首台百万带GGH燃煤机组取消脱硫旁路安全环保综合研究

1、 首台百万带GGH燃煤机组取消脱硫旁路安全环保综合研究一、 概述 浙江省政府2012年3月份发文，要求玉环电厂2012年底前必须关闭一台机组脱硫旁路。取消旁路后脱硫装置的重要性将等同于主机，脱硫系统的故障停运都直接导致机组非停，因此，玉环电厂关闭脱硫旁路运行，必须解决电除尘提前投入、吸收塔无抛浆系统、引增风机串联启动、低负荷风机抢风失速、GGH驱动装置在线修理、增/引风机扰动等种种困难。为此，玉环电厂成立了专门组织机构和技术攻关小组，提前完成了立项和资金准备工作，组织进行了五个专题研究，解决了影响硫旁路关闭的关键技术问题,成功地实现了国内首台带GGH百万千瓦燃煤机组关闭脱硫旁路运行。二、 玉环

2、电厂带GGH关闭脱硫旁路运行风险分析国内电厂建设的石灰石-石膏湿法脱硫工程中一般都设置100% 烟气旁路系统。旁路系统安装在FGD入口烟道和烟囱之间，其最主要的作用是在脱硫系统事故状态下与机组隔离，烟气不经过吸收塔脱硫，直接由旁路系统经烟囱排出，从而不影响机组正常运行发电；当锅炉处于故障状态下(例如机组发生MFT、FGD入口烟气超温)使烟气绕过FGD，也避免对FGD设备造成影响或损害。同时在机组启停阶段，为了防止烟气中未燃尽的煤粉和油滴进入吸收塔，造成浆液污染，烟气通过旁路烟道直接排入烟囱。由于取消脱硫系统的旁路，增压风机、GGH和吸收塔将成为烟气的必经通道，该通道发生任何问题，都将会危及机组

3、的安全、稳定运行，因此，必须解决脱硫系统的安全性和可靠性，达到与发电机组主设备同等可靠、同步运行、同步检修的要求。1、运行方面存在的风险1）锅炉在冷态启动初期采用等离子模式运行时，煤粉燃烧不完全,会造成原烟气中粉尘浓度过高，石灰石浆液会部分失效、脱硫效率降低。2）当燃烧不稳投油助燃时，会造成油污进入吸收塔浆液,加速吸收塔内部防腐材料老化。3）引、增风机启动时均要求关闭进口门启动，串联风机启动无通道。4）玉环电厂4台机组共用一个事故浆液箱，没有抛浆系统，浆液一量一旦污染将无处可去。5）每台机组各配备有两台静叶可调引风机和增压风机，机组启停期间容易引起炉膛负压和增压风机入口负压波动，难于控制。2、

4、电、仪方面存在的风险1）增压风机轴冷风机、增压风机电机油泵、GGH驱动电机有两台正常运行互为备用，当380VPC段母线电压幅值瞬间降低较多时，由于电机的自保持回路靠自身电压维持，故电压降低会造成接触器线圈失电返回，电机停运，增压风机跳闸。2）GGH驱动电机在线检修困难。3）启停过程中增压风机与引风机配合问题。4）原脱硫系统逻辑均按脱硫系统孤岛运行设置，需要修改脱硫、锅炉系统逻辑。5）当增压风机本体保护动作后，因无旁路挡板泄压，主烟道存在憋压问题。3、机务方面存在的风险1）在长周期运行下吸收塔塔内件容易损坏。如浆液管内衬损坏；除雾器堵塞，部分松动坍塌；喷淋层支撑大梁穿孔破损；吸收塔入口段“干湿”

5、界面堆积物、堵塞烟气通道。2）GGH易堵塞，GGH的可靠性不高。3）FGD入口烟气超温时，可能损坏脱硫系统设备和防腐。4）不能在运行状况下对浆液循环泵及浆液管道内衬实施有效的修复处理。三、玉环电厂带GGH关闭脱硫旁路风险防控措施1、运行方面风险防控措施1）组织专题调研，收集信息及相关技术资料，结合我厂实际，多次开展运行方案论证。2）提前进行模拟无旁路烟气挡板启动试验获得成功，确定了最佳的风机联合启停顺序，摸索了初期启动烟风系统的参数控制、电除尘投退时机、吸收塔液位及PH值控制策略、浆液循环泵启停控制方式等一系列无脱硫旁路的启动规律。3）制定浆液中毒应急预案：当浆液出现中毒现象时，开启吸收塔排空

