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【摘 要】包头第一热电厂脱硫GGH自投运以来,出现了GGH堵塞、脱水系统不能正常运行的问题,严重影响了现场生产工作。本文通过对GGH差压形成原理及影响因素的分析,找出了解决差压调整的办法,其中吹灰器的效能占主要因素,通过对吹灰器改造较好地解决了脱硫效率偏低的问题。
【关键词】锅炉;脱硫系统;GGH;吹灰器;堵塞
一、引言
内蒙古包头第一热电厂电厂两台机组配套建设石灰石/石膏湿法(FGD)脱硫装置,设计一炉一塔,其中FGD设有GGH烟气再热系统,脱硫效率≥95%。包一电脱硫装置GGH自投运以来,出现了GGH堵塞,GGH烟气通流面积降低,造成增压风机出口烟道多处漏烟、入口导叶调整失效(开度80%以上)、电流值增大,极大影响了脱水系统的正常运行,不得不进行人工高压水清洗。
二、差压影响分析
影响GGH差压及增压风机电流的主要因素
1、锅炉总风量(Q1)对GGH差压及增压风机电流的影响
Q1为锅炉来的总风量,Q2为引风机出口到GGH前的漏风。在负荷基本不变、保持增压风机入口压力设定为0的情况下,通过对#2锅炉总风量进行调节寻求其对增压风机电流及GGH差压的影响规律,相关参数记录见表1。
從表1中可以看出,当降低锅炉总风量时送、引风机及增压风机电流均下降(增压风机电流下降了6A),GGH差压也下降(净烟气侧下降了0.03 KPa),但此时的氧量也有所降低,将引起过剩空气不足,燃料燃烧不完全,因此不能做为调节GGH差压的手段。
2、增压风机入口压力对GGH差压及增压风机电流的影响
在负荷相同、保持锅炉来的总风量不变的情况下,通过对#2脱硫增压风机入口压力进行调节寻求其对引风机出口到GGH前的漏风量、增压风机电流及GGH差压的影响规律,相关参数记录见表2所示。
从表2中可以看出:当增压风机入口压力从0调整到70pa时,引风机电流、脱硫效率基本没变,而GGH差压及增压风机电流迅速下降;当增压风机入口压力从150pa调到180pa时,引风机电流有所上涨、增压风机电流下降不明显,但脱硫效率迅速下降。通过以上现象可以分析出,Q2主要来自旁路挡板漏风。当增压风机入口压力低于70pa时,旁路挡板前压力小于旁路挡板后烟道压力,大量的净烟气及挡板密封风吸入到增压风机入口,增加了增压风机负荷,并增加了GGH差压;当增压风机入口压力调整到150pa时旁路挡板前压力大于旁路挡板后压力,从而导致原烟气直接漏入烟囱,降低了脱硫效率。所以一般情况下增压风机入口压力调整为0pa时最为理想,此时增压风机电流可下降20.85A,GGH差压下降了0.13 kpa。
3、环境温度对GGH差压及增压风机参数的影响
在满负荷下保持脱硫效率不变的情况下,经过旁路挡板打开时记录增压风机入口压力数据见表3所示。
从表3中的数据可以判断出增压风机入口压力(在旁路挡板开启状态下等同于烟囱入口压力)在烟气量不变的情况下随温度上升逐步上升,另外运行中还观察到,在烟气量上升时增压风机入口压力(烟囱入口压力)也在上升。据标准气体方程,等质量的气体,压强不变的情况下,温度和体积呈正比,即v/t=常量,那么在烟道截面及长度不变的情况下,气体体积的增大就必然会引起增压风机入口压力的升高。
4、GGH高压冲洗对GGH差压及增压风机参数的影响
我们对GGH进行了高压冲洗,冲洗过程为:先进行在线高压冲洗,冲洗压力为110公斤;GGH差压没有变化;随后对GGH进行200公斤高压冲洗,在冲洗过程中GGH差压逐渐稳定在0.81kpa;随后进行蒸汽吹扫,GGH差压逐渐下降至0.77kpa,再次采用200公斤压力进行高压冲洗GGH差压逐渐降至0.69kpa,并且满负荷情况下增压风机电流也有逐渐下降趋势。冲洗数据见表4。
