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300MW烟塔合一机组烟气无旁路湿法脱硫系统的运行
江苏华能高空修建防腐有限公司 2012-7-27
三河电厂二期机组(2×300MW)在国内首次采用湿法脱硫烟气无旁路技术和自主创新烟塔合一技术。锅炉A层4台主燃烧器兼有等离子
三河电厂二期机组(2×300MW)在国内首次采用湿法脱硫烟气无旁路技术和自主创新烟塔合一技术。锅炉A层4台主燃烧器兼有等离子点火功能。
烟气经引风机排入吸收塔，在塔内完成二氧化硫脱除吸收，净烟气经除雾器除雾滴后，经玻璃钢烟道经烟塔排放。塔出口采用玻璃钢烟道，烟塔内附着防腐涂层。在塔入口设事故喷淋箱，事故喷淋设有两路，防止进入吸收塔烟气温度高，保护玻璃钢烟道，。
1 烟气无旁路湿法脱硫系统逻辑介绍
1.1 风烟系统启动允许
1）有一台及以上浆液循环泵运行；2）电除尘4个通道中每个通道必须有一个及以上电场运行；3）锅炉通风条件具备；4）风机自身条件具备。
1.2 相关保护设置
1.2.1引风机保护逻辑为：1）三台脱硫浆液循环泵全部停止；2）风机自身跳闸条件。
1.2.2 MFT动作条件中增加了脱硫跳闸（三台浆液泵全停3取2）。电除尘系统跳闸设为报警。
1.3 事故喷淋逻辑
1.3.1 当烟温（喷淋前温度测点、三取中，以下同）≥160℃启动事故喷淋一路事故喷淋气动阀门，若烟气温度≤155℃且吸收塔出口温度≤65℃，自动停这路事故喷淋。
1.3.2 当烟温≥170℃时，同时启动两路事故喷淋气动阀门，如烟温降低160℃并且吸收塔出口温度≤65℃，自动停止一路喷淋；如果烟气温度≤155℃并且吸收塔出口温度≤65℃，自动停另路事故喷淋。
1.3.3 当烟温≥180℃自动启动两路事故喷淋气动阀门，如喷射20分钟烟温继续≥180℃，则锅炉风机跳闸停炉，需手动关闭事故喷淋。
1.3.4 脱硫吸收塔三台循环泵均跳闸，自动启动两路事故喷淋气动阀门，需手动关闭事故喷淋。
2 脱硫无旁路系统的启停
2.1 脱硫系统启动
2.1.1 启动流程

2.1.2 启动浆液循环泵后迅速启动风烟系统
防止塔内大量湿气沿烟道回溯到引风机和电除尘处，导致引风机叶轮受到腐蚀和电除尘绝缘不合格。
2.1.3 等离子方式点火
直接用等离子电弧引燃煤粉，不会危害电除尘极板，电除尘可以提前投入。
2.1.4 提前投入电除尘系统和干除灰系统
为防止等离子点火初期未燃烬煤粉和点火初期产生的大量烟尘对石灰石浆液造成污染，应提前投入电除尘、干除灰系统。点火初期粉尘浓度较小，保证一电场正常运行，随负荷升高，逐渐投入其他电场。
2.2 系统停止流程

若机组长期停运，停运前应逐步将浆液转移至事故浆液箱，逐渐降低液位、密度，防止浆液循环泵停之后发生溢流和浆液结晶。开底排门时要根据地坑液位调节底排门开度，防止地坑溢流。
3 主要参数的控制
3.1 浆液pH值
如图1所示，pH值越高，脱硫效率越高，但pH值过高，会使CaCO3过剩率增加，既不经济又影响石膏的纯度。一般pH值选择在5.2～6.2为宜。我厂规定5.2～5.8。
pH值<5.2时，全开吸收塔补浆电动门和调门补浆，5.8时停止补浆。为防止浆液在调门附近产生淤积补浆调节门应保持100％开。

图1 pH值与脱硫率的关系
3.2 浆液密度
密度太低没有母晶体会导致沉淀出现，过高会造成管道堵塞及泵磨损腐蚀、旋流器振动等，会影响浆液循环泵和扰动泵正常运行，我厂密度控制在1110～11300kg/m3。
