張永福,許懷鵬

引言

隨著國(guó)家對(duì)燃煤電廠大氣污染防治力度加大，特別是發(fā)改能源【2014】關(guān)于《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃 》的實(shí)施，中國(guó)的東部和中部地區(qū)電廠的煙氣排放都應(yīng)接近或達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放限值（SO2＜35 mg/m3、NOx＜50 mg/m3、煙塵＜5 mg/m3），超凈排已經(jīng)成為一種不可阻擋的綠色發(fā)展時(shí)代潮流。馬鋼作為省國(guó)有企業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，建立了以綠色發(fā)展戰(zhàn)略、清潔生產(chǎn)、綠色制造、污染物零排放和廢棄物循環(huán)再利用，持續(xù)削減主要污染物排放總量，減少鋼鐵生產(chǎn)全過程的炭石燃料消耗及溫室氣體排放。

1　項(xiàng)目概述

馬鋼熱電總廠作為鋼鐵行業(yè)自備電廠，南區(qū)三臺(tái)煤粉爐脫硫脫硝工程自2015年6月開始動(dòng)工，到2015年9月投入運(yùn)行，到2017年8月，歷時(shí)1年多時(shí)間，總體運(yùn)行平穩(wěn)，脫硫主要技術(shù)指標(biāo)完全滿足煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。按照《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃 》要求，2017年8月到10月又進(jìn)行了超凈排改造工程，10月底投入運(yùn)行。超凈排改造后，雖然煙氣排放指標(biāo)達(dá)到超凈排要求，但改造后的三臺(tái)爐六臺(tái)引風(fēng)機(jī)和公共煙道振動(dòng)大，已經(jīng)嚴(yán)重影響鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行，問題的解決迫在眉睫。

2　設(shè)備系統(tǒng)概況

南區(qū)3臺(tái)煤粉爐為燃煤鍋爐母管制運(yùn)行、超凈排改造前，3臺(tái)爐合用一個(gè)150 m煙囪，3臺(tái)爐最大煙氣量為（濕熱態(tài)）135萬 m3/h。脫硫裝置是布置在引風(fēng)機(jī)房后混凝土煙囪北側(cè)，采用石灰石/石膏濕法煙氣脫硫，F(xiàn)GD系統(tǒng)在負(fù)荷40%～100%BMCR之間時(shí)脫硫效率達(dá)95%以上。排放指標(biāo)：SO2濃度（濕）≤100 mg/m3、NOX濃度（濕）≤200 mg/m3、粉塵濃度（濕）≤30 mg/m3，脫硫工藝流程見圖1。

圖1　三爐一塔脫硫工藝流程圖

鍋爐型式：熱電南區(qū)三臺(tái)煤粉爐，均為單汽包自然循環(huán)高溫高壓煤粉鍋爐，鋼制構(gòu)架，呈倒U形布置，汽包布置在爐前，燃燒器布置在爐膛的正四角，低氮燃燒，布袋除塵，最大耗煤量28.6 t/h，可摻燒30%（熱值比）高爐煤氣。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)：最大連續(xù)蒸發(fā)量（ECR）為 220 t/h、蒸汽壓力 9.8 MPa、溫度540℃；引風(fēng)機(jī)型號(hào)A15316-1.0848、數(shù)量6臺(tái)、流量319000 m3/h、全壓 8319 Pa、功率 1250 kW，工頻運(yùn)行。

3　超凈排改造

3.1　改造方案

根據(jù)現(xiàn)行環(huán)保要求和馬鋼熱電總廠發(fā)展規(guī)劃，2017年8月底開始實(shí)施了超凈排改造，10月底投入運(yùn)行。此次改造主要內(nèi)容：封堵原煙囪入口，由直排鋼煙囪(出口標(biāo)高80 m)排入大氣；對(duì)原有第一層噴淋層噴嘴進(jìn)行更換，使噴淋管路漿液成錐形均勻噴出；新增循環(huán)泵丁作為第四層噴淋漿液泵，并配套相應(yīng)噴淋管路及單向雙頭噴嘴；脫硫塔出口除霧裝置采用氣動(dòng)高效除塵除霧器；更換風(fēng)機(jī)出口增加隔離閥。原有漿池段、煙氣穩(wěn)定段、引風(fēng)機(jī)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水預(yù)處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、漿液排空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)以及DCS邏輯和控制系統(tǒng)不變。

3.2　改造后運(yùn)行存在的問題

此次超凈排改造歷時(shí)45天，1#、2#和3#爐相繼投入運(yùn)行，在系統(tǒng)投入運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，1#—3#爐風(fēng)道、風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)很大，三臺(tái)爐振動(dòng)情況基本相同?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)讀公共煙道振動(dòng)產(chǎn)生的噪音最大達(dá)108db(離振源1 m位置)，振動(dòng)最大點(diǎn)位置在風(fēng)機(jī)出口閥附近，有部分支撐在振動(dòng)中產(chǎn)生脫落。三臺(tái)爐引風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)最大超過20 mm/s（對(duì)980 r/min風(fēng)機(jī)，振動(dòng)一般有小于6 mm/s），振動(dòng)最大點(diǎn)都是水平（H）方向，位置在4處，見圖2。

圖2　機(jī)組傳動(dòng)與測(cè)點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖

由于振動(dòng)大大超過規(guī)定值，為了確保設(shè)備安全，鍋爐只有降負(fù)荷運(yùn)行，1#～3#爐只能勉強(qiáng)帶80%不到負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)處于十分被動(dòng)局面。振動(dòng)相對(duì)較大的3#爐甲引風(fēng)機(jī)水平振動(dòng)波形見圖3。

