CP0670_FC600MW燃煤发电机组采用“三塔合一”的技术研究

1、.600MW燃煤发电机组采用“三塔合一”的技术研究马晓珑、吴寿贵、周刚 （西安热工研究院有限公司，西安市兴庆路136号，710032）THE THECHNOLOGY RESEARCH OF THREE TOWER FOR A MERGER TOWER IN 600MW POWER PLANTMA Xiao-long、Wu Shou-gui、Zhou Gang(Thermal Power Research Institute, Xian 710032, China)【摘要】 “三塔合一”是将火电厂烟囱、冷却塔和脱硫吸收塔三塔合一。本文介绍了“三塔合一”电厂间接空冷系统、烟气系统、脱硫系统的合理巧

2、妙布置，保证机组的安全稳定运行的措施，机组的启动调试要点及优势等方面的技术研究。【关键词】三塔合一 间接空冷 节约 Abstract:Three tower for a merger tower is the chimney, cooling tower and desulfurization absorption tower merged for one tower in power plant. This paper introduces the technology research of the layout of the indirect air-cooled system, the

3、 flue gas system, the desulfurization system in a Three tower for a merger tower power plant, the measure of ensure the unit safe and stable operation , the start-up method and the advantages.Keywords:Three tower merge one tower Indirect air-cooled system Economy1三塔合一的概念燃煤发电厂的“三塔合一”是将火电厂烟囱、冷却塔和脱硫吸收塔

4、“三塔合一”，利用冷却塔排放烟气，将脱硫吸收塔、浆液循环泵、氧化风机、排浆泵等设备布置在冷却塔内的燃煤发电厂系统优化布置技术。2三塔合一的系统布置2.1 间接空冷系统由于脱硫吸收塔及其它的一些设备布置在冷却塔内，因此机组一般采用表面式凝汽器间接空冷系统。汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。系统流程为：汽机排汽进入凝汽器，与流经凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，蒸汽将热量传递给冷却水，并凝结为凝结水。吸收热量的冷却水经循环水泵增压后输送至空冷塔内的空冷散热器，将热量释放到大气，空冷塔冷却水出水

5、再回到汽机房凝汽器内作闭式循环。系统流程示意图如图1所示。 图1： 间接空冷系统流程示意图空冷塔塔体结构为自然通风、双曲线、钢筋混凝土塔身。为了增加空冷散热器的换热面积、提高散热效果，空冷散热器采用带孔翅片板热交换器。热交换器管束成对布置组成冷却三角，并由碳钢短支腿支撑布置在自然通风冷却塔外围一周。在冷却塔的抽吸作用下，空气通过空冷散热器，将热量带走，散发在大气中。为了方便换热器的换热量控制，冷三角被划分为几个冷却扇段，并在冷却三角外面安装有百叶窗。这样，通过百叶窗的开闭来控制通过散热器的空气量，进而调节闭式循环水的温度。也可以通过控制投入扇段的数量来控制冷却水的温度。冬天，为了防冻，一般要求

6、循环冷却水冷端温度不低于15。夏季，为了保证空冷机组满发，除空冷系统设计适当的裕度外，还要定期对散热器外表面进行清洗保证良好的换热效果。炎热季节还可通过向散热器外表面喷水以保证冷却效果。2.2烟气系统锅炉烟气经过锅炉尾部受热面后进入脱硝装置，脱硝后烟气进入空气预热器，经空气预热器换热后进入电除尘，经除尘后净烟气通过引风机出口烟道经冷却塔下部进风口接入布置于冷却塔内的脱硫吸收塔。2.3 脱硫系统脱硫采用石灰石石膏湿法脱硫。湿法脱硫吸收塔集除尘、脱硫、氧化等多项功能于一体。烟气进入脱硫吸收塔后，通过喷淋吸收区，喷淋吸收区布置有多层喷嘴，将浆液均匀地喷射于充有烟气的塔中。在吸收塔内，烟气自下向上流动

