首臺百萬帶GGH燃煤機組取消脫硫旁路安全環(huán)保綜合研究

1、 首臺百萬帶GGH燃煤機組取消脫硫旁路安全環(huán)保綜合研究一、 概述 浙江省政府2012年3月份發(fā)文，要求玉環(huán)電廠2012年底前必須關(guān)閉一臺機組脫硫旁路。取消旁路后脫硫裝置的重要性將等同于主機，脫硫系統(tǒng)的故障停運都直接導(dǎo)致機組非停，因此，玉環(huán)電廠關(guān)閉脫硫旁路運行，必須解決電除塵提前投入、吸收塔無拋漿系統(tǒng)、引增風(fēng)機串聯(lián)啟動、低負(fù)荷風(fēng)機搶風(fēng)失速、GGH驅(qū)動裝置在線修理、增/引風(fēng)機擾動等種種困難。為此，玉環(huán)電廠成立了專門組織機構(gòu)和技術(shù)攻關(guān)小組，提前完成了立項和資金準(zhǔn)備工作，組織進行了五個專題研究，解決了影響硫旁路關(guān)閉的關(guān)鍵技術(shù)問題,成功地實現(xiàn)了國內(nèi)首臺帶GGH百萬千瓦燃煤機組關(guān)閉脫硫旁路運行。二、 玉環(huán)

2、電廠帶GGH關(guān)閉脫硫旁路運行風(fēng)險分析國內(nèi)電廠建設(shè)的石灰石-石膏濕法脫硫工程中一般都設(shè)置100% 煙氣旁路系統(tǒng)。旁路系統(tǒng)安裝在FGD入口煙道和煙囪之間，其最主要的作用是在脫硫系統(tǒng)事故狀態(tài)下與機組隔離，煙氣不經(jīng)過吸收塔脫硫，直接由旁路系統(tǒng)經(jīng)煙囪排出，從而不影響機組正常運行發(fā)電；當(dāng)鍋爐處于故障狀態(tài)下(例如機組發(fā)生MFT、FGD入口煙氣超溫)使煙氣繞過FGD，也避免對FGD設(shè)備造成影響或損害。同時在機組啟停階段，為了防止煙氣中未燃盡的煤粉和油滴進入吸收塔，造成漿液污染，煙氣通過旁路煙道直接排入煙囪。由于取消脫硫系統(tǒng)的旁路，增壓風(fēng)機、GGH和吸收塔將成為煙氣的必經(jīng)通道，該通道發(fā)生任何問題，都將會危及機組

3、的安全、穩(wěn)定運行，因此，必須解決脫硫系統(tǒng)的安全性和可靠性，達到與發(fā)電機組主設(shè)備同等可靠、同步運行、同步檢修的要求。1、運行方面存在的風(fēng)險1）鍋爐在冷態(tài)啟動初期采用等離子模式運行時，煤粉燃燒不完全,會造成原煙氣中粉塵濃度過高，石灰石漿液會部分失效、脫硫效率降低。2）當(dāng)燃燒不穩(wěn)投油助燃時，會造成油污進入吸收塔漿液,加速吸收塔內(nèi)部防腐材料老化。3）引、增風(fēng)機啟動時均要求關(guān)閉進口門啟動，串聯(lián)風(fēng)機啟動無通道。4）玉環(huán)電廠4臺機組共用一個事故漿液箱，沒有拋漿系統(tǒng)，漿液一量一旦污染將無處可去。5）每臺機組各配備有兩臺靜葉可調(diào)引風(fēng)機和增壓風(fēng)機，機組啟停期間容易引起爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機入口負(fù)壓波動，難于控制。2、

4、電、儀方面存在的風(fēng)險1）增壓風(fēng)機軸冷風(fēng)機、增壓風(fēng)機電機油泵、GGH驅(qū)動電機有兩臺正常運行互為備用，當(dāng)380VPC段母線電壓幅值瞬間降低較多時，由于電機的自保持回路靠自身電壓維持，故電壓降低會造成接觸器線圈失電返回，電機停運，增壓風(fēng)機跳閘。2）GGH驅(qū)動電機在線檢修困難。3）啟停過程中增壓風(fēng)機與引風(fēng)機配合問題。4）原脫硫系統(tǒng)邏輯均按脫硫系統(tǒng)孤島運行設(shè)置，需要修改脫硫、鍋爐系統(tǒng)邏輯。5）當(dāng)增壓風(fēng)機本體保護動作后，因無旁路擋板泄壓，主煙道存在憋壓問題。3、機務(wù)方面存在的風(fēng)險1）在長周期運行下吸收塔塔內(nèi)件容易損壞。如漿液管內(nèi)襯損壞；除霧器堵塞，部分松動坍塌；噴淋層支撐大梁穿孔破損；吸收塔入口段“干濕”