密度到1130kg/m3时，启动石膏排出泵排石膏，到1110 kg/m3时停止排石膏，滤液水经滤液水泵补充进吸收塔。若旋流子处溢流，应将石膏排出泵再循环门开启一部分。
密度上升比较快时，应检查吸收塔液位是否过低、补浆时间是否过长、石膏排出泵出力、密度计是否应该冲洗等。
3.3 液位控制
3.3.1 液位控制
液位过高会造成溢流，增大氧化风机电流；过低会降低氧化反应空间，同时塔内泡沫较多，易造成循环泵汽蚀。同时应留足事故处理裕量，如浆液循环泵的启停及启前、停后的冲洗都会对液位产生较大的影响。正常运行中控制在5.5～5.8m之间。
为消除浆液从喷淋层淋下产生的大量泡沫，要经常通过地坑向塔中加入消泡剂。
3.3.2 补水方式
随着烟气量、烟气温度上升及塔内反应进行，水分蒸发很快。吸收塔补水方式有工艺水补水、除雾器冲洗及管路冲洗。因为使用除雾器冲洗水可在除雾器上形成水膜来冲洗盐雾，降低除雾器差压，且会对烟气二次洗涤，应优先使用除雾器冲洗进行补水。
3.4 浆液循环泵
3.4.1 正常监视
原设计为三台浆液循环泵全部运行，经过试验2运1备可以保证脱硫效率，同时可降低厂用电消耗。运行中要经常监视泵出口压力、电流、泵体振动，从脱硫效率、出口SO2含量的变化等多方面观察泵是否磨损、出力是否下降。
3.4.2 切泵时冲洗
首先将泵体灌满水，使冲洗水从泵出口喷雾器喷嘴处流进塔内，对喷嘴也是一次冲洗。启泵前开入口门使水从泵入口滤网处流入塔内，对入口滤网冲洗一次。泵停止后应开入口排放门至泵体内浆液放完，再开冲洗水至放出清水为止。此时要防止地坑溢流。
3.5 浆液扰动系统
浆液扰动系统布置如图2所示。

图2 扰动系统图
3.5.1 正常监视及测量管路冲洗
正常运行中应监视扰动泵电流、压力、测量管路流量、密度、pH值。当流量显示降低、pH值长期不变、两个pH计显示相差大于0.2时，应对流量计或pH计进行冲洗。向流量计方向冲时，密度会变小；向pH计方向冲时，pH值会增加、密度会变大、流量变小。
3.5.2 泵至吸收塔手门的控制
与试运时相比，扰动泵电流增加，出口压力降低，测量管道流量也降低，主要原因是由于该手门处膨胀节承压能力不够，为保持运行安全性，将该手门由50%开至全开。对该手门，设备正常时笔者认为在启动初期应全开，使浆液扰动更充分，在浆液循环泵启动2台以后，可以将此手门限制。
表1
电流（试运/现在） 测量管流量 压力（试运/现在）
208.3/221 A 21/10m3/h 0.23/0.18 MPa
3.6 氯离子
3.6.1 氯离子高危害
1)降低石灰石分解速度及SO2吸收率；2)与烟尘中Al3+、Fe3+和Zn2+等形成配位络合物，导致CaCO3过剩；3）引起石膏脱水困难，降低石膏品质；4）浆液利用率下降，循环系统电耗增加。
3.6.2 氯离子控制
Cl-主要来自烟气中的HC1。我厂规定Cl-<2g/L。事实证明通过滤液水泵排废水至废水处理站可降低氯离子含量。
3.7 事故喷淋水箱防冻
冬季水箱底排门保持较小开度，保持常流水，以达到随时备用。
4 异常及处理
4.1 pH值显示异常
1）检查测量管路流量是否正常，流量低应对测量管路进行冲洗，扰动泵出力下降时倒换扰动泵；2）检查冲洗水门是否内漏；3）当两个相差大于0.2时应冲洗;4）就地测量或送化学化验，确定不准时，至少2小时测一次。
4.2 浆液循环泵入口堵和出力下降
经历了9个月时间，参数变化如表2所示。其中#3浆液循环泵叶轮已更换。
表2
