火力發(fā)電廠原煙囪與臨時(shí)煙囪的安全切換

孫普春，李寧

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

1 系統(tǒng)概況

華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)一期、二期工程4×335 MW機(jī)組煙氣脫硫技術(shù)改造工程采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，未設(shè)計(jì)煙氣換熱器(GGH)，煙氣脫硫裝置出口溫度為45～55℃，為滿足脫硫系統(tǒng)的需要，同期對靜電除塵器進(jìn)行了技術(shù)改造。2009年4臺機(jī)組對應(yīng)的脫硫系統(tǒng)相繼投產(chǎn)運(yùn)行，原煙囪先后于2009年12月19日和2010年2月28日發(fā)生2次比較嚴(yán)重的紅磚和防腐材料脫落事件，主要原因?yàn)樵瓱焽柽\(yùn)行時(shí)間長達(dá)24年，僅在原煙囪內(nèi)部采用泡沫玻璃磚防腐，泡沫玻璃磚密封不嚴(yán)，酸液通過磚縫滲入紅磚砌體內(nèi)，致使煙囪內(nèi)部防腐材料和紅磚脫落，一度造成煙道防爆片動作，旁路擋板打開，增壓風(fēng)機(jī)跳閘，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。在每臺吸收塔上部水平煙道處各加裝一個(gè)直徑為5.5 m、高20.0 m的臨時(shí)鋼煙囪，臨時(shí)煙囪運(yùn)行后對原煙囪加裝鈦-鋼復(fù)合板內(nèi)筒，以確保機(jī)組脫硫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。加裝臨時(shí)煙囪后原煙囪加裝堵板的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 加裝臨時(shí)煙囪后原煙囪加裝堵板的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)

2 原煙囪和臨時(shí)煙囪安全切換的技術(shù)環(huán)節(jié)

2.1 加裝臨時(shí)煙囪的技術(shù)改造

若加裝臨時(shí)煙囪，機(jī)組啟、停期間脫硫系統(tǒng)退出后，煙氣要經(jīng)過靜煙氣煙道、臨時(shí)煙囪排放。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)工況，煙氣溫度為144℃，實(shí)際煙氣量為1827538.18 m3/h。由于吸收塔內(nèi)除霧器耐溫80℃，故在臨時(shí)煙囪啟動過程中需要對煙氣進(jìn)行噴水減溫，防止引入吸收塔的熱煙氣損壞除霧器及吸收塔塔內(nèi)件。因鍋爐啟動時(shí)煙氣系統(tǒng)入口擋板門為關(guān)閉狀態(tài)，加之吸收塔為封閉結(jié)構(gòu)，在鍋爐啟動初始過程中，吸收塔內(nèi)壓力為0，所以，熱煙氣會有一部分流到吸收塔內(nèi)，待吸收塔內(nèi)壓力與煙道壓力平衡后，熱煙氣將不再以流動方式傳遞熱量，而是以熱傳遞方式將煙氣中熱量傳入吸收塔。經(jīng)初步估算，取這2個(gè)過程中的最大煙氣量，將40%最大煙氣量的煙氣從144℃降到80℃來計(jì)算減溫水量，經(jīng)計(jì)算需要汽化水18 t/h(絕熱加濕過程)。噴水減溫時(shí)只有約1/8的噴入水能被汽化，所以煙氣溫度降低到80℃時(shí)，噴水減溫水量一般應(yīng)在150 t/h左右。煙氣減溫噴淋由除霧器水泵供水，除霧器沖洗水泵單臺容量為206 m3/h，所以，根據(jù)除霧器沖洗水流量，減溫水量按206 m3/h考慮。經(jīng)過計(jì)算，直徑為6020 mm的凈煙氣煙道布置噴嘴數(shù)為38個(gè)，單個(gè)噴嘴流量為42.8×(1+8%)L/min，所以單層減溫噴淋水流量為100 m3/h左右。因減溫水量為206 m3/h，所以共設(shè)2層減溫噴淋層。另外，為使未汽化的噴淋水不流入主煙道而流入吸收塔內(nèi)，在凈煙氣煙道水平段末端設(shè)置1個(gè)擋水板，擋水板為扇形，高200 mm，弧長為1/4圓弧。

出口煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)測點(diǎn)移位。為了滿足環(huán)保要求，臨時(shí)煙囪運(yùn)行期間，需要將出口CEMS測點(diǎn)由混合煙道移位到臨時(shí)煙囪處，原煙囪恢復(fù)正常運(yùn)行后，將出口CEMS測點(diǎn)移位到混合煙道上。

