减缓火电厂GGH积灰堵塞的措施.pdf

第 3 2卷 第 9期 2 0 1 0年 9月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 2 No ． 9 S e p． 2 01 0 减缓火 电厂 G G H积灰堵塞 的措施 李俊 J ●‘ 。 杭州华 电半 山发电有限公司 ， 浙 江 杭州3 1 0 0 1 5 摘要 火电厂脱硫系统在长期运行过程中因烟气换热器 G G H 积灰堵塞， 严重影响系统的正常运行， 不利于节能降 耗 ； 同时， 堵塞严重还会造成增压风机的损坏与系统事故跳闸。对脱硫系统 G G H积灰堵塞原因进行了分析， 提出了减 缓 G G H积灰堵塞的具体措施。 关键词 脱硫系统； 烟气换热器 ； 积灰堵塞； 原因； 措施 中图分类号 X 7 0 1 ． 3 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 0 0 9 0 0 0 1 0 4 0 引言 杭州华 电半山发 电有限公 司现有 2台分别于 1 9 8 4年和 1 9 9 6年投产的 1 2 5 MW 燃煤机组 4 、 5 机组 及 3套于 2 0 0 5年投产的 S 1 0 9 F A燃气 一蒸汽 联合循环机组。燃煤机组于 2 0 0 1年配置石灰石 一 石膏湿法烟气脱硫 F G D 装置。 杭州华电半 山发 电有限公司 F G D系统的设 计 脱硫率为 9 5 ％ ， 总投资约 5亿元人 民币。在其后几 年的实际运行过程 中， 发现烟气换热器 G G H 积灰 堵塞已成为影响脱 硫装置安全 、 经济运行的主要障 碍 ， 且环保法规严禁开启旁路挡板运行 ， 因此 ， 额外 检修时间的增加使投用率大大低于 目前脱硫装置普 遍要求 的 9 8 ％ 的投运率 。只要脱硫 装置在 运行 ， G G H积灰堵塞问题就不能完全避免 ， 而主要设备又 不能进行更新 ， 在这种情况下如何从运行与检修 2 方面采取有效措施 以减缓 G G H的积灰堵塞 ， 延长检 修间隔与减少停用检修时间 ， 已成为各火 电企业探 索 、 关注的热点 。 1 F G D工艺流程简 介与 G G H堵塞影响 锅炉排放烟气分别从 4 、 5炉侧的烟道引出， 经 F G D增压风机至 G G H； 从 G G H 出来 的烟气 温 度从 1 5 5 ℃降至 1 2 6 随即进入 吸收塔进行脱硫 。 脱硫除雾后的干净烟气再返回至 G G H进行加热 ， 温 度从 5 0 c c升至 8 0℃， 最后通 过现有 的烟 囱排 出。 脱硫系统工艺流程如图 1 所示。 F G D系统主要分为 2个主系统 烟气系统 、 吸 收塔系统 及 5个辅助 系统 石灰石粉 的储运及浆 液制备系统、 事故浆池及浆液疏排系统、 石膏脱水及 储存系统 、 工艺水系统 、 废水处理系统 。 收稿日期 2 0 1 0 0 2 2 3 5原烟气挡板 5旁路 净烟气挡板 厂 烟囱 z] _ I 十_ _ 1 7 增 压 G G HT 挡 板 f L 原烟气挡板 ．．．．．．．．．．．．．．． ．， 【 ． ． 。 。 ． 。 ． 一 ’ 厂 真空皮带机 } 】石灰石粉仓 石膏仓I 『 石灰石 液循 环 泵 图 1脱硫 系统工艺流程 图 杭州华 电半 山发 电有 限公 司 G G H 采用 的是 G C V Z B 2 9 ／ 7 0 0型回转式烟气换热器 ， 换热面积 外 上釉 为 8 3 0 0 1T I ， 转子直径为 1 1 0 6 0 m m， 转子高度 为 8 8 0 mm， 每 台 G G H配有热端与冷端 2支吹灰枪 以及高压在线冲洗水系统和低 压离线 冲洗水系统 。 从 图 1 可知， 在系统运行过程 中 G G H换热元件在不 停地转动 ， 原烟气通过 G G H降温 ， 净烟气穿越 G G H 升温。