張志強(qiáng)，楊 杰，陳 秋，郁金星，劉玉壯

（河北省電力研究院，石家莊，050021）

0 引言

目前，我國新建火力發(fā)電機(jī)組均配套安裝煙氣脫硫裝置，已建機(jī)組大都通過技改工程加裝脫硫裝置（均為全煙氣脫硫）[1-11]，這些機(jī)組基本上都安裝有煙氣旁路和旁路擋板門。旁路擋板門在脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)打開，以避免影響主機(jī)的運(yùn)行。

河北國華定洲發(fā)電廠3號機(jī)組為新建660 MW超臨界空冷機(jī)組，采用等離子點(diǎn)火，油槍備用，配套安裝石灰石-石膏濕法脫硫裝置。脫硫工藝采用空塔噴淋系統(tǒng)，單臺增壓風(fēng)機(jī)克服煙氣阻力，系統(tǒng)無煙氣加熱器（gas gas heater，GGH），設(shè)計(jì)脫硫效率不小于95%，初始設(shè)計(jì)有旁路煙道。在建設(shè)過程中，建設(shè)單位為提高環(huán)保水平，將脫硫系統(tǒng)的可靠性要求提高到與主機(jī)同等高度，決定取消旁路煙道。這是國內(nèi)首臺取消旁路并保留有獨(dú)立增壓風(fēng)機(jī)的火力發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組脫硫系統(tǒng)的試運(yùn)過程與其他機(jī)組有很大不同，必須加以特別的注意，否則將影響試運(yùn)進(jìn)程。

1 試運(yùn)過程的特點(diǎn)

有旁路的脫硫系統(tǒng)的冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)一般在機(jī)組整套啟動(dòng)前完成，熱態(tài)啟動(dòng)待主機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在50%以上后啟動(dòng)。冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)前，要求增壓風(fēng)機(jī)完成單體試運(yùn)，工藝水、漿液循環(huán)泵投入使用；熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，脫硫系統(tǒng)的制漿系統(tǒng)先行投運(yùn)，脫水系統(tǒng)具備帶工作介質(zhì)調(diào)試條件。鍋爐冷風(fēng)動(dòng)力場和蒸汽吹管均在脫硫冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)前完成。鍋爐冷風(fēng)動(dòng)力試驗(yàn)時(shí)，鍋爐送來的空氣從脫硫旁路通過，增壓風(fēng)機(jī)無須啟動(dòng)，并通過關(guān)閉脫硫原、凈煙氣擋板門隔離脫硫煙道和吸收塔，不影響脫硫系統(tǒng)的安裝工作。蒸汽吹管時(shí)，脫硫系統(tǒng)被徹底隔離，除開啟旁路煙道擋板門，關(guān)閉脫硫系統(tǒng)進(jìn)、出口擋板門外，還投運(yùn)煙氣擋板門的密封風(fēng)機(jī)進(jìn)行煙氣的100%隔離，避免高溫干煙氣通過吸收塔，燒毀塔內(nèi)除霧器、防腐內(nèi)襯等。

旁路煙道取消后，鍋爐側(cè)送出的煙、風(fēng)必須從脫硫系統(tǒng)煙道和吸收塔內(nèi)通過，因此，脫硫系統(tǒng)的調(diào)試工作必須提前。

鍋爐風(fēng)機(jī)單體試運(yùn)時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)也需要同步完成，否則鍋爐風(fēng)機(jī)送出的空氣沒有排至煙囪的通路。鍋爐進(jìn)行冷風(fēng)動(dòng)力場試驗(yàn)時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐送、引風(fēng)系統(tǒng)配合啟動(dòng)，并根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行出力調(diào)節(jié)。此時(shí)，脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)配套潤滑油站、液壓油站應(yīng)具備運(yùn)行條件，脫硫系統(tǒng)的煙道和吸收塔內(nèi)必須具備通風(fēng)條件。鍋爐冷風(fēng)動(dòng)力場試驗(yàn)完成后，馬上進(jìn)行脫硫系統(tǒng)的冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)，吸收塔完成注水至工作液位，漿液循環(huán)泵啟動(dòng)建立阻力場。為滿足上述要求，脫硫系統(tǒng)較原工期提前約2個(gè)月具備冷態(tài)通風(fēng)試運(yùn)條件。

