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随着国民经济的发展与国民环保意识的提高,人们对大气质量的要求也越来越高。火力发电厂作为SO2的主要排放源之一,面临的环保压力也越来越大,实施电厂烟气脱硫势在必行。目前世界上主要采用的烟气脱硫技术有干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。而湿法脱硫又以其脱硫效率高,运行稳定可靠及没有二次污染而得到了广泛应用。在发达国家,90%以上的烟气脱硫采用湿法脱硫技术,我国火电厂的烟气脱硫也大都采用湿法脱硫技术。

1  烟气湿法脱硫工程的主要特点

1.1 系统差别大,化工型设备多

烟气脱硫的机理是石灰石浆液在吸收塔中与烟气中的SO2反应,形成亚硫酸钙,然后通过加入空气,使其氧化形成CaSO4·2H2O(石膏)。烟气脱硫装置化工型设备多,如同一个小型的化工厂,其由工艺水系统、烟气系统(包括气气加热器、烟道挡板、增压风机等)、石灰石浆液制备系统、吸收塔系统、石膏脱水系统和废水处理系统等组成。密度计、流量计、pH计、烟气在线分析仪等特殊仪表、设备比较普遍。

1.2 电源可靠性及防腐要求高

从石灰石浆液制备到石膏脱水,整个脱硫装置的管道中所通过的介质,主要是腐蚀性很强的石灰石浆液和石膏浆液。在石灰石浆液罐、吸收塔、事故浆池及石膏浆液罐中也存有浆液。为防止石灰石和石膏浆液产生沉淀,一旦脱硫系统开始投用,即使脱硫系统不引进烟气或在检修的情况下,各箱罐的搅拌器也不能停止运行,因此就需要有可靠的电源。另外,脱硫系统中的地沟一般设计为与吸收塔的地坑相连,以便回收从各箱罐中溢流出来的和经冲洗的石灰石、石膏浆液。如果各种杂物进入吸收塔,不但会影响脱硫效率和石膏品质,甚至还会由于滤网堵塞而造成脱硫系统停运。因此,对厂房的清洁度要求很高。

1.3 自动化水平高

目前我国引进的烟气湿法脱硫装置大都采用DCS集中控制系统,对脱硫系统的主要运行参数进行实时显示控制。设备的起停采用顺控,浆液制备、液位控制、 pH值调整、增压风机调节等采用自动控制,由于自动化程度的提高,对控制装置和运行人员也就相应提出了更高的要求。

1.4 调整试运工作量大

脱硫工程的整套启动调试是从锅炉烟气引入吸收塔开始的,在此期间的主要工作就是通过一系列试验进行参数调整,使脱硫效率、石膏品质及废水排放达到要求,脱硫系统运行在最佳工作状态,而分系统调试则从脱硫系统倒送电开始,分别对DCS控制系统、工艺水系统、压缩空气系统、石灰石制备系统、水循环、吸收塔系统、烟气系统、石膏脱水系统及废水处理系统等进行调试,对系统内的阀门、泵、风机及测量仪表等设备进行调试,系统带介质试运,考验设备性能,发现施工中存在的问题,完善设计,保证系统的合理性和完整性,使所有分系统完全具备整套启动条件,过程大约需要1个月的时间。

1.5 标准和规范

脱硫工程调试面临的最大问题是目前我国尚无正式的标准和规范。火电机组经过多年的调试实践,已形成了一套比较完善规范的验评标准,对火电机组质量的提高起到了很大的促进作用。而烟气脱硫工程则刚起步,适合脱硫工程实际的规范、标准尚未形成,目前在调试中都是参照火电机组的标准边调试边摸索。

2  调试控制要点

2.1 切实做好调试前的检查、准备工作

脱硫工程相对独立,不直接影响机组的运行安全与经济性,调试前的检查工作往往容易被忽视。但检查工作却是调试安全与顺利与否的关键。应列出所有系统各自的检查内容,并制成表格附在分系统调试方案后,将调试前的检查作为分系统调试工作的第一步。检查工作未完成,应视为分系统调试条件不具备。对于具体设备,应分门别类地作出设备检查表,每个设备一份,在设备调试前填写。检查表还可包括动态内容,这样,调试完成后表亦填完,就得到了该设备从型号到调试运行状况的完整资料。对于调查前的检查、准备工作,提出以下建议:

(1)检查调试所用的仪器、仪表、设备的完好性,保证测试的科学性和可靠性。

(2)结合工程实际编制《脱硫系统调试大纲》和《分系统调试方案》,并提交有关部门审批。

(3)从运行的角度认真检查各系统的完整性、合理性,发现问题及时向设计和施工方反映。

(4)对重要设备、重要环节编制检查、确认表格,保证调试工作有条不紊地进行。

2.2 提高管道清洁度,防止管道堵塞

脱硫系统管道中流动的介质主要是石灰石浆液和石膏浆液,对管道具有腐蚀性和冲刷性,并且在流速达不到要求时还易产生粘结而引起管道堵塞。一旦发生堵管,冲洗就非常困难,只能通过拆卸法兰或割管进行疏通。石灰石浆液和石膏浆液所用管道通常都进行了衬胶,管道的切割与焊接难度很大,如不能将焊口处衬脱修复,管道很快就会被腐蚀。

控制管道清洁度和保证一定介质流速是减少堵管发生的重要手段。在吸收塔和管道通入浆液前,应对管道进行彻底清理,并用大流量水冲洗,确保管道具有较高的清洁度。

按常规设计,脱硫工程的浆液管道和浆液泵都应配置自动和手动冲洗装置。在脱硫系统停运时应抓紧时间进行浆液泵和管道的冲洗,并要注重观察冲洗效果。经验表明,停运后石膏浆液管道在30min内完成冲洗、石灰石浆液管道在40min内完成冲洗,一般不会造成堵管。

防止各箱罐溢流管及地沟的堵塞,要靠完好的液位计和巡检来保证。各箱罐溢流管出口处应作为脱硫系统巡检的重点。沟道盖板则应采用透光盖板,以便观察沟道中浆液的流动情况。

2.3 调好烟气挡板门,杜绝锅炉跳闸事故

烟气旁路挡板门是脱硫系统连接机组的重要通道。如果脱硫系统运行时出现故障,增压风机停运,而旁路挡板门不能正常快开,则必将造成机组跳闸。

在关闭旁路挡板门以前做好有关挡板的联锁保护试验,是确保机组安全运行的关键。在机组停运期间,要进行旁路档板门的冷态试验,确认档板门慢关和快开的特性,同时,对旁路挡板门开、关的定值设定也需十分慎重,要得到业主的确认,并在机组停运时进行试验。

2.4 改善风机调节性能

脱硫系统配置的增压风机通常为大型轴流风机,对风量、风压的调节性能要求较高。尤其是在旁路档板门关闭运行的情况下,其调节性能不但会影响脱硫系统本身的正常运行,还关系到电厂锅炉的运行安全。

在旁路挡板门开启的条件下反复进行增压风机调节性能试验,是确保机组运行安全且提高增压风机调节性能的有效途径。建议将主机一次风机或送风机的风量作为增压风机动叶或静叶调整的前置,将增压风机入口负压或旁路档板门的差压,作为反馈来控制增压风机动叶或静叶开度,以便提高增压风机的调节性能,从而满足脱硫系统增压风机根据负荷变化自动跟踪调节的需要,并满足电厂锅炉运行安全的要求。

2.5 在整套启动前完成所有联锁保护试验用高质量的分系统调试来保证高质量的整套启动,是火电机组调试的规范。同样,脱硫工程亦需要高质量

的分系统调试来保证整套启动。脱硫系统相对独立,不直接影响机组安全及经济效益,但其自动化水平高,运行条件恶劣,更需用完善的保护来确保其安全运行。在分系统调试时完成所有的联锁保护试验,保证联锁保护100%投入,主要仪表必须投入,并且显示正确,具备主要自动投入条件是脱硫系统整套启动的必备条件。另外,将所有系统(除必须在整套启动期间调整的石膏脱水系统外)用程控启停,亦是分系统调试应完成的工作。在工艺系统尚不具备的条件下,应先进行DCS逻辑部分的调试,输入模拟数据,观察输出情况,确保逻辑部分的正确性,从而推动整体调试进度。

2.6 重视废水处理系统

废水处理是脱硫系统的重要环节,废水不能及时处理和排放,将直接影响系统的正常运行,影响脱硫效果。在废水系统调试中,最容易忽略的是重金属的排放,如能控制好重金属的排放,废水系统基本可达到要求。

2.7 整套脱硫系统启动和连续168个小时试运行

完成整套脱硫系统启动前的检查,石灰石制备系统必须运行良好。在168试运行期间要配备相应的消缺人员和CMS等重要设备仪表厂家的服务人员,配合调试的运行人员应经培训合格后上岗。加强对系统各参数的监控和调整,要注重对pH、密度计和CEMS等重要仪表的监视和维护,确保系统设备的安全,做好石灰石和石膏的成分分析,完成系统运行中的重要参数的调试。协调业主控制燃煤的SO2含量和进入系统的烟气量,使其满足设计工况的要求。