在这 2条通道 内有多种 因素会引起 G G H的 积灰堵塞。 随着堵塞情况的 日益严重， G G H通流面积 E t 益 减小 ， 增压风机的动叶开度 日益增大 ， 运行 电流与 日 俱增 ， 最主要 的问题是会使系统运行 电耗大幅度增 加。例如 当脱硫大修结束 、 G G H离线 冲洗干净并 启动系统后 ， 在 5台机组负荷为 2 6 2 M W 的工况下 ， G G H压差为 0 ． 4 k P a ， 增压风机 电流仅 为 1 3 9 A； 而 运行一段时间后 ， 当 G G H积灰堵塞压差上升至 1 ． 0 k P a时， 增压风机电流便上升为 1 5 9 A， 每小时增加脱硫 系统的运行电耗为 1 7 2k W h ， 按 0 ． 5X／k W h 计 算 ， 折合电价为 2 0 6 4 d ， 同时还会引起吸收塔耗水 量的增加。当 G G H堵塞到一定程度后 ， 不仅影响主 机 的负荷 电量 ， 而且当增压风机动叶调整到最大开 2 华 宅擞 术 第 3 2卷 度时若有负荷增加等工况扰动 ， 烟气将无法及 时通 过系统而引起增压风机喘振 与失速运行 ， 继而会 导 致增压风机损坏与系统事故跳 闸， 此时若旁路挡板 调整不及时 ， 甚至会影 响到主机的安全运行。结垢 后烟气通过净烟气侧 的换热效果下降， 导致 出 口净 烟气温度降低 ， 并加重烟囱的低温腐蚀 。据统计 ， 因 G G H堵塞必须要进行离线 冲洗而导致 的系统检修 次数 占总系统检修次数的 9 5 ％。因 G G H积灰堵塞 而频繁停运检修冲洗 ， 不仅影响脱硫电量 的补偿 电 价收入 ， 如超 出环保规定 的每年 1 5 d的检修 时间， 还会导致环保罚款 ， 经济损失惨重。因此 ， 从经济运 行与安全运行 2方面考虑 ， 必须采取措施减缓 G G H 的积灰堵塞。 2原因分析 2 ． 1 粉尘含量超标 大量粉尘含量超标的烟气进入脱硫系统后 ， 会 加速 G G H的堵塞， 继而增加增压风机 的系统 出力。 如发现脱 硫系统进 口烟气 的粉尘含量一 直居高不 下， 或与以前相比有明显上升， 应联系热工检修人员 先进行该测点的检查 ， 排除测点故障引起粉尘含量 上升的可能后 ， 再确定烟气粉尘含量高是否与煤种 、 负荷 以及除尘效率有关。 2 ． 1 ． 1 煤种原因 燃煤 中干燥基灰分与烟气 中粉尘含量是成正比 的。杭州华电半山发 电有限公司在 2台机组满负荷 情况下， 在干燥基灰分 3 2 ％时， 粉 尘的质量浓度维持 在 2 5 0 m g ／ m 及 以上 ； 在干燥基 灰分 3 7 ％时 ， 粉尘 的质量浓度维持 在 3 5 0 mg ／ m 。 及 以上。如果高粉尘含量的烟气长时问持续进入脱 硫系统 ， G G H积灰堵塞速率势必增大。 2 ． 1 ． 2负荷原因 进入脱硫系统烟气 中的总粉尘含量与烟气量成 正 比。如 2台机组负荷一直维持在满负荷下运行 ， 由于烟气量大， 电除尘器进口烟气中粉尘总量增加， 在相同的除尘效率下， 即使燃煤干燥基灰分不高 ， 单 位体积的含尘量不大 ， 因负荷高 、 烟气量大， 电除尘 器除尘能力 已达饱和状态 ， 不能除去超出其除尘能 力的粉尘， 进入脱硫系统的单位体积的粉尘含量就 会超标 ， 进入 G G H的粉尘总量就会增加 ； 另一方面 ， 负荷高时携带的粉尘量大， 会造成电场内芒刺线的 电晕封闭， 继而影响除尘效率 。 2 ． 1 ． 3 除尘效率原因 杭州华 电半 山发 电有限公 司 4 、 5锅 炉电除 尘器均为三电场 ， 若电除尘器的健康程度低下 ， 电场 参数控制 、 调整不及时或仓泵出料能力下降等 ， 均会 引起电场灰斗积灰 、 芒刺线积灰 而导致 电晕封闭直 至电场停运 ； 若第 2电场 、 第 3电场振打周期设置不 合理而造成粉尘二次飞扬会直接影响除尘效率。