循环流化床烟气干式脱硫系统灰斗板结原因分析及防范措施

陈寿春 ，张兆祥， 张丽萍，马玉海 ，李志伟 ，薛学民

(1.华能邯峰发电厂，河北 邯郸 056200；2.邯郸市环保局，河北 邯郸 056000;3.河北邯峰发电有限责任公司，河北 邯郸 056200)

1 概述

华能邯峰发电厂一期2台660 MW机组脱硫技术改造工程于2008年底投产。采用循环流化床烟气干式脱硫装置(CFB-FGD)，每台锅炉配2 套脱硫系统(即“一炉两塔”形式布置)。

循环流化床烟气脱硫技术主要根据循环流化床的工作原理，使吸收剂在循环流化床内实现二氧化硫与氢氧化钙反应的一种脱硫技术。整个循环流化床烟气脱硫系统由消石灰制备和注入系统、脱硫反应系统、气固分离系统、物料循环和外排系统、注水系统等组成。脱硫系统主要包括烟气系统、吸收塔系统、布袋除尘器系统、脱硫灰循环及排放系统、吸收剂制备及供应系统、工艺水系统、压缩空气系统、控制系统及电气系统等。

该系统投运时，由于布袋除尘器灰斗板结导致下灰不畅，多次造成系统停运，分别对2台锅炉的灰斗进行全面清灰。投运正常仅几个月，对灰斗内部检查时又发现有不同程度的板结现象。为此，对板结的原因进行分析，并采取一系列的措施，经过改造保证机组在一个检修周期内不再进行清灰处理。

2 灰斗板结的原因分析

2.1 脱硫灰中Ca(OH)2含量高

取样位置：分别从1A、1B、2A、2B不同灰斗取反应脱硫灰。

分析方法：按照X衍射法进行化学成分分析(CuK α线辐射)，管电压40 kV，管电流40 mA。根据试验结果可知，脱硫灰中Ca(OH)2的含量大约在20%～28%，如果流化不好或温度较低时很容易与CO2反应生成CaCO3，形成大的硬块。

2.2 运行灰位高

按照运行维护手册的要求，灰斗运行控制是按照连续压力料位设定在10～12 kPa，灰斗上部原有4个料位计，分别为高高、高、低、低低，作为监视信号，一般控制在高料位。由于长期在高料位运行，脱硫灰得不到充分的流化，且上部温度较低。

2.3 生石灰品质差

按照设计要求，生石灰中有效CaO的含量≥80%，生石灰活性小于4.5 min(60 ℃)，生石灰细度≤1 mm。这次改造前生石灰的有效CaO的含量一般在60%～70%，生石灰活性和细度均达不到要求。生石灰的品质差使灰斗的板结形成恶性循环。脱硫剂消耗量的增加，导致灰斗灰位上升加快，外排量随之增加，不但使灰斗长期高料位运行，还造成了消石灰大量浪费。

2.4 脱硫灰输送系统外排不及时

系统原设计为每台除尘器下方前4个灰斗设有仓泵，后4个灰斗没有设计仓泵，导致脱硫灰不能及时外排，从而使灰斗料位长期在高位运行，或在检修时灰斗的灰排不空，这些情况都会导致板结的发生。

2.5 烟气温度低

在冬季机组低负荷运行时，锅炉排烟温度较低，使吸收塔床层喷水量减少，反应效率降低。反应效率低会导致需要加入更多的生石灰，也会引起板结的发生。实际运行中，吸收塔入口处烟气温度最低为80 ℃，运行控制温度为70 ℃。

2.6 喷水雾化效果差

循环流化床作为脱硫反应器的工作原理是通过喷入雾化的水将床温控制在最佳反应温度(70 ℃左右)，利用反应器内良好的气固接触、混合、湍动作用实现二氧化硫与氢氧化钙的充分反应，而通过物料的多次循环使脱硫剂具有很长的反应停留时间，提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。

在实际运行中，如果喷水雾化效果差，就会削弱脱硫塔内的气固接触、混合、湍动作用，特别是对二氧化硫与氢氧化钙的反应产生较大影响，也会产生局部结块等问题。

2.7 其他原因

灰斗的流化风系统、灰斗蒸汽加热系统、灰斗及灰斗下方充气箱的保温等出现问题，也有可能导致灰斗板结。脱硫灰外运不及时，会影响灰斗外排输送，脱硫灰积累到一定程度将可能导致板结发生。