圖3　3#爐甲引風(fēng)機(jī)水平（4H）振動(dòng)波形

3.3　問題分析和對(duì)策

此次超凈排改造后運(yùn)行和改造前相比，煙道和風(fēng)機(jī)振動(dòng)明顯加大，鍋爐不能滿負(fù)荷運(yùn)行，分析其原因主要有以下幾方面。

（1）煙道設(shè)計(jì)流速由原來的12 m/s每秒提高到流速15 m/s，在彎頭處產(chǎn)生沖擊，此處煙道支架在自由度方向控制不夠，出現(xiàn)橫向位移，造成振動(dòng)。采取對(duì)策：對(duì)煙道支架自由度方向進(jìn)行控制，對(duì)煙道支架的固定形式作改進(jìn)，增加限位擋塊，同時(shí)，將現(xiàn)有的固定支撐改為彈性支架，并對(duì)煙道外面進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)措施。

（2）超凈排改造由于廢除了原來的煙道，新的風(fēng)機(jī)出口煙道布置位置受到很大限制，造成風(fēng)機(jī)出口到煙道之間過渡風(fēng)道擴(kuò)散角度過大。從風(fēng)機(jī)振動(dòng)波形來看，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道氣流有紊流現(xiàn)象發(fā)生，風(fēng)機(jī)振動(dòng)隨機(jī)性較大。采取對(duì)策：在每臺(tái)風(fēng)機(jī)出口閥處沿氣流方向增加了二片長(zhǎng)度為1000 mm、高度為200 mm分隔板，以減少紊流現(xiàn)象發(fā)生。

（3）從風(fēng)機(jī)振動(dòng)速度頻譜和振動(dòng)波形可以看出，風(fēng)機(jī)水平振動(dòng)（4H）主要頻率為27.197 Hz，在風(fēng)機(jī)擋板調(diào)整過程中，最大振動(dòng)超過20 mm/s，如果長(zhǎng)時(shí)間超限運(yùn)行，可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)軸承的損壞。采取對(duì)策：通過入口擋板，控制風(fēng)機(jī)即鍋爐負(fù)荷，明確風(fēng)機(jī)水平最大振動(dòng)值控制在8 mm/s以下運(yùn)行。

通過以上原因分析和制訂的對(duì)策，在分別對(duì)三臺(tái)爐整改后，煙道和風(fēng)機(jī)振動(dòng)有不同程度的減少，公共煙道振動(dòng)產(chǎn)生的噪音下降到90 db，三臺(tái)爐引風(fēng)機(jī)震動(dòng)最大不超過8 mm/s，鍋爐負(fù)荷在95%以上運(yùn)行。在這里值得一提的是我廠南區(qū)三臺(tái)煤粉爐在脫硫改造中，由于引風(fēng)機(jī)電機(jī)選型過大（原是550 kW提高到1250 kW），造成風(fēng)機(jī)入口擋板節(jié)流損失大、風(fēng)機(jī)外殼振動(dòng)大，總廠一直準(zhǔn)備實(shí)施引風(fēng)機(jī)變頻改造，但由于多方面原因沒有實(shí)施，此次超凈排改造產(chǎn)生的振動(dòng)，加速了變頻改造進(jìn)程，在11月份完成了3#爐變頻改造，此項(xiàng)改造除了節(jié)約廠用電以外，改造后的風(fēng)道和風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)大幅度下降，風(fēng)機(jī)最大振動(dòng)軸向4.0 mm，風(fēng)道噪音下降到85 db?；?#爐變頻改造效果，1#、2#變頻改造也正在進(jìn)行中，我們有理由相信，1#、2#變頻改造后，煙道和風(fēng)機(jī)震動(dòng)大的問題將徹底得到解決。

5　結(jié)論

針對(duì)老系統(tǒng)母管制鍋爐超凈排改造而言 ，由于各電站現(xiàn)場(chǎng)條件、燃料條件和工藝流程相差很大，特別是進(jìn)入脫硫塔前公共煙道安裝位置，往往受場(chǎng)地制約，煙道的走向、變徑和轉(zhuǎn)向的地方，不可能完全滿足氣體流動(dòng)規(guī)律，所以，很多問題需要在各自實(shí)踐中探索和總結(jié)，但從本項(xiàng)目實(shí)施過程中，我們總結(jié)出如下經(jīng)驗(yàn)：

（1）公共煙道盡量減少固定支撐，盡可能使用彈性或其他柔性支撐，這樣對(duì)減少煙道振動(dòng)大有幫助。

（2）煙道在變徑和轉(zhuǎn)向的地方，盡可能遵守氣體流動(dòng)規(guī)律，變徑不可以過大，在轉(zhuǎn)向的地方應(yīng)安裝倒流裝置。

（3）由于超凈排改造，公共煙道的阻力有所增加，這會(huì)影響到停運(yùn)鍋爐引風(fēng)機(jī)隔離，如果沒有可靠的隔離裝置，會(huì)產(chǎn)生煙氣向備用爐倒灌現(xiàn)象，同時(shí)，對(duì)煙道內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理。

（4）為了進(jìn)一步降低公共煙道和風(fēng)機(jī)本體震動(dòng)，降低廠用電率，有條件企業(yè)盡可能使用變頻風(fēng)機(jī)。