔内氯离子浓度、飞灰浓度和其他惰性物质的颗粒浓度, 来调整水量的大小, 保证FGD 系统运行的安全可靠性。
3. 3 FGD 系统的闭环控制( 模拟量控制)
根据上述各系统调整的结果,对下列各闭环控制系统进行参数设置,并将各闭环控制投入,在实际开支过程中根据自动调节效果对各闭环进行进一步的参数优化,主要有增压风机入口压力的闭环控制, 控制增压风机入口导叶;吸收塔pH 值的闭环控制, 控制石灰石浆液排出系统的调节门;石膏厚度的闭环控制,控制真空皮带脱水机的转速;石灰石浆液密度的控制,控制石灰石浆液箱补水调门;浆液回收箱液位闭环控制,控制浆液在循环门调节门;废水量的控制,控制废水旋流器的入口调门。
3. 4 FGD 系统水平衡及物料平衡
进入FGD 系统的水源主要有除雾器冲洗水、进入吸收塔浆液中所含的水、其他各系统冲洗水、氧化空气冷却水等, FGD 损失的水主要是废水系统带走、吸收塔内蒸发掉和生成最终产品石膏所带走的水分。FGD 系统的水平衡即指二者之间的平衡, 水平衡的直接体现就是吸收塔液位及浆液回收箱液位的稳定。
进入FGD 主要是烟气、石灰石浆液及氧化空气, 而离开FGD 的物料主要是脱硫石膏。物料平衡主要体现了石灰石浆液密度的稳定和石膏浆液浓度的稳定。
在石灰石浆液制备系统、除雾器冲洗系统、石膏脱水系统浆液回收系统等都调整完毕, 各系统均稳定运行的基础上, 对各系统进行整体的协调控制与调整, 即可达到FGD 系统水平衡与物料平衡。
3. 5 FGD 系统对主机的扰动试验
为摸清FGD 系统事故停运对主机的影响并找出较好的应对措施, 在调试过程中应进行FGD 系统对主机的扰动试验。
试验目的: 考查FGD 烟气系统故障停运对锅炉炉膛负压波动的情况并找出较好的调整方法。试验条件: 锅炉维持满负荷运行, FGD 运行正常稳定, FGD 烟气系统静态联锁及烟气系统顺控系统传动试验正确合格, 挡板均能正常开关, 动作灵活。
试验内容: 就地按下增压风机事故按钮, 试验 FGD 系统停运对锅炉负压的影响。
试验结果和分析: 总结增压风机跳闸引起炉膛负压的变化情况, 对试验结果进行危险性分析。如果发现炉膛压力变化过大, 给发电机组运行带来危险, 需对FGD 系统停运顺控作进一步的调整。
4 脱硫系统的168 h 试运
FGD 分系统调试完毕, 整体调试完毕后进入 168 h 试运, 在168 h 试运过程中, 除维持各个系统正常运行外、保证系统主要技术指标满足设计要求外, 还应进行以下工作。
a) 在168 h 试运过程中, 要经常进行各种物料的化学分析。对石灰石粉、石灰石浆液、吸收塔石膏浆液、旋流器浆液、石膏及废水等进行取样, 旋流器浆液又有石膏和废水的来液、溢流、底流, 将样品交与化验人员分析并出具化验分析报告, 根据分析报告对FGD 的运行性能作出评价及适当调整。分析的具体项目与方法参照电站化学、环保专业的相关标准。
b) pH 计和密度计等装置的定期标定。吸收塔 pH 值、石灰石浆液密度、石膏浆液密度等参数都对FGD 运行性能有较大的影响, 要求这些参数必须准确、可靠。对吸收塔pH 值、石灰石浆液密度、石膏浆液密度计进行定期标定(一般3 d 1 次) 。标定的方法参照各装置的说明书及相关标准。
c) 烟气系统的启停及运行对锅炉炉膛压力有直接的影响, 控制不当可能造成机组的事故跳机, 国内曾发生过多起这类事故, 故在调试过程中一定将FGD 烟气系统的顺启和顺停步序设定得当, 调整好增压风机入口导叶的闭环控制特性, 并进行冷态试验, 避免在热态运行中影响锅炉的安全运行。
d) 在调试过程中, 特别注意保持各系统管道的清洁, 重视管道冲洗的重要性。
e) 顺控在FGD 控制系统中特别重要。
f) 脱硫系统调试中遇到的最大问题是国内尚无现行的标准、规范, 只能在调试中参照同类标准开展工作, 并结合各个工程的实际情况编制验收评定表。
5 结束语
a) 脱硫系统调试工作与电厂锅炉、汽机等系统的调试工作类似, 而后者已经相当成熟, 因此在脱硫系统调试时, 可以部分借鉴电站锅炉等系统的成熟经验。
b) 电厂脱硫系统的调试,是面临的新课题,如何掌握其系统性、规律性有待共同探讨, 特别是要尽早建立权威的验评体系。
参考文献:
[1 ] 张保瑞, 安国银. 电厂烟气脱硫调试实践[M] . 北京: 中国电力出版社, 2005 : 31235.
[2 ] 曾庭华. 湿法脱硫系统的安全性及优化[M] . 北京: 中国电力出版社, 2004 : 2282250.
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