综上所述:通过200公斤高压冲洗,确保了GGH烟气通流面积(S),使得GGH差压由0.82 kpa降至0.69kpa,降幅为0.13kpa;增压风机电流由181.4A降低至165.6A,降幅为15.80 A。实践证明:在GGH原喷头上接外部冲洗水车,用200公斤压力冲洗,GGH差压有明显下降趋势,可以通过提高GGH高压冲洗压力及适当的高压水冲洗周期控制GGH差压。
通过以上分析调节风量、风温和高压清洗可以改变GGH的差压和增压风机的运行,但就目前而言在保证机组稳定安全高效运行的情况下,对于GGH差压的控制主要是通过保障吹灰器的正常投运、强化吹灰器的吹扫功能来进行的。包一电脱硫GGH采用的Jetblower型全伸缩式吹灰器,该设备自投运以来,不断出现高压水管卡涩变形、吹灰器吹枪频繁卡涩、吹灰器盘根频繁泄露等缺陷,严重影响了对于GGH差压的有效控制。
三、GGH吹灰器的问题
通过现场一系列分析、检修,我们认为上述问题主要是由以下原因造成的:
1、吹枪卡涩的主要原因是北方冬季严寒的气温所致,包一电所处地理位置,冬季最冷时为零下二十多度,吹枪驱动链条由于受冷收缩,张紧力增大,造成驱动困难。
2、冬季吹枪仓箱中与外界存在较大的温差,大量冷凝水滴落在链条上,造成链条生锈腐蚀、僵化,吹灰器停运时,链条甚至结冰,造成驱动空难。
3、由于吹枪使用蒸汽作为吹扫介质,温度比较高,同时又是频繁伸缩运动,所以吹枪的盘根密封困难且极易磨损、老化,从而形成漏气。
4、吹灰器设计的高压水管通过一个滑轮与吹枪同步运动,而300℃左右的蒸汽不断烘烤着几乎紧贴在吹枪边的高压水管,造成水管橡胶老化起皮、编织钢丝生锈变形,最终破裂泄露或脱落卡涩吹枪。
5、由于工作仓箱湿度较大,而主驱动轴承未设计有效的密封装置,极易进入水汽造成轴承生锈,同时链条的生锈、僵化也使轴承受到更大的冲击,最终导致轴承失效。在这种情况下同步运行的高压水管链条极易卡涩断裂,从而造成高压水管脱出滑轮,最终损坏高压水软管。 四、GGH吹灰器的改造
1、给GGH吹灰器加装保温棚。在GGH吹灰器平台上加装保温棚,并加装暖气,使得即便是冬季,棚内的温度始终在0℃以上,链条因为天气寒冷而产生卡枪的问题得到彻底解决,同时也给吹灰器的冬季检修创造了比较适宜的工作环境。
2、改造高压水软管的接入方式。将高压水管由在仓箱内通过滑轮盘动,改为由仓箱外接入,从而避免了高温损坏高压水管。同时,由于省去了同步小链条,降低了吹枪的阻力,因而也避免了因小链条断裂而产生的卡坏高压水管的问题。
3、定期对吹灰器链条轴承进行润滑保养。对于吹灰器链条以及轴承,需要做定期加油、保养,避免了链条生锈、僵化引起的卡枪。同时,由于在仓箱底部开孔,使得仓箱内冷凝水减少,驱动链条的检查保养更加方便,对于驱动轴承的损伤随之大幅减少。
4、使用改型盤根。由于吹枪频繁做伸缩式轴向运动,因此密封比较困难。使用传统石墨盘根或厂家提供的耐高温成型盘根,效果都不太理想。后采用高温高压碳纤维盘根与石墨盘根交叉搭配使用的方法,取得了比较明显的效果,使用周期达到了原来的2-3倍。
5、通过对于在线高压水冲洗效果的观察分析,认为原设计最高12Mpa高压水压力过低,吹扫效果甚微。考虑到原枪管设计最高承受25Mpa,我们接入20Mpa高压水,GGH降半速在线冲洗GGH,基本可以有效控制GGH差压的增长。图1 高压水冲洗前后GGH换热元件表面效果对比图。
五、吹灰器改造效果及分析
实施上述改造方案后,我们对吹灰器吹枪卡涩现象、GGH最高压差、盘根更换周期、GGH差压可控周期等一些内容相关进行了测试,改造方案实施前后效果对比见表5所示。