5、界面堆積物、堵塞煙氣通道。2）GGH易堵塞，GGH的可靠性不高。3）FGD入口煙氣超溫時，可能損壞脫硫系統(tǒng)設(shè)備和防腐。4）不能在運行狀況下對漿液循環(huán)泵及漿液管道內(nèi)襯實施有效的修復(fù)處理。三、玉環(huán)電廠帶GGH關(guān)閉脫硫旁路風(fēng)險防控措施1、運行方面風(fēng)險防控措施1）組織專題調(diào)研，收集信息及相關(guān)技術(shù)資料，結(jié)合我廠實際，多次開展運行方案論證。2）提前進行模擬無旁路煙氣擋板啟動試驗獲得成功，確定了最佳的風(fēng)機聯(lián)合啟停順序，摸索了初期啟動煙風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)控制、電除塵投退時機、吸收塔液位及PH值控制策略、漿液循環(huán)泵啟停控制方式等一系列無脫硫旁路的啟動規(guī)律。3）制定漿液中毒應(yīng)急預(yù)案：當(dāng)漿液出現(xiàn)中毒現(xiàn)象時，開啟吸收塔排空

6、閥將漿液由吸收塔排至區(qū)域漿池（吸收塔液位降至7.5米后再進行補水），再由區(qū)域漿池泵打入事故漿液箱（開啟事故漿液箱排空閥或啟動事故漿液泵，通過其他脫硫系統(tǒng)消耗該部分漿液）。4）利用#3C修機組停運的機會，鍋爐維持燃燒，開展#3FGD模擬無旁路停運、引風(fēng)機-增壓風(fēng)機定值擾動、增壓風(fēng)機靜葉調(diào)節(jié)性能、單臺GGH電機在線檢修、單側(cè)增壓風(fēng)機啟停（模擬故障停運檢修后投運），為#3機組取消旁路以后安全穩(wěn)定運行提供了寶貴的經(jīng)驗。5）優(yōu)化鍋爐啟動過程控制和除塵器運行控制：盡可能采用等離子點火方式啟動，盡量縮短投油時間，減少投油量；一旦具備條件，立即投電除塵；優(yōu)化鍋爐啟動時脫硫裝置的運行方式，合理控制吸收塔漿液的含

7、固量，降低拋漿難度；制定吸收塔漿液中毒應(yīng)急預(yù)案、編制了風(fēng)機失速事故處理方案。6）在#3機組正式啟動前，明確主機與燃脫對于增壓風(fēng)機的操作權(quán)限分工，編訂#3機組無脫硫旁路煙風(fēng)系統(tǒng)啟動試驗方案、#3機組無脫硫旁路煙風(fēng)系統(tǒng)啟動操作票、#3脫硫運行方式說明、#3機組無脫硫旁路啟動電除塵安全運行措施，緊緊盯住煙氣系統(tǒng)啟動、鍋爐點火、電除塵參數(shù)變化、吸收塔液位控制、漿液循環(huán)泵啟動、漿液PH值控制、供漿調(diào)節(jié)、漿液品質(zhì)監(jiān)督等各個環(huán)節(jié)，面對出現(xiàn)的問題，及時調(diào)整運行方案，確保安全穩(wěn)定運行。2、邏輯改造方面風(fēng)險防控措施多次召開邏輯修改專題分析會，對相關(guān)邏輯進行修改優(yōu)化。在引、增壓風(fēng)機啟動條件中增加通道建立條件，保證風(fēng)

