浅谈锅炉环保设备利用及改造

　第３０卷第３期华电技术Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．３　　　２００８年３月ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｒ．２００８　　浅谈锅炉环保设备利用及改造Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅｔｒｏｆｉｔｏｆｔｈｅｂｏｉｌｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ尹君１，杜刚民２，尹民权１ＹＩＮＪｕｎ１，ＤＵＧａｎｇｍｉｎ２，ＹＩＮＭｉｎｑｕａｎ１（１．华电国际邹县发电厂，山东邹城　２７３４２２；２．水利部水工金属结构质量检验测试中心，河南郑州　４５０００６）（１．ＺｏｕｘｉａｎＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，ＨｕａｄｉａｎＰｏｗｅｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ２７３５２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｏｆＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆ＴｅｓｔｉｎｇｆｏｒＨｙｄｒｏＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００６，Ｃｈｉｎａ）摘　要：目前我国电力行业新机组不断投入运行，许多机组加装环保设备的改造步伐也在不断加快。为借鉴新上机组烟气脱硝工程经验，针对邹县电厂三期６００ＭＷ机组锅炉脱硫系统改造的经验和四期１０００ＭＷ机组锅炉脱硫系统同步投产后存在的问题，结合近年来电除尘器发生的事故以及脱硫工程改造中发生的问题，探讨了锅炉环保设备利用及设备改造的成功与不足，意在提醒环保设备的改造与利用中应注意的问题，提出了脱硫、脱硝设备的统筹规划方案，以避免重复建设投资。关键词：环保设备；设备改造；烟气脱硫；烟气脱硝；烟气除尘中图分类号：Ｘ７０１．３：ＴＫ２２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１６７４－１９５１（２００８）０３－００４４－０４Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｉｍｅｑｕｉｔｅａｌｏｔｏｆｎｅｗｕｎｉｔｓｐｕｔｉｎｔｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｕｎｃｅａｓｉｎｇｌｙａｎｄｍａｎｙｏｌｄｅｒｕｎｉｔｓｎｅｅｄｔｏｂｕｉｌｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＲｅｔｒｏｆｉｔｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆ６００ＭＷｕｎｉｔｉｎｔｈｅｔｈｉｒｄｓｔａｇｅｐｒｏｊｅｃｔａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆ１０００ＭＷｕｎｉｔｉｎｔｈｅｆｏｒｔｈｓｔａｇｅａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｔＺｏｕｘｉａｎＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｌａｎｓｃｈｅｍｅａｂｏｕｔｆｌｕｅｇａｓｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｗｉｔｈｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｒｅｔｒｏｆｉｔ；ｆｌｕｅｇａｓｄｅＳＯ２／ｄｅＮＯＸ；ｄｕｓｔｒｅｍｏｖｉｎｇ收稿日期：２００８－０１－３１１　问题的提出随着科学技术的不断进步，人们的环保理念也在不断提升，已投产多年的机组正在加快环保设备的改造步伐，新设计安装的电厂也在综合考虑规范、设计、安装环保设备。