从表5可看出,各项指标都有了明显的改善,吹灰器吹枪卡涩现象从每天每台吹灰器卡枪1~2次降为卡涩次数为0次,高压水软管破损从30条降为0条,GGH最高压差从2.2Kpa降为1.2Kpa,盘根更换周期从每周一次/枪,降为每月一次/枪,使用周期达到了原来的2-3倍。GGH差压可控周期从改造前三个月需停机冲洗一次,变为现在无需停机,可离线冲洗,这样不仅节约了大量的人力物力,同时通过有效的控制GGH差压,大幅度降低了增压风机电耗,最终达到了节约厂用电和降低运行成本的目的。
六、结论与展望
为了解决包一电脱硫GGH堵塞严重,增压风机出口烟道多处漏烟、入口导叶调整失效(开度80%以上)、电流值增大等问题,包一电对脱硫工程实施改造,成功应用了GGH在线200公斤在线高压水冲洗技术;通过分析对GGH差压的调整、控制,为脱硫系统的节能运行、总结出了宝贵的经验。通过技术调整,每年节约电费近300万元,节约材料及人力冲洗费用62.4万元,起到了节能增效的作用。为今后脱硫系统设备进一步优化节能运行提供了强大的技术支持。这些改造方案对国内同类电厂脱硫系统GGH差压的调整、控制、节能降耗及环境污染,提高机组运行经济性及系统可靠性具有重要指导意义和参考价值。
参考文献:
[1]沈建军,武丽英,祁利明等.石灰石—石膏湿法烟气脱硫GGH 结垢问题探讨[J].工业安全与环保,2010.
[2]阎维平,刘忠,王春波等.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制[M].北京:中国电力出版社,2005.
[3]田雁冰,禾志强,沈建军等.湿法烟气脱硫中GGH 结垢原因分析及对策[J].内蒙古电力技术,2008.
[4]石财荣,火电厂烟气脱硫系统GGH结垢处理及增压风机优化运行[J]. 内蒙古电力技术,2010.
[5]范明豪,刘英卫.火电厂湿式石灰石-石膏烟气脱硫系统建设与运行的若干问题[J].安徽电力,2007.
作者简介:
杨 波(1974—)男,包头第一热电厂,助理工程师,脱硫脱销专工。
【关键词】锅炉;脱硫系统;GGH;吹灰器;堵塞
一、引言
内蒙古包头第一热电厂电厂两台机组配套建设石灰石/石膏湿法(FGD)脱硫装置,设计一炉一塔,其中FGD设有GGH烟气再热系统,脱硫效率≥95%。包一电脱硫装置GGH自投运以来,出现了GGH堵塞,GGH烟气通流面积降低,造成增压风机出口烟道多处漏烟、入口导叶调整失效(开度80%以上)、电流值增大,极大影响了脱水系统的正常运行,不得不进行人工高压水清洗。
二、差压影响分析
影响GGH差压及增压风机电流的主要因素
1、锅炉总风量(Q1)对GGH差压及增压风机电流的影响
Q1为锅炉来的总风量,Q2为引风机出口到GGH前的漏风。在负荷基本不变、保持增压风机入口压力设定为0的情况下,通过对#2锅炉总风量进行调节寻求其对增压风机电流及GGH差压的影响规律,相关参数记录见表1。
從表1中可以看出,当降低锅炉总风量时送、引风机及增压风机电流均下降(增压风机电流下降了6A),GGH差压也下降(净烟气侧下降了0.03 KPa),但此时的氧量也有所降低,将引起过剩空气不足,燃料燃烧不完全,因此不能做为调节GGH差压的手段。
2、增压风机入口压力对GGH差压及增压风机电流的影响
在负荷相同、保持锅炉来的总风量不变的情况下,通过对#2脱硫增压风机入口压力进行调节寻求其对引风机出口到GGH前的漏风量、增压风机电流及GGH差压的影响规律,相关参数记录见表2所示。