由 于设备原因或人为原因造成担负主要除尘压力的第 1电场故障停运后 ， 除尘压力转嫁至第 2电场 、 第 3 电场 ， 整体除尘效率下降， 继而导致进入脱硫系统的 粉尘含量增加。若第 2电场故障， 单侧 出口烟气浊 度会从 3 5 ％ ～ 4 0 ％上升至 7 0 ％ ～7 8 ％， 进入脱硫系 统的烟气 中粉尘质量浓度会上升至 5 0 mg ／ m 。 左右。 2 ． 2净烟气带浆 排除了进入脱硫系统的烟气 中粉尘含量超标的 原因， G G H污垢最根本 的来源就是净烟气携带的浆 液沉积 。 2 ． 2 ． 1 除雾器除雾效果下降 除雾器 内部通道如有结垢现象而影响烟气的通 过和分离 ， 会使净烟气携带浆 液量增加 ， 浆液经过 G G H净烟气 侧 的换热 元 件时 就会 在其 表 面停 留 结垢 。 除雾器局部通道堵塞、 烟气流速增加 等均会使 除雾效果下降及净烟气带浆量增加 。 2 ． 2 ． 2 吸收塔浆液品质下降 吸收塔 内浆液 p H值控制不当、 p H计故障或氧 化风机投用不足 ， 导致浆液中碳 酸钙含量与亚硫酸 钙含 量偏 高 ， 经 净 烟气 携带 进 人 G G H 后会 加 速 结垢。 吸收塔 内浆液密度控制不当。浆液密度过高可 造成净烟气携带大量石灰石和石膏混合 物颗粒到 G G H。净烟气携带的液滴附着在 G G H换热片表面， 当 G G H回转到原烟气侧 ， 在原烟气高温作用下， 液 滴水分蒸发 ， 液滴 中的石灰石和石膏混合物颗粒就 会黏结在换热片表面。 2 ． 2 ． 3 吸收塔液位控制不当 吸收塔液位控制过高 、 液面与除雾器相距过近 或浆液发生泡沫反应 ， 经净烟气携带人 G G H的浆液 总量会增加。 2 ． 3 设备原因 G G H压缩空气喷嘴与高压 冲洗喷嘴频繁堵塞 、 G G H压缩 空气吹扫机故障 、 G G H高压 冲洗水泵故 障等导致 G G H不能有效 、 及时地进行压缩空气吹扫 与高压水 冲洗 ， 加快 了 G G H的堵 塞。图 2 、 图 3为 同一仓换热元件上层空气吹扫喷嘴堵塞与下层空气 吹扫喷嘴通畅时的对比情况。 如图 2所示 ， 同一仓换热元件 因单侧空气吹扫 喷嘴发生堵塞就不能进行正常的吹扫 ， 会将通道完 全堵死。即使运行中已采取增加压缩空气吹扫次数 第9期 李俊 减缓火电厂 G G H积灰堵塞的措施 3 图 2 上层空气喷嘴堵塞情况下 的换 热元件 图 3 下层空气喷嘴未堵塞情况下的换热元件 的措施 ， 但实际上并未将积灰及时清除 ， 而 G G H在吹 扫不到位时的堵塞速度是非常快 的。若在满负荷下 2 4 h不进行吹扫 ， G G H的压差会上升 0 ． 1 k P a以上。 当 G G H压差上升到基础压差 的 1 ． 5倍时 ， 需要 进行高压水 冲洗。但若 冲洗喷嘴有堵塞 ， 就不能进 行正常的高压水冲洗 ， 不能将积灰及时清除。 另外 ， 若 G G H 压缩空气 吹扫机或 高压水泵 故 障， 在 G G H需要吹扫的情况下不能正常进行操作 ， 同样会加速 G G H的堵塞。 2 ． 4 运行管理 未进行有效的运行管理 。相关 岗位的技术培训 工作流于形式 ， 造成 培训不 到位 ， 运行人 员不知道 G G H积灰堵塞 的危害性 以及如何采取有效措施来 防止 G G H积灰堵塞。 无奖罚机制， 造成运行人员节能意识不强， 积极 性不够 。 运行人员责任心不强， 造成设备故障未能及时 发现消缺或未能严格执行 吹扫 冲洗制度 ， 均会导致 G G H积灰堵塞。 3采取 的措施 3 ． 1 运行方面的措施 在无法控制机组负荷与燃煤特性的情况下， 从运 行角度可采取一系列有效措施来减缓 G G H的堵塞。 3 ． 1 ． 