火力发电厂原烟囱与临时烟囱的安全切换

孙普春，李宁

(华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273522)

1 系统概况

华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)一期、二期工程4×335 MW机组烟气脱硫技术改造工程采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，未设计烟气换热器(GGH)，烟气脱硫装置出口温度为45～55℃，为满足脱硫系统的需要，同期对静电除尘器进行了技术改造。2009年4台机组对应的脱硫系统相继投产运行，原烟囱先后于2009年12月19日和2010年2月28日发生2次比较严重的红砖和防腐材料脱落事件，主要原因为原烟囱运行时间长达24年，仅在原烟囱内部采用泡沫玻璃砖防腐，泡沫玻璃砖密封不严，酸液通过砖缝渗入红砖砌体内，致使烟囱内部防腐材料和红砖脱落，一度造成烟道防爆片动作，旁路挡板打开，增压风机跳闸，严重威胁机组的安全运行。在每台吸收塔上部水平烟道处各加装一个直径为5.5 m、高20.0 m的临时钢烟囱，临时烟囱运行后对原烟囱加装钛-钢复合板内筒，以确保机组脱硫系统安全、稳定运行。加装临时烟囱后原烟囱加装堵板的湿法烟气脱硫系统如图1所示。

图1 加装临时烟囱后原烟囱加装堵板的湿法烟气脱硫系统

2 原烟囱和临时烟囱安全切换的技术环节

2.1 加装临时烟囱的技术改造

若加装临时烟囱，机组启、停期间脱硫系统退出后，烟气要经过静烟气烟道、临时烟囱排放。锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况，烟气温度为144℃，实际烟气量为1827538.18 m3/h。由于吸收塔内除雾器耐温80℃，故在临时烟囱启动过程中需要对烟气进行喷水减温，防止引入吸收塔的热烟气损坏除雾器及吸收塔塔内件。因锅炉启动时烟气系统入口挡板门为关闭状态，加之吸收塔为封闭结构，在锅炉启动初始过程中，吸收塔内压力为0，所以，热烟气会有一部分流到吸收塔内，待吸收塔内压力与烟道压力平衡后，热烟气将不再以流动方式传递热量，而是以热传递方式将烟气中热量传入吸收塔。经初步估算，取这2个过程中的最大烟气量，将40%最大烟气量的烟气从144℃降到80℃来计算减温水量，经计算需要汽化水18 t/h(绝热加湿过程)。喷水减温时只有约1/8的喷入水能被汽化，所以烟气温度降低到80℃时，喷水减温水量一般应在150 t/h左右。烟气减温喷淋由除雾器水泵供水，除雾器冲洗水泵单台容量为206 m3/h，所以，根据除雾器冲洗水流量，减温水量按206 m3/h考虑。经过计算，直径为6020 mm的净烟气烟道布置喷嘴数为38个，单个喷嘴流量为42.8×(1+8%)L/min，所以单层减温喷淋水流量为100 m3/h左右。因减温水量为206 m3/h，所以共设2层减温喷淋层。另外，为使未汽化的喷淋水不流入主烟道而流入吸收塔内，在净烟气烟道水平段末端设置1个挡水板，挡水板为扇形，高200 mm，弧长为1/4圆弧。

出口烟气在线监测系统(CEMS)测点移位。为了满足环保要求，临时烟囱运行期间，需要将出口CEMS测点由混合烟道移位到临时烟囱处，原烟囱恢复正常运行后，将出口CEMS测点移位到混合烟道上。

原烟囱拆除堵板、临时烟囱加装堵板的烟气脱硫系统如图2所示。

图2 原烟囱拆除堵板、临时烟囱加装堵板的烟气脱硫系统

2.2 原烟囱和临时烟囱的安全切换

原烟囱和临时烟囱安全切换的重点环节为原烟囱加装堵板、拆除堵板。在机组运行期间，烟气禁止通过原烟囱排放，确保旁路挡板在任何情况下都不能打开，静烟气挡板门也不能打开。加装、拆除挡板期间，增压风机跳闸将严重威胁机组的安全运行。

2.2.1 原烟囱加装、拆除堵板前需要做的工作

原烟囱与烟道隔离施工作业在水平烟道内进行，施工期间严禁烟气进入水平烟道，锅炉烟气全部通过脱硫系统。为了确保旁路挡板门和静烟气挡板门在原烟囱加装、拆除堵板期间不能打开，主要从逻辑和机械2个方面来保证。施工前检查相关逻辑，根据系统工艺要求采取相应措施，保证旁路挡板门任何情况下不发开指令和快开指令信号，旁路挡板门关闭并锁死，净烟气挡板门关闭后锁死并停电。

为避免加装、拆除堵板期间增压风机跳闸对主机组造成影响，隔离施工前应取消“增压风机跳闸联关原烟气挡板”逻辑，使增压风机跳闸后原烟气挡板门保持开启状态并自动联锁增压风机动叶全开，以确保烟气通道畅通。