从表2中可以看出:当增压风机入口压力从0调整到70pa时,引风机电流、脱硫效率基本没变,而GGH差压及增压风机电流迅速下降;当增压风机入口压力从150pa调到180pa时,引风机电流有所上涨、增压风机电流下降不明显,但脱硫效率迅速下降。通过以上现象可以分析出,Q2主要来自旁路挡板漏风。当增压风机入口压力低于70pa时,旁路挡板前压力小于旁路挡板后烟道压力,大量的净烟气及挡板密封风吸入到增压风机入口,增加了增压风机负荷,并增加了GGH差压;当增压风机入口压力调整到150pa时旁路挡板前压力大于旁路挡板后压力,从而导致原烟气直接漏入烟囱,降低了脱硫效率。所以一般情况下增压风机入口压力调整为0pa时最为理想,此时增压风机电流可下降20.85A,GGH差压下降了0.13 kpa。
3、环境温度对GGH差压及增压风机参数的影响
在满负荷下保持脱硫效率不变的情况下,经过旁路挡板打开时记录增压风机入口压力数据见表3所示。
从表3中的数据可以判断出增压风机入口压力(在旁路挡板开启状态下等同于烟囱入口压力)在烟气量不变的情况下随温度上升逐步上升,另外运行中还观察到,在烟气量上升时增压风机入口压力(烟囱入口压力)也在上升。据标准气体方程,等质量的气体,压强不变的情况下,温度和体积呈正比,即v/t=常量,那么在烟道截面及长度不变的情况下,气体体积的增大就必然会引起增压风机入口压力的升高。
4、GGH高压冲洗对GGH差压及增压风机参数的影响
我们对GGH进行了高压冲洗,冲洗过程为:先进行在线高压冲洗,冲洗压力为110公斤;GGH差压没有变化;随后对GGH进行200公斤高压冲洗,在冲洗过程中GGH差压逐渐稳定在0.81kpa;随后进行蒸汽吹扫,GGH差压逐渐下降至0.77kpa,再次采用200公斤压力进行高压冲洗GGH差压逐渐降至0.69kpa,并且满负荷情况下增压风机电流也有逐渐下降趋势。冲洗数据见表4。
综上所述:通过200公斤高压冲洗,确保了GGH烟气通流面积(S),使得GGH差压由0.82 kpa降至0.69kpa,降幅为0.13kpa;增压风机电流由181.4A降低至165.6A,降幅为15.80 A。实践证明:在GGH原喷头上接外部冲洗水车,用200公斤压力冲洗,GGH差压有明显下降趋势,可以通过提高GGH高压冲洗压力及适当的高压水冲洗周期控制GGH差压。
通过以上分析调节风量、风温和高压清洗可以改变GGH的差压和增压风机的运行,但就目前而言在保证机组稳定安全高效运行的情况下,对于GGH差压的控制主要是通过保障吹灰器的正常投运、强化吹灰器的吹扫功能来进行的。包一电脱硫GGH采用的Jetblower型全伸缩式吹灰器,该设备自投运以来,不断出现高压水管卡涩变形、吹灰器吹枪频繁卡涩、吹灰器盘根频繁泄露等缺陷,严重影响了对于GGH差压的有效控制。
三、GGH吹灰器的问题
通过现场一系列分析、检修,我们认为上述问题主要是由以下原因造成的:
1、吹枪卡涩的主要原因是北方冬季严寒的气温所致,包一电所处地理位置,冬季最冷时为零下二十多度,吹枪驱动链条由于受冷收缩,张紧力增大,造成驱动困难。
2、冬季吹枪仓箱中与外界存在较大的温差,大量冷凝水滴落在链条上,造成链条生锈腐蚀、僵化,吹灰器停运时,链条甚至结冰,造成驱动空难。
3、由于吹枪使用蒸汽作为吹扫介质,温度比较高,同时又是频繁伸缩运动,所以吹枪的盘根密封困难且极易磨损、老化,从而形成漏气。
4、吹灰器设计的高压水管通过一个滑轮与吹枪同步运动,而300℃左右的蒸汽不断烘烤着几乎紧贴在吹枪边的高压水管,造成水管橡胶老化起皮、编织钢丝生锈变形,最终破裂泄露或脱落卡涩吹枪。
5、由于工作仓箱湿度较大,而主驱动轴承未设计有效的密封装置,极易进入水汽造成轴承生锈,同时链条的生锈、僵化也使轴承受到更大的冲击,最终导致轴承失效。在这种情况下同步运行的高压水管链条极易卡涩断裂,从而造成高压水管脱出滑轮,最终损坏高压水软管。 四、GGH吹灰器的改造