機(jī)組進(jìn)行蒸汽吹管時(shí)，煙氣必須從吸收塔內(nèi)通過，脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)和吸收塔漿液系統(tǒng)須完整投入運(yùn)行。吸收塔系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵必須啟動(dòng)，以降低進(jìn)入吸收塔煙溫，防止高溫?zé)煔鉄龤?nèi)設(shè)施。實(shí)際吹管時(shí)，原煙氣煙溫為73℃，啟動(dòng)了2臺漿液循環(huán)泵，備用1臺。吹管時(shí)，吸收塔噴淋系統(tǒng)對煙氣具備一定的脫硫效率，對其他酸性氣體也有一定的去除能力，這些酸性氣體將造成塔內(nèi)液體的pH值迅速下降，對塔內(nèi)防腐內(nèi)襯造成腐蝕。因此吹管時(shí)，脫硫系統(tǒng)的石灰石卸料、石灰石漿液制備和石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)必須投入使用，以維持吸收塔內(nèi)液體的pH值穩(wěn)定。吹管時(shí)間較短，為7天左右，鍋爐燃燒為間斷運(yùn)行，實(shí)際燃燒時(shí)間很短，燃煤量較少，吸收塔內(nèi)漿液的密度未達(dá)到較高值，脫水系統(tǒng)沒有投入運(yùn)行。但為預(yù)防吹管時(shí)間延長，電除塵器對吹管時(shí)的未燃盡煤粉、煙塵收集效果差，大量煤、塵被脫硫噴淋系統(tǒng)捕集，吸收塔漿液密度可能上漲較高，脫水系統(tǒng)也須備妥。在進(jìn)行機(jī)組蒸汽吹管時(shí)，脫硫系統(tǒng)必須投入使用的子系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備包括：煙風(fēng)系統(tǒng)、石灰石卸料系統(tǒng)、石灰石漿液制備和供應(yīng)系統(tǒng)、吸收塔漿液循環(huán)泵系統(tǒng)、吸收塔pH計(jì)和密度計(jì)。同時(shí)，吸收塔排出系統(tǒng)和事故漿液箱系統(tǒng)也應(yīng)投入備用。

2 對主機(jī)運(yùn)行的影響分析

3號機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)順序?yàn)椋簡?dòng)吸收塔漿液循環(huán)泵→打開送、引風(fēng)機(jī)葉片開度至100%→啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)→依次啟動(dòng)兩側(cè)送、引風(fēng)機(jī)。各大風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成后，增壓風(fēng)機(jī)投入自動(dòng)運(yùn)行。鍋爐點(diǎn)火時(shí)，為防止含油煙氣影響吸收塔漿液，采用等離子點(diǎn)火方式，油槍投入備用。同時(shí)，為減少進(jìn)入吸收塔漿液的煙塵和未燃盡煤粉，要求電除塵器盡早投入運(yùn)行。停機(jī)時(shí)，必須等爐膛吹掃完成后，送、引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)均停下后才能停運(yùn)吸收塔漿液循環(huán)泵。

一般有旁路煙道的脫硫系統(tǒng)在旁路擋板門動(dòng)作正常的情況下，沒有因脫硫系統(tǒng)原因要求主機(jī)組鍋爐掉閘的保護(hù)申請。取消旁路后，增加了以下3種脫硫系統(tǒng)故障要求鍋爐跳閘的要求：

（1）增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)引起鍋爐主燃料跳閘（main fuel trip，MFT）并停送、引風(fēng)機(jī)。增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，鍋爐煙氣排放失去通路，因此必須使鍋爐發(fā)MFT。同時(shí)，為防止增壓風(fēng)機(jī)掉閘是由增壓風(fēng)機(jī)潤滑系統(tǒng)故障引起，繼續(xù)運(yùn)行送、引風(fēng)機(jī)將造成增壓風(fēng)機(jī)軸承磨損，所以此時(shí)必須停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)。