8、機啟動。增壓風(fēng)機事故跳閘邏輯：兩臺運行（有功大于100MW），單臺跳閘時跳閘風(fēng)機靜葉撤手動關(guān)閉（任意增壓風(fēng)機停運脈沖5s撤出兩臺靜葉自動），延時1S脈沖5S聯(lián)跳同側(cè)的引風(fēng)機，單側(cè)跳閘同時觸發(fā)RB，目標(biāo)500MW；兩臺增壓風(fēng)機全停與有功大于100MW相與延時1S脈沖5S觸發(fā)鍋爐MFT，并聯(lián)跳送、引風(fēng)機；同時靜葉調(diào)節(jié)撤手動并自動開至75%,煙道通流最大，并發(fā)指令開兩臺風(fēng)機靜葉開至75%，進出口擋板全開。兩臺引風(fēng)機跳閘，兩臺增壓風(fēng)機聯(lián)跳（有功大于100MW）；一臺引風(fēng)機跳閘，機組RB,聯(lián)跳增壓風(fēng)機。增壓風(fēng)機本體保護電機兩側(cè)軸承溫度各增加一支，邏輯采用二取二；水平/垂直振動值高高、GGH停運跳增壓風(fēng)機

9、改為報警。原煙氣擋板前壓力2000Pa（-2000Pa） 延時0.5秒發(fā)停運送、引、增壓風(fēng)機, MFT。吸收塔出口溫度高三取二（80）, MFT。增加事故噴淋相關(guān)保護。增加吸收塔自流式PH/密度計，提高了吸收塔漿液PH值和密度的測量精度。將凈煙氣測點全部移至煙囪，有效降低了環(huán)保風(fēng)險。GGH、除霧器差壓反應(yīng)了GGH、除霧器堵塞情況，對GGH、除霧器差壓測點進行了優(yōu)化改造。在主機側(cè)增加了一個脫硫操作員站，由主控室控制脫硫輔控室內(nèi)的增壓風(fēng)機，有效解決啟停過程中增壓風(fēng)機與引風(fēng)機配合問題。石灰石漿液密度計是監(jiān)視脫硫裝置安全穩(wěn)定運行的主要儀表，同時石灰石漿液密度還是石灰石耗量計量的主要參數(shù)，原石灰石漿液密

10、度測量采用科氏力質(zhì)量流量法，隨著運行年限的增加，該型號密度計因磨損、閥門內(nèi)漏等原因，已無法滿足現(xiàn)場需要。將該型改為羅斯蒙特膜盒式液位變送器采用差壓測量法。3、電氣改造方面風(fēng)險防控措施增壓風(fēng)機軸冷風(fēng)機、增壓風(fēng)機電機油泵、GGH驅(qū)動電機增加自保持回路中的中間繼電器延時返回時間，目前該時間加大為5S，以躲過正常運行時電壓的瞬間的波動失電二造成的電機跳閘。結(jié)合旁路取消前后對不停GGH運行中更換電機的試驗，即運行時如果GGH一側(cè)的驅(qū)動電機故障或電氣其他方面引起的電機停運，負(fù)荷自動轉(zhuǎn)至另一側(cè)電機接帶。檢修人員在正常情況下備好一臺完好的電機在倉庫內(nèi)（每隔半年對電機檢查一次），電機更換的專用工器具（鋼絲繩、倒

11、鏈、鋼絲繩、專用扳手等）固定存放，還有在旁路取消施工時，為了確保電機更換的速度，分別在兩側(cè)電機上方制作安裝了起吊電機的專用龍門架，經(jīng)過實際試驗每臺電機可縮短40分鐘。減少了單臺電機運行時對GGH的風(fēng)險。原脫硫系統(tǒng)中儀控儀表電源直接至脫硫PC段，且由于該電源系統(tǒng)為直接接地系統(tǒng)，熱控設(shè)備露天設(shè)備比較多，容易因絕緣問題對母線構(gòu)成失電影響（母線電源開關(guān)的非限制性接地保護由于保護時間差配置的問題容易越級跳閘），為此將供給熱控室外儀表閥門的總電源直接從PC段母線取用改為經(jīng)依專用隔離變壓器，這樣大大減少了因室外設(shè)備絕緣降低造成的母線電源開關(guān)跳閘的風(fēng)險。由于GGH兩側(cè)的驅(qū)動電機所處環(huán)境溫度較高，為防止夏天天氣