3 板结的防范措施

3.1 加强运行监视，控制低料位运行

a.灰斗运行控制是按照连续压力料位设定在10 kPa，通过试验，在保证床层压降的前提下，将运行的压力再降低到合适的数值。

b.每天排空1个灰斗，使内部的灰定期更换为新灰，缩短硬块停留时间。

c.在系统停备前，将灰斗的灰通过气化斜槽和吸收塔进行内部循环，达到干燥的目的。

d.更换一种准确的料位计，保证灰位的可靠监测，防止误报或错报料位信号。

3.2 提高脱硫剂品质

采购满足设计要求的脱硫剂，严格控制脱硫剂品质，加强采购环节的监督。随着消耗量的下降，灰斗的灰位也随之下降，循环次数将会增多，利用率就会提高。

脱硫剂的品质主要包括3个重要指标，即有效CaO的纯度、活性及细度。有效CaO纯度严格按照DL/T 986-2005《湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规范》进行化验。脱硫剂活性要求按照德国工业标准，灰水比例以1∶4进行化验。脱硫剂细度严格控制在200 mm以下，增加脱硫剂的比表面积，使反应更充分，脱硫剂的消耗量会更低。

3.3 保证灰斗的流化及温度

灰斗加热和流化风加热采用0.3 MPa厂用辅助蒸汽，灰斗温度一般控制在100 ℃以上。灰斗保温层设计厚度为150 mm，现加厚为200 mm。灰斗两端加装流化板后，使两端的灰处于流化状态，增加了灰的流动性。

3.4 加装仓泵

原设计每台布袋除尘器有8个灰斗，只在前4个灰斗安装了仓泵，利用检修机会对后4个灰斗加装仓泵，不但可以加快外排速度，保持低料位运行，还可以在停机时将灰斗排空，减少人工清灰工作量。

现在1号锅炉新增仓泵的安装调试工作已完成，2号锅炉后4个仓泵本体已安装完，计划在今年机组检修时完成仪控的安装及调试工作。

3.5 加强喷水雾化情况的监督和控制

在检修和调试期间进行试验和调整工作，把喷水雾化效果调到合适的状态，在运行期间加强对喷水雾化有关参数实时监控以及定期和非定期的分析，发现问题及时调整，以保证喷水的雾化效果。

喷水系统原设计为每台吸收塔2套40 t/h喷枪，一运一备，为解决夏季满负荷运行时吸收塔出口烟温过高，出口温度不能降到设计值的问题，对喷水系统进行改进。增加1台25 t/h的小喷枪，更换1台高压供水泵，并改变相应的管路，作为原有喷枪的补充。将原设计的切换喷枪的手动连杆阀更换为气动球阀，并加入DCS控制，可实现远方操作。

3.6 降低吸收塔入口烟气量

提高吸收塔床层效率和吸收塔入口烟温，以降低灰斗运行灰位，防止灰斗板结。吸收塔出口烟气温度调节回路设定范围：70～75 ℃(实际设定在73 ℃)。脱硫正常运行时烟气流量保持在1号锅炉1 700 km3/h以上(实际设定在1 750 km3/h)、2号锅炉烟气流量1 600 km3/h以上(实际设定在1 650 km3/h)。

华能邯峰发电厂现已对吸收塔入口进行改造设计，改造的目的是减少入口烟气量和清洁烟气再循环的补充风量，在机组负荷80%以上时关闭再循环挡板，适当提高烟气温度，加大喷水量，从而提高反应效率。同时，还可降低脱硫风机的电流，降低电耗。

3.7 加强CEMS和仪表控制的管理

每台锅炉设有1套入口、2套出口CEMS系统，2台锅炉共6套。另外，在2台锅炉的总排口各设有1套。主要用于报表及上传。CEMS系统U23分析仪故障率较高，维修周期较长。为保证系统参数准确可靠，现已配3套备件。吸收塔入口压力表、灰斗料位计、烟气量、浊度仪等仪表参数也是保证运行正常的重要参数。

4 结束语

灰斗板结是制约循环硫化床脱硫系统正常运行的关键因素，板结的原因也是多方面的，必须对每个关键技术细节高度重视，做到防患于未然。华能邯峰发电厂通过对系统的技术改造和运行方式的调整，基本解决了灰斗的板结问题，收到了良好的效果，保证了脱硫系统的安全稳定运行及达标排放。

本文责任编辑：丁 力