6、阀将浆液由吸收塔排至区域浆池（吸收塔液位降至7.5米后再进行补水），再由区域浆池泵打入事故浆液箱（开启事故浆液箱排空阀或启动事故浆液泵，通过其他脱硫系统消耗该部分浆液）。4）利用#3C修机组停运的机会，锅炉维持燃烧，开展#3FGD模拟无旁路停运、引风机-增压风机定值扰动、增压风机静叶调节性能、单台GGH电机在线检修、单侧增压风机启停（模拟故障停运检修后投运），为#3机组取消旁路以后安全稳定运行提供了宝贵的经验。5）优化锅炉启动过程控制和除尘器运行控制：尽可能采用等离子点火方式启动，尽量缩短投油时间，减少投油量；一旦具备条件，立即投电除尘；优化锅炉启动时脱硫装置的运行方式，合理控制吸收塔浆液的含

7、固量，降低抛浆难度；制定吸收塔浆液中毒应急预案、编制了风机失速事故处理方案。6）在#3机组正式启动前，明确主机与燃脱对于增压风机的操作权限分工，编订#3机组无脱硫旁路烟风系统启动试验方案、#3机组无脱硫旁路烟风系统启动操作票、#3脱硫运行方式说明、#3机组无脱硫旁路启动电除尘安全运行措施，紧紧盯住烟气系统启动、锅炉点火、电除尘参数变化、吸收塔液位控制、浆液循环泵启动、浆液PH值控制、供浆调节、浆液品质监督等各个环节，面对出现的问题，及时调整运行方案，确保安全稳定运行。2、逻辑改造方面风险防控措施多次召开逻辑修改专题分析会，对相关逻辑进行修改优化。在引、增压风机启动条件中增加通道建立条件，保证风

8、机启动。增压风机事故跳闸逻辑：两台运行（有功大于100MW），单台跳闸时跳闸风机静叶撤手动关闭（任意增压风机停运脉冲5s撤出两台静叶自动），延时1S脉冲5S联跳同侧的引风机，单侧跳闸同时触发RB，目标500MW；两台增压风机全停与有功大于100MW相与延时1S脉冲5S触发锅炉MFT，并联跳送、引风机；同时静叶调节撤手动并自动开至75%,烟道通流最大，并发指令开两台风机静叶开至75%，进出口挡板全开。两台引风机跳闸，两台增压风机联跳（有功大于100MW）；一台引风机跳闸，机组RB,联跳增压风机。增压风机本体保护电机两侧轴承温度各增加一支，逻辑采用二取二；水平/垂直振动值高高、GGH停运跳增压风机

9、改为报警。原烟气挡板前压力2000Pa（-2000Pa） 延时0.5秒发停运送、引、增压风机, MFT。吸收塔出口温度高三取二（80）, MFT。增加事故喷淋相关保护。增加吸收塔自流式PH/密度计，提高了吸收塔浆液PH值和密度的测量精度。将净烟气测点全部移至烟囱，有效降低了环保风险。GGH、除雾器差压反应了GGH、除雾器堵塞情况，对GGH、除雾器差压测点进行了优化改造。在主机侧增加了一个脱硫操作员站，由主控室控制脱硫辅控室内的增压风机，有效解决启停过程中增压风机与引风机配合问题。石灰石浆液密度计是监视脱硫装置安全稳定运行的主要仪表，同时石灰石浆液密度还是石灰石耗量计量的主要参数，原石灰石浆液密

10、度测量采用科氏力质量流量法，随着运行年限的增加，该型号密度计因磨损、阀门内漏等原因，已无法满足现场需要。将该型改为罗斯蒙特膜盒式液位变送器采用差压测量法。3、电气改造方面风险防控措施增压风机轴冷风机、增压风机电机油泵、GGH驱动电机增加自保持回路中的中间继电器延时返回时间，目前该时间加大为5S，以躲过正常运行时电压的瞬间的波动失电二造成的电机跳闸。结合旁路取消前后对不停GGH运行中更换电机的试验，即运行时如果GGH一侧的驱动电机故障或电气其他方面引起的电机停运，负荷自动转至另一侧电机接带。检修人员在正常情况下备好一台完好的电机在仓库内（每隔半年对电机检查一次），电机更换的专用工器具（钢丝绳、倒