12、炎熱造成的電機線圈及軸承溫度高的比例影響，分別在兩側(cè)電機附近專門設(shè)置了一臺就地冷卻風(fēng)扇，并專門配置了電源接線箱，方便及時使用。提高設(shè)備供電可靠性：我廠GGH驅(qū)動、增壓風(fēng)機油站、工藝水泵均接在脫硫保安段，在一次保安段失電時，脫硫系統(tǒng)跳閘，但對所有設(shè)備進行檢查時，都未發(fā)現(xiàn)有明顯故障點，在日常保安段在備用電源切換時，經(jīng)常出現(xiàn)自投不成功的情況。后經(jīng)查找分析為運行誤拉開工藝水泵后發(fā)現(xiàn)操作錯誤迅速合上所至。在通常情況下電機失電后，感應(yīng)電勢和殘余電壓都消失的很快，一般不易察覺出來，但高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有很大的慣性，不能立即靜止下來，還要繼續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間，即惰行，其次，電機轉(zhuǎn)子上有剩磁存在，這種剩磁在轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋

13、轉(zhuǎn)時切割定子線圈，使電動機暫時作發(fā)電機運行，發(fā)出與電動機電源電壓方向相反的電勢，即電機反電勢。當(dāng)快速合上工藝水泵后電機的反電勢、感應(yīng)電壓和電容殘余電壓與母線電壓之間都可能形成電壓差，引起電流沖擊，致使母線開關(guān)跳閘。為了消除工藝水泵電機失電惰行反電勢或自啟動電流在脫硫保安段備用電源自投過程中的影響，加裝工藝水泵低電壓保護跳閘回路，母線失電后0.5S跳閘工藝水泵電源開關(guān)，從而確保備用電源自投成功。并對重要設(shè)備電源進行了調(diào)整。3、機務(wù)改造方面風(fēng)險防控措施通過歷年來出現(xiàn)異常工況來分析影響脫硫系統(tǒng)可靠性的主要設(shè)備故障和因素，采取有效手段進行系統(tǒng)優(yōu)化控制來提高吸收塔的可靠性，具體優(yōu)化措施如下：1）、加裝了

14、檢修隔離閥。由于漿液循環(huán)泵各部件，包括機封、軸承箱、葉輪以及泵殼發(fā)生故障以及吸收塔漿液出口大閥門至吸收塔漿液管道入口之間的管道內(nèi)襯、膨脹節(jié)損壞時，無法對這些損壞的部件、管道進行檢修，過去只能停運吸收塔后才能進行處理。為了提高吸收塔的可靠性，我們經(jīng)過反復(fù)論證，在漿液循環(huán)泵出口總管進吸收塔之前加裝了手動蝶閥（見圖1），一旦此段設(shè)備出現(xiàn)故障，可以進行手動隔斷后進行檢修工作，而不需停運脫硫系統(tǒng)和主機的運行。2）消除除霧器坍塌隱患。造成除霧器部分坍塌的原因，一是部分除霧器堵塞后重量增加太多，除霧器扭曲變形；二是由于微量的石膏漿液從噴嘴中滲透至管道內(nèi)，日積月累造成管道重量增加，加之原支撐管道的支撐桿過細(xì)。

15、為了解決這一問題，我們在除霧器兩端“弧形區(qū)域”增加了沖洗水支管，確保沖洗水能沖洗到除霧器邊角的每一個區(qū)域，同時，將原噴嘴全部更換成一體式 “實心錐”型噴嘴。并且對每兩組除霧器片增加一根支撐桿以增強除霧器的整體強度。 圖1 圖2后期為了進一步確保檢修期間的清洗效果，我們又在除霧器頂層增加了一層手動控制的沖洗管道。改造后除霧器沒有任何積垢，除霧器整體運行情況良好（見圖2、3）。 圖3 圖43）吸收塔支撐大梁的保護。對于噴嘴安裝位置不當(dāng)造成的支撐梁破損，由于漿液噴出噴嘴時的角度固定，較易控制和處理，只要通過調(diào)整噴嘴的安裝高度、位置或者偏轉(zhuǎn)角度等措施，即能確保漿液由噴嘴噴出后避開支撐梁。由于噴嘴產(chǎn)生損