（2）所有漿液循環(huán)泵全停引起鍋爐MFT并停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)及送、引風(fēng)機(jī)。漿液循環(huán)泵全停后，無法對鍋爐送出的高溫?zé)煔饨禍兀厝粺龤?nèi)除霧器、防腐內(nèi)襯。因此，漿液循環(huán)泵全停，鍋爐必須發(fā)MFT并停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)。

（3）進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度高高值報(bào)警，延時(shí)后鍋爐發(fā)MFT并停運(yùn)各風(fēng)機(jī)，這同樣是為了保護(hù)吸收塔內(nèi)設(shè)施不被高溫?fù)p壞。

此外，在石灰石漿液制備及供應(yīng)系統(tǒng)工作不正常，或者吸收塔排出系統(tǒng)故障時(shí)，均可能導(dǎo)致主機(jī)停機(jī)或者降負(fù)荷以延長檢修時(shí)間。

增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)是取消旁路后遇到的一個(gè)難點(diǎn)，通過多次討論，決定采用送風(fēng)機(jī)開度作為前饋，增壓風(fēng)機(jī)入口煙氣壓力作為反饋，對增壓風(fēng)機(jī)入口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)踐表明調(diào)節(jié)效果非常好。增壓風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)通過了機(jī)組調(diào)試所有試運(yùn)項(xiàng)目和部分性能試驗(yàn)項(xiàng)目的考驗(yàn)。其中擾動(dòng)較大的有鍋爐點(diǎn)火、輔機(jī)故障減負(fù)荷（run back，RB）試驗(yàn)和甩負(fù)荷試驗(yàn)，均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)。圖1為機(jī)組點(diǎn)火過程增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的真實(shí)曲線。圖2為機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的真實(shí)曲線。

一次風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)是難度最大的一個(gè)項(xiàng)目，非常容易造成鍋爐MFT，通過多次擾動(dòng)試驗(yàn)，確定控制原則為增壓風(fēng)機(jī)盡量減少對主機(jī)煙風(fēng)系統(tǒng)的影響，在主機(jī)組一次風(fēng)RB信號發(fā)出后，增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)減小一定開度并固定不變，爐膛壓力調(diào)節(jié)由鍋爐風(fēng)機(jī)完成，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

取消旁路后，對主機(jī)的運(yùn)行方式也提出了特別的要求，為防止含油煙氣進(jìn)入吸收塔，試運(yùn)期間機(jī)組未投油助燃。

3 脫硫系統(tǒng)影響主機(jī)運(yùn)行可靠性的分析

取消旁路后，所有影響脫硫系統(tǒng)運(yùn)行水平的因素均成為影響主機(jī)可靠運(yùn)行的因素，可以從2個(gè)方面考慮。第1個(gè)方面是通過煙風(fēng)系統(tǒng)壓力波動(dòng)影響鍋爐穩(wěn)定燃燒，第2個(gè)方面是吸收塔漿液品質(zhì)惡化并且短期內(nèi)無法改善時(shí)，不得不要求主機(jī)降負(fù)荷，以延長處理時(shí)間，在無法改善時(shí)，將申請主機(jī)停機(jī)。

第1個(gè)方面主要影響因素增壓風(fēng)機(jī)，鍋爐送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)均為2臺，單臺風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)一般不會(huì)造成機(jī)組停運(yùn)，而脫硫系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)為單臺，且沒有增壓風(fēng)機(jī)旁路，無法利用引風(fēng)機(jī)出力來克服脫硫系統(tǒng)的阻力，一旦增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障停運(yùn)，將造成主機(jī)停運(yùn)。

第2個(gè)方面的影響是多方面的，主要體現(xiàn)在石灰石漿液制備系統(tǒng)和石膏排出及脫水系統(tǒng)。

制漿系統(tǒng)：若供漿系統(tǒng)發(fā)生故障無法供漿，吸收塔pH值將無法維持，必然導(dǎo)致主機(jī)停運(yùn)。制漿系統(tǒng)沒有備用的重要設(shè)備及部件包括：卸料系統(tǒng)的斗提機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)，石灰石漿液箱攪拌器及漿液箱本體，吸收塔供漿管路及附屬閥門。在調(diào)試過程中采取的措施包括石灰石料倉保持在高料位，石灰石漿液箱保持在高液位。上述措施的目的均是考慮一旦設(shè)備發(fā)生故障，延長可供檢修的時(shí)間，避免主機(jī)被迫降負(fù)荷運(yùn)行乃至停機(jī)。