11、链、钢丝绳、专用扳手等）固定存放，还有在旁路取消施工时，为了确保电机更换的速度，分别在两侧电机上方制作安装了起吊电机的专用龙门架，经过实际试验每台电机可缩短40分钟。减少了单台电机运行时对GGH的风险。原脱硫系统中仪控仪表电源直接至脱硫PC段，且由于该电源系统为直接接地系统，热控设备露天设备比较多，容易因绝缘问题对母线构成失电影响（母线电源开关的非限制性接地保护由于保护时间差配置的问题容易越级跳闸），为此将供给热控室外仪表阀门的总电源直接从PC段母线取用改为经依专用隔离变压器，这样大大减少了因室外设备绝缘降低造成的母线电源开关跳闸的风险。由于GGH两侧的驱动电机所处环境温度较高，为防止夏天天气

12、炎热造成的电机线圈及轴承温度高的比例影响，分别在两侧电机附近专门设置了一台就地冷却风扇，并专门配置了电源接线箱，方便及时使用。提高设备供电可靠性：我厂GGH驱动、增压风机油站、工艺水泵均接在脱硫保安段，在一次保安段失电时，脱硫系统跳闸，但对所有设备进行检查时，都未发现有明显故障点，在日常保安段在备用电源切换时，经常出现自投不成功的情况。后经查找分析为运行误拉开工艺水泵后发现操作错误迅速合上所至。在通常情况下电机失电后，感应电势和残余电压都消失的很快，一般不易察觉出来，但高速旋转的转子具有很大的惯性，不能立即静止下来，还要继续运转一段时间，即惰行，其次，电机转子上有剩磁存在，这种剩磁在转子继续旋

13、转时切割定子线圈，使电动机暂时作发电机运行，发出与电动机电源电压方向相反的电势，即电机反电势。当快速合上工艺水泵后电机的反电势、感应电压和电容残余电压与母线电压之间都可能形成电压差，引起电流冲击，致使母线开关跳闸。为了消除工艺水泵电机失电惰行反电势或自启动电流在脱硫保安段备用电源自投过程中的影响，加装工艺水泵低电压保护跳闸回路，母线失电后0.5S跳闸工艺水泵电源开关，从而确保备用电源自投成功。并对重要设备电源进行了调整。3、机务改造方面风险防控措施通过历年来出现异常工况来分析影响脱硫系统可靠性的主要设备故障和因素，采取有效手段进行系统优化控制来提高吸收塔的可靠性，具体优化措施如下：1）、加装了

14、检修隔离阀。由于浆液循环泵各部件，包括机封、轴承箱、叶轮以及泵壳发生故障以及吸收塔浆液出口大阀门至吸收塔浆液管道入口之间的管道内衬、膨胀节损坏时，无法对这些损坏的部件、管道进行检修，过去只能停运吸收塔后才能进行处理。为了提高吸收塔的可靠性，我们经过反复论证，在浆液循环泵出口总管进吸收塔之前加装了手动蝶阀（见图1），一旦此段设备出现故障，可以进行手动隔断后进行检修工作，而不需停运脱硫系统和主机的运行。2）消除除雾器坍塌隐患。造成除雾器部分坍塌的原因，一是部分除雾器堵塞后重量增加太多，除雾器扭曲变形；二是由于微量的石膏浆液从喷嘴中渗透至管道内，日积月累造成管道重量增加，加之原支撑管道的支撑杆过细。

15、为了解决这一问题，我们在除雾器两端“弧形区域”增加了冲洗水支管，确保冲洗水能冲洗到除雾器边角的每一个区域，同时，将原喷嘴全部更换成一体式 “实心锥”型喷嘴。并且对每两组除雾器片增加一根支撑杆以增强除雾器的整体强度。 图1 图2后期为了进一步确保检修期间的清洗效果，我们又在除雾器顶层增加了一层手动控制的冲洗管道。改造后除雾器没有任何积垢，除雾器整体运行情况良好（见图2、3）。 图3 图43）吸收塔支撑大梁的保护。对于喷嘴安装位置不当造成的支撑梁破损，由于浆液喷出喷嘴时的角度固定，较易控制和处理，只要通过调整喷嘴的安装高度、位置或者偏转角度等措施，即能确保浆液由喷嘴喷出后避开支撑梁。由于喷嘴产生损