2.8 做好验评

建立一套适合脱硫工程调试的验评系统,是脱硫调试工程必不可少的工作。

参照火电机组的验评标准,结合工程设计,在调试开始以前设计出脱硫调试的验评表,在调试中实施并加以改进。阶段可分为调试前和分系统调试及整套启动调试,内容则根据系统划分及设备情况决定。在验评分项的设置上,应尽可能多地听取业主、电厂、监理和基建质监站的意见。

3  调试工程管理

3.1 建立适合脱硫工程的调试组织机构

脱硫工程调试虽然不像火电机组那样投资巨大、专业众多,但同样也是复杂细致的系统工程。业主、总承包、设计、设备厂家、安装、调试及运行是否思想统一、步调一致是调试成败的关键。因此,要根据脱硫工程的特点,建立与火电机组相似的由建设单位、各参建单位参与的试运指挥部,下设分部试运组、整套试运组、验收检查组、综合组等。对试运工作进行统一的指挥和管理,使调试工作能够顺利地开展进行。

3.2 调试人员提前进入现场

烟气脱硫工程的新技术新工艺较多,在分系统调试开始之前,让调试人员提早介入,熟悉资料、设备(包括重要的设备结构)及系统是做好调试工作的前提。编制好与脱硫调试相适应且操作性强的调试方案则是调试顺利进行的必要条件。而要做好这两项工作,调试人员除了提早进入现场外,还应尽可能多地了解设备、设计的特点及难点,彻底领会设计意图。对于进口设备,还需与外方专家及早沟通,了解外方的调试指导思想与方法,最好能接受外方的调试培训。

由于脱硫工程的分系统调试所占比重较大,因此主调单位负责分系统调试是理想的选择。分部试运由安装单位负责,主调单位参与,对整套系统启动的顺利进行相当有利。特别是仪控专业,不但是制约分系统试运行的关键,而且关系到电厂锅炉的安全运行,更对整套系统启动自动保护有直接影响。

3.3 实行调总负责制

试运指挥部领导下的调总负责制,可充分发挥主调单位的牵头作用。在整个调试过程中,调总负责从分系统到整套系统启动的计划安排、进度控制和质量控制,试运指挥部的意图和指令均通过调总部署贯彻。调总排出整个工程的整体调试进度网络,经各参建单位讨论后报试运指挥部批准执行。根据进度网络,每周提出周调试计划,每天早上总结前一天的工作情况,布置当天工作,出现问题及时通报、解决。有疑难问题则成立专门小组或借助主调单位的整体力量来解决。

将运行人员纳入调试的统一管理,分系统调试由运行人员操作,这对整套系统的启动很有帮助:一方面运行人员通过分系统调试时的操作,对系统、设备有了进一步的认识;另一方面由于分系统调试时会出现较多问题,有益于运行人员掌握事故处理能力及了解注意事项。同时,运行人员纳入调试管理后可确保参建单位步调一致,避免多头指挥。

3.4 建立脱硫工程验评体系

首先是质量大纲的制定与质量控制点的设置,主要参考标准是合同与制造厂家的技术规范。根据脱硫工程的系统与设备情况,通常应将增压风机、吸收塔浆液循环泵及石膏脱水皮带的试运设置为控制点;由于运行介质的特殊性,也有必要将烟道、管道的清洁度控制设置为控制点;而与锅炉烟道连接的烟气挡板门则是必须严格控制的。

其次是验评表的编制。可参照火电机组的验评表格式,但具体内容差别很大。在调试中,可按照预定的系统划分及设备情况,分别编制各自的阶段验评表。另外,还需将吸收塔pH值、脱硫效率、石膏品质、废水排放及烟气挡板门动作情况等指标加入综合质量指标考核表。

3.5 协调好与外方的关系

目前大多数电厂烟气脱硫工程属引进设备或引进技术,与外方专家的协调就显得十分重要。不仅要加强沟通,增加相互交流,还要提高自身技术水平和敬业精神。充分尊重但不依赖,信任但不迷信是与外方专家建立良好关系的基础。

4  结语

火电厂烟气脱硫工程的调试,是我们面临的新课题。如何掌握其系统性、规律性,还有待探索,特别是应尽早建立权威的验评体系。