吸收塔漿液排出及石膏脫水系統(tǒng)：這個(gè)系統(tǒng)如果不能運(yùn)行，吸收塔漿液密度將持續(xù)上漲，加劇所有帶漿系統(tǒng)的磨損，密度上漲到一定程度必須停運(yùn)。石膏排出泵為2用1備，皮帶脫水機(jī)與4號機(jī)組公用，為2用1備。2臺排出泵至脫水系統(tǒng)的管路為1根，如果發(fā)生損壞或堵塞，必須盡快檢修。試運(yùn)過程中曾經(jīng)發(fā)生石膏排出泵排出管母管彎頭磨損穿透問題，經(jīng)緊急更換后沒有影響機(jī)組運(yùn)行。

工藝水系統(tǒng)：工藝水是脫硫系統(tǒng)的生命線，初始設(shè)計(jì)工藝水箱來水為單路，為提高可靠性，后改為雙路。

另外，脫硫區(qū)域的吸收塔地坑攪拌器和地坑泵、制漿區(qū)的地坑攪拌器和地坑泵、脫水區(qū)的地坑攪拌器和地坑泵、濾液水箱的攪拌器等均為單臺無備用，一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致該區(qū)域物料不平衡，不能滿足長時(shí)間運(yùn)行的要求。

4 結(jié)論

（1）定洲電廠3號機(jī)組是國內(nèi)首臺取消脫硫旁路并保留有獨(dú)立增壓風(fēng)機(jī)的脫硫機(jī)組，它的成功試運(yùn)對現(xiàn)有機(jī)組取消旁路很有借鑒意義，對部分機(jī)組因原有普通煙囪進(jìn)行防腐改造，采用脫硫塔臨時(shí)煙囪排放煙氣過程中的機(jī)組運(yùn)行方式也有參考價(jià)值。

（2）取消脫硫旁路后，重新安排了脫硫系統(tǒng)的安裝試運(yùn)進(jìn)度，工期提前大約2個(gè)月，配合主機(jī)完成了鍋爐冷風(fēng)動(dòng)力場試驗(yàn)和蒸汽吹管。

（3）合理改變了機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行方式，并增加了多個(gè)因脫硫系統(tǒng)故障申請主機(jī)組停運(yùn)的條件，試運(yùn)中成功完成了甩負(fù)荷、RB等試驗(yàn)。

（4）取消旁路后，增壓風(fēng)機(jī)成為最關(guān)鍵的風(fēng)機(jī)，建議通過設(shè)增壓風(fēng)機(jī)旁路等措施來提高機(jī)組的可靠性。

（5）石灰石制備系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)的多個(gè)設(shè)備間接影響了主機(jī)的可靠性，需要加以注意。

[1]楊 杰，張志強(qiáng)，郁金星，等.定洲電廠二期工程煙氣脫硫調(diào)試措施[R].石家莊：河北省電力研究院，2009.

[2]郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[3]周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[4]閻維平，劉 忠，王春波，等.燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M].北京：中國電力出版社，2005.

[5]鐘 秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[6]肖家榮.擋板門在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護(hù)，2008，24（6）：18-20.

[7]趙 軍.脫硫增壓風(fēng)機(jī)控制對爐膛負(fù)壓的影響分析與控制優(yōu)化[J].中國電力，2008，41（2）：37-40.

[8]黃海鵬，龔攀峰.無增壓風(fēng)機(jī)脫硫工程煙氣系統(tǒng)調(diào)試分析[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009，25（5）：26-27.

[9]張 屹.600 MW及以上機(jī)組引風(fēng)機(jī)與脫硫風(fēng)機(jī)布置方式比較[J].通用機(jī)械，2009（3）：82-84.

[10]葉勇健，馮琰磊.火電機(jī)組部分負(fù)荷下煙風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行[J].中國電力，2010，43（4）：58-62.

[11]葉勇健，陳漢兵.1 000 MW超超臨界機(jī)組三大風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)計(jì)裕量的選擇[J].熱機(jī)技術(shù)，2005（3）：16-23.