16、伤后并没有很明显的破损或裂纹，一般较难以发现。但其开裂或脱落后大量浆液直接冲刷支撑梁，对支撑梁造成较严重的损害，需要高度重视。在喷嘴的运输、安装和检修过程中，需要特别注意对成品的保护。使用前对喷嘴逐一进行细查，并用细铜棒轻敲喷嘴听声音有无异常，对有损伤的喷嘴立即进行更换。玉环电厂吸收塔直径相对较大，喷淋支管较长，所以管道抱箍要有足够的固定强度对抗喷嘴所产生的反冲力。原施工工艺中采用现场手糊的玻璃钢，经实际运行验证，强度不够。改用预制20mm厚的玻璃钢抱箍，再采用24道玻璃布将支管和支撑梁“捆”在一起，形成稳定的管网（见图4）。为了更有效地保护喷淋层大梁，防止各种因素造成的浆液对喷淋层大梁的冲刷

17、，我们采用5-10mm PP板对喷淋层大梁进行了覆盖保护（见图5）。此外，还在吸收塔大梁的两侧安装观测孔，一是可及时发现出现泄漏，同时还可利用此观测孔接工艺水对喷淋层大梁进行反冲洗，以确保浆液不进入大梁内部腐蚀母材（见图6）。曾经用此方法维持泄漏后的脱硫塔的运行。 图5 图64）“干湿”界面改善措施。一是提高材料的抗腐蚀能力，将吸收塔入口段膨胀节后底板及侧板600mm以下碳钢基材全部贴衬2mm厚C22镍合金钢板。二是在吸收塔“干湿”界面安装一套冲洗装置，对喷淋层喷到干湿界面上的浆液进行冲洗，冲洗采用自动控制，每4小时冲洗一次，每次10分钟。为了防止烟气腐蚀，冲洗装置管道、阀门材料全部采用904

18、L并在阀门前设置有U型水封（见图7）。以上措施，“干湿”界面基本无堆积物。5）增加事故喷淋系统。对于FGD入口烟气超温时，吸收塔入口设置两套事故喷淋系统，通过理论计算，选取喷水流量为200t/h，分为两级喷水降温，一级安装在增压风机出口，25个40喷嘴，二级安装在GGH原烟气出口，40个25喷嘴。6）GGH可靠性改造。玉环电厂投产前几年，每年因GGH故障造成脱硫系统停运都有十多次，主要原因包括有吹灰器、驱动装置工作不可靠等。以下是主要技术改造措施。增加高压水泵、滤网。玉环电厂采用海水淡化水用作冲洗水，海淡水对碳钢管道腐蚀性较强，水中杂质较多， 易发生损坏高压水泵、堵塞喷咀的情况，一 图7 图8

19、 旦停止高压水冲洗，压缩空气冲洗效果不明显，差压会急剧上升。为此，我们在高压冲洗水泵前增加了过滤器，定期进行清洗；增设了一台备用高压冲洗水泵，保证高压泵100%正常。GGH吹灰器改造、增加临时冲洗措施。我们对吹灰器进行了改型，选用戴蒙德IK-525-DM3半伸缩式产品，这样可以在考虑转子变形的情况下最大限度降低吹扫高度；同时，修改吹灰器运行方式，将杂用气吹扫由厂家要求的3次/天调整为连续吹扫。此外，为防止吹灰器喷咀堵塞后吹灰器失效，我们在GGH换热无件上部增开了两个临时孔洞，以便在紧急情况下，采用移动式高压冲洗水泵进行人工手动冲洗，千方百计延长GGH投运周期。GGH转子双驱动改造。具体包括：1、采用单台电机的驱动方式并取消电磁离合器的耦合方式，改为电机与齿轮箱直连；2、在GGH现驱动装置的对侧增加一台SEW公司RF167DV180L4型同速比的电机、减速机一体式驱动装置；3、调整运行方式，将原设计的一台驱动装置运行，改为两台驱动装置同时驱动（见图8）。 7）换热元件抽取。玉环电厂GGH经过对驱