1 提高除尘器 的除尘效率 ， 保证仓泵可靠运行 在 日常运行中， 加强电除尘器的运行监控与运 行方式调整 ， 提高电除尘器运行 的健康程度 ， 将 电除 尘器运行参数控制在有效范 围内， 从而降低出 口浊 度 ， 对减缓 G G H积灰堵塞有积极作用。 1 进行合 理及时 的运行参 数调整。运行 时 ， 值班人员应经常根据运行工况 、 锅炉负荷对各 电场 参数做及时调整。运行 中适当的火花率对除尘效率 的提高是有一定好处 的， 因为适 当的火花率不仅有 辅助清灰作用 ， 而且在该火花率下电场的有效 电晕 功率可达到最大。当电场闪络多时 ， 先判断真假闪 络 ， 再通过导通角的改变来适当调 整二次 电压与火 花率。 2 选择合理 的振打制度 ， 消除二次飞扬粉尘。 气流分布不均、 振打方式及周期不合理、 漏风等都会 增加粉尘的二次飞扬 ， 它对电除尘器 除尘效率的影 响是举足轻重的。二次飞扬粉尘随烟气逸 出， 电除 尘器除尘 以细小粉尘 为主， 通过最佳振打周期 的试 验调整 ， 可以将 因振打引起 的二次飞扬粉尘减轻到 最低限度 。 3 提高电除尘器辅助设备 的运行可靠性。尽 管电除尘器 的辅助设施与 配套 设备 的技术要求 不 高 ， 但一旦轻视带来 的后果却会很严重 ， 特别是出灰 系统的工作可靠性会受到极大影响。据统计 ， 在影 响电除尘器电场投运率的因素 中， 出灰 系统故障 占 了 3 0 ％左右 ， 使其不 能发挥 高效除尘性能。因此 ， 要做好勤检查、 勤维护、 及时报修， 努力提高仓泵、 输 灰空气压缩机等辅 助设备 的运行可靠性 ， 防止电场 跳闸。 3 ． 1 ． 2 减少净烟气 中的浆液携带量 1 适当降低吸收塔液位， 减少浆液携带量。 2 低负荷 时减少 I台浆液循环泵运行 ， 在节 电的同时 ， 可以减少饱和烟气 的浆液携带量。平时 尽量减少最上层浆液循环泵的使用 时间， 可通过其 他方式来抵消其对脱硫效率的影响。 3 增强除雾器的除雾效果。可略微降低增压 风机前负压设定 ， 通过降低烟气流速来减少除雾器 出口的净烟气浆液携带量。加强运行人员对锅炉负 荷 、 烟气流量变化及除雾器压差的监视 ； 遇吸收塔系 统水平衡破坏 ， 除雾器 自动程序无法执行时 ， 应做好 有效调整 如 出石膏、 排浆至事故浆罐 ， 以保证除 雾器冲洗不因外界因素而短暂停运； 将压差控制在 正常范围内； 人为控制除雾器 的冲洗频率 以减少通 道堵塞 ， 提高除雾效果。 3 ． 1 ． 3 改善吸收塔浆液品质 1 做好 日常化学分析 ， 每 日做好跟踪检测与 运行分析 ， 通过分析结果及时对运行方式进行调整。 如果发现分析结果 中浆液的碳酸钙含量偏高 ， 可通 华 电技 术 第3 2卷 过减少石灰石浆液的加入量 、 调整优化 p H值设定 、 加强 p H计 的校对等手段来控 制； 若发现分析结果 中浆液的亚硫酸钙含量偏高 ， 可通过调整氧化风机 的使用 台数来控制 ； 若发现分析结果浆液 中的氯离 子含量偏高 ， 则通过吸收塔的定期排放浆液来控制。 2 吸收塔浆液密度控制在 1 0 8 0～1 0 9 0 k g ／ m 范围内， 防止净烟气携带的浆液过多。 3 严格执行 吸收塔 消泡剂 加入的定期工作 ， 防止浆液起泡。 3 ． 1 ． 4 加强吹扫冲洗制度的执行 1 做好技术培训工作 ， 不 仅可使运行人员 了 解 G G H积灰堵塞 的严 重性 ， 而且能从根本上 防止 G G H积灰堵塞。 2 制订奖罚规 章制度 ， 提高运行人员节 能意 识与节能积极性 。加强各项考 核与奖励制度 的落 实， 如发现有违反 G G H吹扫制度 、 浆液循环泵使用 规定 、 电除尘器运行调控规定的要加强考核 ， 反之进 行奖励 ， 从而提高运行人员的积极性。 3 优化压缩空气 吹扫制度 ， 缩短吹扫时 问间 隔， 加强压缩空气 吹扫 。