原煙囪拆除堵板、臨時(shí)煙囪加裝堵板的煙氣脫硫系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 原煙囪拆除堵板、臨時(shí)煙囪加裝堵板的煙氣脫硫系統(tǒng)

2.2 原煙囪和臨時(shí)煙囪的安全切換

原煙囪和臨時(shí)煙囪安全切換的重點(diǎn)環(huán)節(jié)為原煙囪加裝堵板、拆除堵板。在機(jī)組運(yùn)行期間，煙氣禁止通過原煙囪排放，確保旁路擋板在任何情況下都不能打開，靜煙氣擋板門也不能打開。加裝、拆除擋板期間，增壓風(fēng)機(jī)跳閘將嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2.1 原煙囪加裝、拆除堵板前需要做的工作

原煙囪與煙道隔離施工作業(yè)在水平煙道內(nèi)進(jìn)行，施工期間嚴(yán)禁煙氣進(jìn)入水平煙道，鍋爐煙氣全部通過脫硫系統(tǒng)。為了確保旁路擋板門和靜煙氣擋板門在原煙囪加裝、拆除堵板期間不能打開，主要從邏輯和機(jī)械2個(gè)方面來保證。施工前檢查相關(guān)邏輯，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求采取相應(yīng)措施，保證旁路擋板門任何情況下不發(fā)開指令和快開指令信號，旁路擋板門關(guān)閉并鎖死，凈煙氣擋板門關(guān)閉后鎖死并停電。

為避免加裝、拆除堵板期間增壓風(fēng)機(jī)跳閘對主機(jī)組造成影響，隔離施工前應(yīng)取消“增壓風(fēng)機(jī)跳閘聯(lián)關(guān)原煙氣擋板”邏輯，使增壓風(fēng)機(jī)跳閘后原煙氣擋板門保持開啟狀態(tài)并自動聯(lián)鎖增壓風(fēng)機(jī)動葉全開，以確保煙氣通道暢通。

完成臨時(shí)煙囪的安裝防腐、事故噴淋系統(tǒng)的技術(shù)改造及出口CEMS測點(diǎn)移位工作。

2.2.2 原煙囪加裝堵板、拆除堵板期間的檢查、維護(hù)、應(yīng)急處理

施工期間，主機(jī)運(yùn)行人員和脫硫運(yùn)行值班人員應(yīng)加強(qiáng)對爐膛負(fù)壓、吸風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的檢查、監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免發(fā)生增壓風(fēng)機(jī)跳閘。增壓風(fēng)機(jī)一旦跳閘，脫硫運(yùn)行值班人員應(yīng)立即開啟吸收塔除霧器電動沖洗門和吸收塔出口煙道減溫噴淋水閥門，以確保除霧器安全，同時(shí)檢查核實(shí)原煙氣煙道排污門、凈煙氣煙道排污門在全開狀態(tài)。在處理過程中，若爐膛負(fù)壓波動超過±500 Pa，集控運(yùn)行值班人員應(yīng)快速投油穩(wěn)燃并停用1套制粉系統(tǒng)，快速降低機(jī)組負(fù)荷并解除吸、送風(fēng)機(jī)自動，手動調(diào)整爐膛負(fù)壓至正常范圍;若吸風(fēng)機(jī)因喘振保護(hù)動作跳閘或爐膛負(fù)壓達(dá)保護(hù)動作值，則鍋爐按緊急停爐處理。由于運(yùn)行、檢修、施工方工作到位，加裝、拆除堵板期間未發(fā)生增壓風(fēng)機(jī)跳閘。

2.3 原煙囪隔離后臨時(shí)煙囪運(yùn)行期間的安全操作措施

原煙囪隔離后臨時(shí)煙囪即將恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，首先將增壓風(fēng)機(jī)跳閘聯(lián)鎖邏輯修改為“旁路擋板快開、聯(lián)鎖關(guān)閉原煙氣擋板”，并恢復(fù)邏輯保護(hù)，全開凈煙氣擋板門后將其鎖死并停電，以保證增壓風(fēng)機(jī)跳閘后煙氣通過旁路擋板、靜煙氣擋板、臨時(shí)煙囪排放。在機(jī)組正常運(yùn)行中，脫硫運(yùn)行值班人員應(yīng)控制增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓在-200 Pa左右并保持其穩(wěn)定，不得隨意修改增壓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓設(shè)定值，加強(qiáng)與集控值班人員的聯(lián)系，做好爐膛負(fù)壓的監(jiān)視、調(diào)整，同時(shí)加強(qiáng)對吸風(fēng)機(jī)電流及吸風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的監(jiān)視。