电厂环保设备主要包括除尘、脱硫、脱氮、脱硝、除氯及除重金属等设施。电厂早期重点解决烟气除尘，近几年各种类型的脱硫系统不断投产，烟气脱硝项目也在逐步上马。上海外高桥电厂＃８机组ＳＣＲ烟气脱硝工程是国内首个１０００ＭＷ超超临界燃煤烟气脱硝工程。华电国际邹县发电厂四期２×１０００ＭＷ超超临界机组的＃７机组已于２００６年１２月４日投产，＃８机组已于２００７年７月５日投产，锅炉同步建设的烟气脱硫装置效率达９５％以上，并在锅炉尾部烟道留有将来安装脱硝装置的接口。邹县发电厂三期工程２×６００ＭＷ机组分别于１９９７年１月和１１月投产。三期工程设计时未考虑留有脱硫设施的布置位置，结合四期工程的建设，三期烟气脱硫技改工程于２００５年４月动工，于２００６年１１月２９日顺利通过了１６８ｈ试运行。环保设备改造工程量大、周期长，而超超临界锅炉结构特殊、操作安全性要求较高，如发生事故将严重威胁电网安全。烟气除尘、脱硫、脱硝系统作为锅炉的重要组成部分，其设计和运行的好坏直接影响超超临界机组的运行，对烟气脱硫、脱硝系统的设计有特殊的要求［１］。结合已投产电厂出现的问题和　第３期尹君，等：浅谈锅炉环保设备利用及改造·４５·　经验，探讨对环保设备设计、施工、管理等方面需要考量的问题，意在提高环保设备的利用效率。２　环保设备出现的问题及注意事项２．１　脱硫换热器出现的问题２．１．１　脱硫换热器跳闸２００８年１月华电国际邹县发电厂＃８炉脱硫换热器（ＧＧＨ）主电机电流由３５Ａ升至６９Ａ并跳闸，联启辅助电机，２０ｍｉｎ后辅助电机跳闸，重新启动ＧＧＨ并开启高压冲洗水泵冲洗。对＃８ＧＧＨ动静部分密封靴间隙进行调整，电流仍大幅度波动。被迫停运＃８炉ＧＧＨ，进入ＧＧＨ内部进行检查，发现ＧＧＨ冷端蓄热元件堵塞严重（经化验为石膏浆液的固化物），发现原烟气侧冷端密封靴上部及净烟气侧热端密封靴下部磨损严重。对ＧＧＨ蓄热元件进行高压水冲洗后启动ＧＧＨ，其运行正常。此外发现＃８炉脱硫ＧＧＨ本体与吹灰器顶枪处有摩擦声，造成ＧＧＨ主电机电流瞬间升高至６５．５Ａ而跳闸。进行内部检查，发现ＧＧＨ原烟气侧转子与ＧＧＨ上吹灰器吹灰枪管摩擦，导致吹灰枪管严重弯曲变形。２．１．２　原因分析在此之前就发现ＧＧＨ前后差压大，当锅炉带满负荷时出现增压风机入口静叶全开后呈现风量不足的现象，且因ＧＧＨ入口烟气侧烟道密封不严向外漏烟气。烟气脱硫（ＦＧＤ）系统除雾器效果不良导致净烟气机械杂质携带造成ＧＧＨ堵灰，一般采用高压水冲洗，如果水冲洗后干燥效果不理想（没有达到设计要求），会加剧ＧＧＨ堵灰。２００８年１月，华电国际邹县发电厂＃７炉脱硫ＧＧＨ热端密封有摩擦现象，应厂家要求将ＧＧＨ密封调节进气电磁阀关闭，停用＃７炉ＧＧＨ进行内部检查，发现上述问题由ＧＧＨ高压水冲洗枪管开焊断开摩擦所致。早在２００７年７月就发现＃６炉ＧＧＨ上部吹灰器频繁出现卡涩、停吹等故障，检查中发现上部吹灰器密封风机电机烧毁，解体后发现该风机叶轮已经完全卡死，且壳体内有少量积水。针对此情况，随后对＃５炉ＧＧＨ下部吹灰器密封风机叶轮进行检查，发现其已被卡死而不能转动。吹灰器密封风机在ＦＧＤ系统正常工作时必须投用，当ＦＧＤ系统停运时要尽可能保证密封风机一直工作（至少在ＦＧＤ系统停运２４ｈ内保持吹灰器密封风机工作）。密封风机对于吹灰器来说非常重要，如果没有它，烟气的泄漏将导致吹灰器链条及链条齿轮轴承、托滚轴承被腐蚀损坏，不但会减少吹灰器枪管的使用寿命，而且会影响ＧＧＨ正常工作。２．２　烟气脱硫系统锅炉本体设计的抗爆能力远远大于后部烟道，特别是过去老机组烟囱入口以前的水平烟道大多采用砖－砼混合结构，因没有考虑脱硫设备，加之吸风机以后的烟道呈负压运行，其设计抗爆能力较差。现在增加脱硫设备，为了克服系统阻力，设置了增压风机，在设备发生异常工况时，烟道会瞬时呈现正压，其破坏能力相当大。如果设备的安装施工质量存在问题，则会发生意想不到的问题和后果。２．２．１　烟道膨胀节损坏漏烟气华电国际邹县发电厂＃８机组于２００７年７月５日投产，运行不到３个月就发现Ａ，Ｂ吸风机至脱硫增压风机之间的膨胀节因腐蚀及质量问题而破碎，漏烟气严重。Ａ增压风机由于机壳、出口扩压端的烟道没有按照施工工艺焊接，也导致烟气泄漏，漏出的烟气导致烟道外侧的壳体及设施严重腐蚀，２００７年１１月，利用停炉机会彻底进行了治理。