16、傷后并沒有很明顯的破損或裂紋，一般較難以發(fā)現(xiàn)。但其開裂或脫落后大量漿液直接沖刷支撐梁，對支撐梁造成較嚴(yán)重的損害，需要高度重視。在噴嘴的運輸、安裝和檢修過程中，需要特別注意對成品的保護。使用前對噴嘴逐一進行細(xì)查，并用細(xì)銅棒輕敲噴嘴聽聲音有無異常，對有損傷的噴嘴立即進行更換。玉環(huán)電廠吸收塔直徑相對較大，噴淋支管較長，所以管道抱箍要有足夠的固定強度對抗噴嘴所產(chǎn)生的反沖力。原施工工藝中采用現(xiàn)場手糊的玻璃鋼，經(jīng)實際運行驗證，強度不夠。改用預(yù)制20mm厚的玻璃鋼抱箍，再采用24道玻璃布將支管和支撐梁“捆”在一起，形成穩(wěn)定的管網(wǎng)（見圖4）。為了更有效地保護噴淋層大梁，防止各種因素造成的漿液對噴淋層大梁的沖刷

17、，我們采用5-10mm PP板對噴淋層大梁進行了覆蓋保護（見圖5）。此外，還在吸收塔大梁的兩側(cè)安裝觀測孔，一是可及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)泄漏，同時還可利用此觀測孔接工藝水對噴淋層大梁進行反沖洗，以確保漿液不進入大梁內(nèi)部腐蝕母材（見圖6）。曾經(jīng)用此方法維持泄漏后的脫硫塔的運行。 圖5 圖64）“干濕”界面改善措施。一是提高材料的抗腐蝕能力，將吸收塔入口段膨脹節(jié)后底板及側(cè)板600mm以下碳鋼基材全部貼襯2mm厚C22鎳合金鋼板。二是在吸收塔“干濕”界面安裝一套沖洗裝置，對噴淋層噴到干濕界面上的漿液進行沖洗，沖洗采用自動控制，每4小時沖洗一次，每次10分鐘。為了防止煙氣腐蝕，沖洗裝置管道、閥門材料全部采用904

18、L并在閥門前設(shè)置有U型水封（見圖7）。以上措施，“干濕”界面基本無堆積物。5）增加事故噴淋系統(tǒng)。對于FGD入口煙氣超溫時，吸收塔入口設(shè)置兩套事故噴淋系統(tǒng)，通過理論計算，選取噴水流量為200t/h，分為兩級噴水降溫，一級安裝在增壓風(fēng)機出口，25個40噴嘴，二級安裝在GGH原煙氣出口，40個25噴嘴。6）GGH可靠性改造。玉環(huán)電廠投產(chǎn)前幾年，每年因GGH故障造成脫硫系統(tǒng)停運都有十多次，主要原因包括有吹灰器、驅(qū)動裝置工作不可靠等。以下是主要技術(shù)改造措施。增加高壓水泵、濾網(wǎng)。玉環(huán)電廠采用海水淡化水用作沖洗水，海淡水對碳鋼管道腐蝕性較強，水中雜質(zhì)較多， 易發(fā)生損壞高壓水泵、堵塞噴咀的情況，一 圖7 圖8

19、 旦停止高壓水沖洗，壓縮空氣沖洗效果不明顯，差壓會急劇上升。為此，我們在高壓沖洗水泵前增加了過濾器，定期進行清洗；增設(shè)了一臺備用高壓沖洗水泵，保證高壓泵100%正常。GGH吹灰器改造、增加臨時沖洗措施。我們對吹灰器進行了改型，選用戴蒙德IK-525-DM3半伸縮式產(chǎn)品，這樣可以在考慮轉(zhuǎn)子變形的情況下最大限度降低吹掃高度；同時，修改吹灰器運行方式，將雜用氣吹掃由廠家要求的3次/天調(diào)整為連續(xù)吹掃。此外，為防止吹灰器噴咀堵塞后吹灰器失效，我們在GGH換熱無件上部增開了兩個臨時孔洞，以便在緊急情況下，采用移動式高壓沖洗水泵進行人工手動沖洗，千方百計延長GGH投運周期。GGH轉(zhuǎn)子雙驅(qū)動改造。具體包括：1、采用單臺電機的驅(qū)動方式并取消電磁離合器的耦合方式，改為電機與齒輪箱直連；2、在GGH現(xiàn)驅(qū)動裝置的對側(cè)增加一臺SEW公司RF167DV180L4型同速比的電機、減速機一體式驅(qū)動裝置；3、調(diào)整運行方式，將原設(shè)計的一臺驅(qū)動裝置運行，改為兩臺驅(qū)動裝置同時驅(qū)動（見圖8）。 7）換熱元件抽取。玉環(huán)電廠GGH經(jīng)過對驅(qū)