臨時(shí)煙囪運(yùn)行期間，啟、停鍋爐時(shí)脫硫系統(tǒng)退出后，吸收塔出口煙氣溫度不允許超過100℃(靜煙氣煙道防腐材料的設(shè)計(jì)溫度)，因此，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行期間運(yùn)行人員應(yīng)密切關(guān)注吸收塔出口煙氣溫度的變化，發(fā)現(xiàn)煙氣溫度異常升高時(shí)，應(yīng)及時(shí)開啟事故噴淋水和除霧器沖洗水門。在啟、停鍋爐期間，要及時(shí)開啟增壓風(fēng)機(jī)確保吸收塔出口煙氣溫度不超過100℃，因機(jī)組啟、停鍋爐期間提前開啟增壓風(fēng)機(jī)，必然造成吸收塔內(nèi)漿液污染，運(yùn)行人員應(yīng)拋棄漿液，避免造成吸收塔漿液中毒。

臨時(shí)煙囪運(yùn)行期間，在增壓風(fēng)機(jī)入口擋板門前增加1路消防水水源，以備機(jī)組啟、停時(shí)降低煙溫，滿足靜煙氣煙道防腐的要求。

2.4 原煙囪加裝復(fù)合鈦板的技術(shù)方案

按照國際工業(yè)煙囪協(xié)會(CICIND)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠排出的煙氣雖然在脫硫過程中除去了大部分氧化硫，但脫硫后煙氣濕度增大，溫度降低，使煙氣中單位體積的稀釋硫酸相應(yīng)增加，其煙氣通常被視為“高”化學(xué)腐蝕等級，因而應(yīng)按強(qiáng)腐蝕性煙氣等級來考慮煙囪結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)。2000年，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織部分電力設(shè)計(jì)院的工程技術(shù)人員與意大利哈蒙公司煙囪專家、國際工業(yè)煙囪學(xué)會理事進(jìn)行了技術(shù)交流和探討，認(rèn)為濕法煙氣脫硫系統(tǒng)取消GGH后采用薄復(fù)層鈦-鋼復(fù)合板的防腐措施在國際上早有先例，并寫入了國際煙囪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中。在滿足環(huán)保要求的條件下，不設(shè)GGH的煙囪內(nèi)筒宜選用抗?jié)B密閉性好、整體性強(qiáng)、自重小的鈦-鋼復(fù)合板材料。鈦-鋼復(fù)合板(鈦板厚1.2 mm)是一種較合適的組合材料，它真正做到了結(jié)構(gòu)(鋼)、防腐(鈦)各司其職，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

由于鈦-鋼復(fù)合板筒體的安裝方式不同，而且建設(shè)單位所選擇的技術(shù)方案也不相同，鄒縣電廠技術(shù)人員經(jīng)過調(diào)查研究，最終決定采用液壓提升筒體的安裝方式，確保了原煙囪鈦-鋼復(fù)合板筒體的安全安裝。

3 結(jié)束語

鄒縣電廠原煙囪與臨時(shí)煙囪的安全切換在各級人員的密切配合下順利完成。濕法脫硫煙囪的設(shè)計(jì)在我國剛起步，還沒有較多的運(yùn)行實(shí)踐來驗(yàn)證，設(shè)計(jì)時(shí)只能借鑒外國經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)中遇到的主要問題是業(yè)主對脫硫煙囪的運(yùn)行情況認(rèn)識不足，雖然知道脫硫后煙氣腐蝕性強(qiáng)，但為了節(jié)省投資，不愿采用抗腐蝕性強(qiáng)的煙囪內(nèi)筒，使?jié)穹摿驘焽璺栏阅芙档?。在以后的濕法煙氣脫硫中，各級人員必須提高對煙囪防腐的認(rèn)識，煙囪的安全運(yùn)行方可得到保障。

［1］周至祥，段建中，薛建明.濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)全程控制指導(dǎo)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2009.

［2］樊泉桂，閻維平.鍋爐原理［M］.北京:中國電力出版社，2004.