２．２．２　脱硫系统注意问题华电国标邹县发电厂三期工程＃５，＃６炉每台设一套烟气脱硫系统，从锅炉引风机后的主烟道上引出的烟气经过脱硫后送入烟囱。脱硫岛与＃５，＃６锅炉烟气系统连接的脱硫烟道，初期设计平行布置系统长，跨越烟囱北边马路，占地面积大且影响交通，后来作者提出烟道垂直（上、下）布置的方案，节省了大量费用和施工时间。２．２．３　脱硫系统烟道凝结水外流设计净烟气烟道内衬为１．８ｍｍ玻璃鳞片树脂内衬，烟道的走向能确保满足冷凝液的排放，不允许烟道内有存水或冷凝液的积水坑。烟道要提供低位点的排水和预防收集措施，位于水平烟道接触低温湿烟气的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔须保证排水通畅，排水必须返回ＦＧＤ区域的排水坑。有的施工单位为了赶工期没有安装排水系统，导致烟道中冷凝液向外流淌，滴水严重。２．２．４　脱硫系统烟道挡板存在问题（１）主烟道上采用密封型单轴双百叶窗式挡板（Ｔａｎｄｅｍ型），旁路烟道上采用单百叶窗式挡板，挡板的叶片原烟气侧材质为碳钢，净烟气侧材质为１．４５２９（德国牌号）。挡板叶片之间密封材质为Ｃ２７６，由于烟气系统的挡板与密封片的材质不同和工地施焊条件的限制，因此，应在挡板出厂前全部焊接完成。曾有施工单位人员在华电国际邹县发电厂　·４６·华电技术第３０卷　图１　＃１，＃２，＃４炉１９９７年～２００６年更换的叶片套数组装挡板时，误认为密封片相抵触不规范，结果擅自将挡板上的Ｃ－２７６合金密封片割掉，造成主烟道漏烟气。（２）由于烟气通过脱硫装置后温度比原烟气低，经脱硫处理后的烟气中含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，因此，在设计ＦＧＤ进、出口挡板门和旁路烟道挡板门时，应考虑到其严密性和防腐的需要，其性能参数应能承受各种工况下烟气的温度和压力，且不能出现变形或泄漏。为了达到烟气零泄漏，百叶窗式密封挡板应采用２台密封风机（一备一用）作为辅助密封。为了减轻烟气对挡板门的腐蚀，在密封风系统上还装有一套电加热系统，可保持风温在１５０℃左右运行。经过试运行发现密封风温度达不到９０℃，这将会加剧腐蚀［２］。２．２．５　脱硫系统故障２００６年１０月１８日，山东某发电厂３００ＭＷ机组＃３炉大修后点火初期，脱硫系统调试人员在进行＃１ＤＰＵ软件下装，下装至烟气旁路挡板调节指令发出页，调节挡板指令由１００％变为０，炉膛负压由－７０Ｐａ突升至２３４９Ｐａ，就地检查发现，＃３炉烟气脱硫系统烟气入口挡板对面烟道侧墙向外侧倒塌，将烟道侧下部的２个临时用作脱硫现场工作间的工棚屋顶砸塌，导致现场工作间内的７人被砸埋，最终造成４人死亡、３人受伤的事故。２００６年８月２９日，华电国际邹县发电厂＃５、＃６炉脱硫工程的调试过程中，临时借用的＃７炉至四期烟囱的烟道挡板（８片）采用临时焊接拉筋固定，结果由于振动导致６片自动关闭，＃５，＃６炉增压风机出口至四期烟道非金属膨胀节爆开，膨胀节与烟道连接钢板焊缝多处开裂。被迫将＃５，＃６炉增压风机系统切回，停用增压风机。２．３　烟气除尘设备锅炉燃烧后的烟气早期采用各种干式和湿式除尘设备，该类除尘器效率只有９５％左右。由于烟囱逸出的烟气具有动能和热浮力，可以使烟气不致迅速与周围的空气混合而继续上升，从而使其中的污染物得到更大程度的扩散和稀释，因此，烟囱就向更高的高度发展以减少飞灰污染，到了２０世纪８０年代，美国的烟囱达到３６８ｍ，前苏联则高达４５０ｍ。近年来，为了减少飞灰污染，火力发电厂已经普遍采用静电除尘器，其除尘效率可以达到９９％以上。２．３．１　电除尘器效率降低由于电除尘器工作环境恶劣，维护工作量大，时常出现振打装置故障、灰斗蓬灰以及电场短路等问题，影响除尘效果。近年来，华电国际邹县发电厂锅炉除尘效率不稳定，有时烟囱逸出的烟气浓度偏高，在厂区偶尔出现极细的飞灰结成的小灰团下落，在飞灰下落时不是细小灰尘，而是颗粒状的小灰团。作者观察发现落灰团的规律是：落灰团时间多发生在夜间，且在冬季出现的概率比较高，低负荷时比高负荷时明显［３］。通过在厂区不同位置做的多个飞灰沉降观测平台，发现三期烟囱落下的灰团颗粒比较小，颗粒直径约为１ｍｍ左右，每平方米每日沉降飞灰颗粒大约有１３