浆液循泵 电流（试运/现在） 压力（试运/现在）
#1 61.8/60.4 0.18/0.16
#2 59.5/59.4 0.2/0.17
#3 64.2/67.7 0.21/0.2
浆液泵入口堵塞现象：出口压力、电流下降，泵体有不规则振动，脱硫效率下降，泵入口排放门放不出浆液。停下冲洗即可。但目前浆液循环泵3～5天就需要倒换，多数情况下一台泵冲洗好后另一台入口又堵。
究其原因可能是调试时石灰石入口没有加装滤网导致脱硫塔中含树枝、杂草等杂物较多，当循环泵运行一段时间后其入口滤网逐渐被杂物堵塞。被堵塞泵冲洗后这些杂物被冲到另一台运行泵入口滤网处造成另一台泵堵塞。
另与试运时相比出力有所降低，其原因是：1）随着运行时间增加，叶轮受腐蚀及入口流量低时发生汽蚀；2）由于浆液长期冲刷导致泵入口门不严入口结垢。
4.3 浆液扰动泵入口堵
浆液扰动泵也经常出现入口堵，需要经常倒换运行，原因可能有1）入口杂物较多；2）入口管道衬胶脱落。
4.4 氧化风机异常
1）皮带松。电流小，压力低，就地看皮带松动、有糊味。
2）因齿轮箱异常导致堵转。氧化风机跳闸，电机发堵转报警，风机盘不动。
3）入口滤网堵。差压显示高，就地振动大。
4）卸载阀误开，入口管道进水。设计为两级喷水，第一级位于母管上，第二级位于五个分支的管路上。当卸载阀误开致出口压力低，减温水倒流回氧化风机。电流、压力、风温下降，声音大。应将卸载阀关闭，开启风机出口管道放水门将管内存水放干净。
4.5 工艺水异常
1）液位计不准。工艺水电厂综合水，液位计经常被杂物堵塞，显示偏高或偏低会造成溢流和工艺水泵损坏。
2）补水滤网堵。补水流量降低。
3）工艺水箱设计裕量小。在两台机组同时冲洗除雾器时，工艺水供应不足。因此1）保持工艺水箱高水位运行，4～5.5m之间；2）及时关闭冲洗水门；3）两台机组不要同时冲洗除雾器。
4.6 浆液污染
浆液发生污染时应进行浆液置换，大量补充新鲜石灰石浆液同时排放污染浆液，根据石膏排放泵的出力需要十几个小时全部置换完毕，应设置废弃浆液安置地点。
5 改进建议
5.1 建立和完善pH值、密度计对比和化验制度，定期校对；
5.2 对进入吸收塔的石灰石及浆液有效过滤，可在补浆管道上加装滤网和滤网冲洗装置；
5.3 撤掉石膏排出泵入口滤网，在泵出口至旋流子管道上加装滤网，使杂物能排至塔外；
5.4 浆液循环泵入口门前后加装手动门及手动旁路门，便于隔绝泵入口门；
5.5 氧化风机出口减温水流量只有0.2t/h，除雾器冲洗水冲洗次数少，建议将工艺水和除雾器冲洗水之间加装联络管，当除雾器不冲洗时氧化风机出口减温水可用工艺水带，此时可停止除雾器冲洗水泵运行。建议论证负荷低时可将除雾器冲洗水由工艺水泵带的可行性。
5.6 氧化风机卸载阀在设计上DCS没有相应开关状态反馈，建议增加。
6 结论
烟气无旁路湿法脱硫系统，实现了机组运行的全程环保，减少大量粉尘和SO2排放；不仅节省了大量投资和设备用地，且利用等离子点火技术实现了机组无油启动，节约了大量燃油，两台机组在调试过程中节约用油5950吨，合人民币约2975万元，创造了巨大的环保效益和经济效益。通过长时间运行和摸索，已形成一套实用运行和异常处理方法，为在国内进一步推广使用打下坚实基础。
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来源：江苏金蜘蛛高空工程有限公司
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