1、给GGH吹灰器加装保温棚。在GGH吹灰器平台上加装保温棚,并加装暖气,使得即便是冬季,棚内的温度始终在0℃以上,链条因为天气寒冷而产生卡枪的问题得到彻底解决,同时也给吹灰器的冬季检修创造了比较适宜的工作环境。
2、改造高压水软管的接入方式。将高压水管由在仓箱内通过滑轮盘动,改为由仓箱外接入,从而避免了高温损坏高压水管。同时,由于省去了同步小链条,降低了吹枪的阻力,因而也避免了因小链条断裂而产生的卡坏高压水管的问题。
3、定期对吹灰器链条轴承进行润滑保养。对于吹灰器链条以及轴承,需要做定期加油、保养,避免了链条生锈、僵化引起的卡枪。同时,由于在仓箱底部开孔,使得仓箱内冷凝水减少,驱动链条的检查保养更加方便,对于驱动轴承的损伤随之大幅减少。
4、使用改型盤根。由于吹枪频繁做伸缩式轴向运动,因此密封比较困难。使用传统石墨盘根或厂家提供的耐高温成型盘根,效果都不太理想。后采用高温高压碳纤维盘根与石墨盘根交叉搭配使用的方法,取得了比较明显的效果,使用周期达到了原来的2-3倍。
5、通过对于在线高压水冲洗效果的观察分析,认为原设计最高12Mpa高压水压力过低,吹扫效果甚微。考虑到原枪管设计最高承受25Mpa,我们接入20Mpa高压水,GGH降半速在线冲洗GGH,基本可以有效控制GGH差压的增长。图1 高压水冲洗前后GGH换热元件表面效果对比图。
五、吹灰器改造效果及分析
实施上述改造方案后,我们对吹灰器吹枪卡涩现象、GGH最高压差、盘根更换周期、GGH差压可控周期等一些内容相关进行了测试,改造方案实施前后效果对比见表5所示。
从表5可看出,各项指标都有了明显的改善,吹灰器吹枪卡涩现象从每天每台吹灰器卡枪1~2次降为卡涩次数为0次,高压水软管破损从30条降为0条,GGH最高压差从2.2Kpa降为1.2Kpa,盘根更换周期从每周一次/枪,降为每月一次/枪,使用周期达到了原来的2-3倍。GGH差压可控周期从改造前三个月需停机冲洗一次,变为现在无需停机,可离线冲洗,这样不仅节约了大量的人力物力,同时通过有效的控制GGH差压,大幅度降低了增压风机电耗,最终达到了节约厂用电和降低运行成本的目的。
六、结论与展望
为了解决包一电脱硫GGH堵塞严重,增压风机出口烟道多处漏烟、入口导叶调整失效(开度80%以上)、电流值增大等问题,包一电对脱硫工程实施改造,成功应用了GGH在线200公斤在线高压水冲洗技术;通过分析对GGH差压的调整、控制,为脱硫系统的节能运行、总结出了宝贵的经验。通过技术调整,每年节约电费近300万元,节约材料及人力冲洗费用62.4万元,起到了节能增效的作用。为今后脱硫系统设备进一步优化节能运行提供了强大的技术支持。这些改造方案对国内同类电厂脱硫系统GGH差压的调整、控制、节能降耗及环境污染,提高机组运行经济性及系统可靠性具有重要指导意义和参考价值。
参考文献:
[1]沈建军,武丽英,祁利明等.石灰石—石膏湿法烟气脱硫GGH 结垢问题探讨[J].工业安全与环保,2010.
[2]阎维平,刘忠,王春波等.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制[M].北京:中国电力出版社,2005.
[3]田雁冰,禾志强,沈建军等.湿法烟气脱硫中GGH 结垢原因分析及对策[J].内蒙古电力技术,2008.
[4]石财荣,火电厂烟气脱硫系统GGH结垢处理及增压风机优化运行[J]. 内蒙古电力技术,2010.
[5]范明豪,刘英卫.火电厂湿式石灰石-石膏烟气脱硫系统建设与运行的若干问题[J].安徽电力,2007.
作者简介:
杨 波(1974—)男,包头第一热电厂,助理工程师,脱硫脱销专工。