在积灰 尚未牢固的情况下 将其及时清除 ， 以减缓积灰速率。 4 密切注意入 口粉尘变化 ， 如发 生粉尘浓度 有异常波动时应及时调整 G G H吹扫与 冲洗频次 。 5 在 G G H压差未达到基础压差 的 1 ． 5倍 时 提前进行高压水冲洗。尽量在锅炉负荷较低情况下 进行高压水冲洗并 能按时吹扫 ， 严格考核。高压水 冲洗后及时进行空气吹扫 ， 排除管路 内积水 ， 防止喷 嘴处潮湿粘灰堵塞。 6 烟气 系统停用后 ， 短 时不恢复应停用所有 浆液循环泵， 以免浆液进入 G G H原烟气侧。 3 ． 2检修及技术改进方面 可通过相对简单的设备技术改造或从加强检修 维护角度采取一系列有效措施来努力减缓 G G H 的 堵塞。 1 改造现有吹扫系统。可增加 1 台备用压缩 空气吹扫机 ， 进行压缩空气 的连续吹扫 ， 使粉尘在 G G H换热元件上没有停留积聚的可能。 2 在换热元件承受范 围内通过设备改造提高 在线压缩空气吹扫与高压水 冲洗 的压力与流量 ， 可 有效增强 吹扫 与冲洗效果。压缩 空气压力提 高到 0 ． 8 MP a并保证 空气 干燥 ， 高 压水压 力提 高到 1 5 MP a及以上 ， 可大大增加吹扫与冲洗效果 ， 减少离线 高压水冲洗的频次与停机时间。 3 为防止 G G H压缩 空气吹扫机在吹扫过程 中的频繁加载与卸载 ， 可在 G G H压缩空气机出口加 装储气罐， 保证吹扫气源稳定。在运行中应加强 G G H压缩空气机 出口储气罐的放水工作 ， 防止压缩 空气带水引起吹扫喷嘴粘灰堵塞。 4 提高 G G H吹扫冲洗设备的健康程度。加 强压缩空气吹扫管路与高压水冲洗管路的滤网清洗 疏通 ， 提高吹扫与冲洗时的能量 ， 并及时进行压缩空 气喷嘴与高压水冲洗喷嘴的检查与疏通。 5 G G H压缩空气吹扫可改为蒸汽吹扫。G G H 压缩空气吹扫压力维持在 0 ． 5 7～ 0 ． 7 2 M P a ， 而蒸汽 吹扫比空气吹扫具有更大的能量 ， 但必须有效控制 蒸汽的气源品质； 蒸汽的压力与温度控制非常重要 ， 要注意不能采用太高压力 的蒸汽 一 般不要超过 1 MP a ， 否则极易损坏换热元件； 过热度一般控制在 9 0℃左 右 。 6 在出 口净 烟气 温度 的允许范 围内， 可利用 脱硫系统停运时机适 当抽除部分换热片， 调宽 G G H 换热片之间的间距 ， 从而减少阻力。 4 结论 认真做好 G G H的 日常运行维护与检修， 可有效 减缓积灰堵塞 ， 在费用增加不多的情况下 ， 最大限度 地使脱硫装置安全 、 经济运行 ， 并保证与发电机组的 同步运行 ， 为企业创造更大的效益 。 参考文献 [ 1 ] 陶爱平， 张立民， 杨中彪， 等．脱硫 G G H换热元件板型与 堵塞关系分析 [ J ] ． 华 电技术 ， 2 0 0 9 ， 3 1 9 7 5 7 8 ． [ 2 ] 滕斌． 1 0 0 0 MW 机组烟气脱硫工艺及主要设备选型分析 [ J ] ． 华电技术 ， 2 0 0 9 ， 3 0 5 7 0 7 5 ． [ 3 ] 李俊． 除尘效率 飞灰 对烟气脱硫影响分析研究[ C] ／ ／ 火电厂烟气脱硫脱硝技术研讨会论文集． 北京 中国电 力杂志社 ， 2 0 0 5 ． [ 4 ] 梁 昌龙 ， 赵晨明． 湿法烟气 脱硫 G G H换 热元件 结垢 问题 探讨[ J ] ． 电力建设， 2 0 0 9 ， 3 0 8 1 1 31 1 6 ． [ 5 ] 梁国柱， 兰建辉． 大唐合山发电有限公司脱硫系统 G G H 常见问题和解决方法[ J ] ． 热力发电， 2 0 0 9 ， 3 8 8 6 8 69． 编辑 刘芳 作者简介 李俊 1 9 7 3 一 ， 女 ， 浙江杭州人， 工程师， 从事脱硫装置 生产管理与运行管理方面的工作。