完成临时烟囱的安装防腐、事故喷淋系统的技术改造及出口CEMS测点移位工作。

2.2.2 原烟囱加装堵板、拆除堵板期间的检查、维护、应急处理

施工期间，主机运行人员和脱硫运行值班人员应加强对炉膛负压、吸风机、增压风机的检查、监视，发现缺陷及时采取相应措施，避免发生增压风机跳闸。增压风机一旦跳闸，脱硫运行值班人员应立即开启吸收塔除雾器电动冲洗门和吸收塔出口烟道减温喷淋水阀门，以确保除雾器安全，同时检查核实原烟气烟道排污门、净烟气烟道排污门在全开状态。在处理过程中，若炉膛负压波动超过±500 Pa，集控运行值班人员应快速投油稳燃并停用1套制粉系统，快速降低机组负荷并解除吸、送风机自动，手动调整炉膛负压至正常范围;若吸风机因喘振保护动作跳闸或炉膛负压达保护动作值，则锅炉按紧急停炉处理。由于运行、检修、施工方工作到位，加装、拆除堵板期间未发生增压风机跳闸。

2.3 原烟囱隔离后临时烟囱运行期间的安全操作措施

原烟囱隔离后临时烟囱即将恢复运行时，首先将增压风机跳闸联锁逻辑修改为“旁路挡板快开、联锁关闭原烟气挡板”，并恢复逻辑保护，全开净烟气挡板门后将其锁死并停电，以保证增压风机跳闸后烟气通过旁路挡板、静烟气挡板、临时烟囱排放。在机组正常运行中，脱硫运行值班人员应控制增压风机入口负压在-200 Pa左右并保持其稳定，不得随意修改增压风机入口负压设定值，加强与集控值班人员的联系，做好炉膛负压的监视、调整，同时加强对吸风机电流及吸风机入口负压的监视。

临时烟囱运行期间，启、停锅炉时脱硫系统退出后，吸收塔出口烟气温度不允许超过100℃(静烟气烟道防腐材料的设计温度)，因此，脱硫系统运行期间运行人员应密切关注吸收塔出口烟气温度的变化，发现烟气温度异常升高时，应及时开启事故喷淋水和除雾器冲洗水门。在启、停锅炉期间，要及时开启增压风机确保吸收塔出口烟气温度不超过100℃，因机组启、停锅炉期间提前开启增压风机，必然造成吸收塔内浆液污染，运行人员应抛弃浆液，避免造成吸收塔浆液中毒。

临时烟囱运行期间，在增压风机入口挡板门前增加1路消防水水源，以备机组启、停时降低烟温，满足静烟气烟道防腐的要求。

2.4 原烟囱加装复合钛板的技术方案

按照国际工业烟囱协会(CICIND)的设计标准，燃煤电厂排出的烟气虽然在脱硫过程中除去了大部分氧化硫，但脱硫后烟气湿度增大，温度降低，使烟气中单位体积的稀释硫酸相应增加，其烟气通常被视为“高”化学腐蚀等级，因而应按强腐蚀性烟气等级来考虑烟囱结构的安全性设计。2000年，电力规划设计总院组织部分电力设计院的工程技术人员与意大利哈蒙公司烟囱专家、国际工业烟囱学会理事进行了技术交流和探讨，认为湿法烟气脱硫系统取消GGH后采用薄复层钛-钢复合板的防腐措施在国际上早有先例，并写入了国际烟囱设计标准中。在满足环保要求的条件下，不设GGH的烟囱内筒宜选用抗渗密闭性好、整体性强、自重小的钛-钢复合板材料。钛-钢复合板(钛板厚1.2 mm)是一种较合适的组合材料，它真正做到了结构(钢)、防腐(钛)各司其职，发挥各自的优势。

由于钛-钢复合板筒体的安装方式不同，而且建设单位所选择的技术方案也不相同，邹县电厂技术人员经过调查研究，最终决定采用液压提升筒体的安装方式，确保了原烟囱钛-钢复合板筒体的安全安装。

3 结束语

邹县电厂原烟囱与临时烟囱的安全切换在各级人员的密切配合下顺利完成。湿法脱硫烟囱的设计在我国刚起步，还没有较多的运行实践来验证，设计时只能借鉴外国经验。设计中遇到的主要问题是业主对脱硫烟囱的运行情况认识不足，虽然知道脱硫后烟气腐蚀性强，但为了节省投资，不愿采用抗腐蚀性强的烟囱内筒，使湿法脱硫烟囱防腐性能降低。在以后的湿法烟气脱硫中，各级人员必须提高对烟囱防腐的认识，烟囱的安全运行方可得到保障。

［1］周至祥，段建中，薛建明.湿法烟气脱硫工艺技术全程控制指导手册［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［2］樊泉桂，阎维平.锅炉原理［M］.北京:中国电力出版社，2004.