7、，与高效雾化喷嘴喷出的自上而下很细的雾状脱硫浆液形成高效率的气液接触，并发生化学反应，烟气中SO2转换生成亚硫酸钙后汇入吸收塔下部循环浆池，烟气中的95%以上的SO2被去除。浆液循环泵将石灰石浆液、亚硫酸钙和石膏混合浆液送入喷嘴进行雾化。氧化风机向循环浆池内鼓入氧化空气，将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。循环浆池底部的石膏浆液通过石膏浆液排出泵打至石膏水力旋流站，从旋流器上部出来的溢流液返回吸收塔，下部浓度比较高的浆液脱水后形成石膏。经洗涤脱硫净化后的烟气为带液滴的湿烟气，在吸收塔上部出口段装有两级除雾器，湿烟气通过除雾器除去大部分液滴后通过吸收塔顶垂直烟道排放到冷却塔内。3 保证机组稳定运行的措施3.

8、1提高脱硫系统安全稳定运行的等级引风机与脱硫增压风机合并，不设烟气旁路，脱硫系统与主机系统必须同步运行，脱硫系统的安全稳定运行对主机的安全稳定运行就显得至关重要，任何能够引起脱硫退出运行的因素，都会影响机组的稳定运行。塔内设备如浆液循环泵、氧化风机、浆液排出泵等设备及其附属设备，在选型、电源配置、考虑备用性等方面，应该提高其可靠性等级。含有油雾和灰尘的烟气通过脱硫系统后，会对石灰石浆液产生污染，浆液受到污染后，将使脱硫效果变差，如果浆液不能在线进行再生或者置换，就必须停机进行，因此设计脱硫系统时必须考虑到浆液受污染失效后的在线再生和置换问题。延长事故烟温情况下，脱硫系统的运行时间，以减少脱硫系

9、统故障退出运行的几率，从而减少脱硫系统对主机运行的影响。在进行系统设计时，一方面考虑尽量提高脱硫系统能够耐受的最高烟温，另一方面要考虑事故烟温下降低烟温的措施。3.2提高除尘系统安全稳定运行的等级除尘器效率差或者除尘器退出运行，烟气中会含有较多的烟尘，将会使脱硫浆液受到污染，影响到脱硫系统的稳定安全运行，进而影响到机组的安全运行。因此在选择电除尘设备时，要提高电除尘的安全稳定运行等级。在锅炉启动初期投油，或者锅炉燃烧不稳定需要投油助燃，这时烟尘中会含有一些油雾，在进行电除尘选型时，要考虑电除尘对油雾的耐受性。3.3提高塔内设备耐高温的性能冷却塔内，在夏季，其周围环境温度最高可达60左右，对相应

10、塔内的仪表、设备及电气元件的耐温提出了更高的要求。3.4提高脱硫装置对煤质的适应性由于目前燃煤比较紧张，煤质不可能单一化，煤质差异性较大。因此要提高脱硫装置对煤质的适应性，减少脱硫装置故障率。3.5塔上部的防腐烟气从脱硫吸收塔顶部排出进入冷却塔，这股相对较细的烟气流柱被大量干燥空气流包裹，干燥的气流在具有腐蚀性的烟气和混凝土塔筒表面形成了保护层。在正常运转情况下，烟气流排放高度会远远高于冷却塔高度，塔筒受腐蚀、侵蚀的可能性很小。但在大风、雨水、潮湿和温度剧变等不利环境影响下，塔筒顶部可能受烟气中的二氧化碳及硫化物的侵蚀。为了更有效地降低湿烟气对塔筒壁的腐蚀破坏，在冷却塔上部高于吸收塔部分的内表

11、面要求涂防护涂料。4 与“三塔合一”有关的启动调试4.1 启动调试的逻辑关系由于锅炉烟气从引风机出口直接进入了脱硫吸收塔，并经吸收塔顶部排放到冷却塔内。因此在锅炉引风机试转前，脱硫吸收塔内的工作必须完成，冷却塔顶部的工作必须完成，为引风机的试运提供通道。4.2 安装完成后的检查安装完后的检查主要针对于安装的完整性、管道容器的打压试漏、设备及系统的清洁度、设备安装的正确性等。对于间冷系统来说，安装完成后的水压试验十分重要。水压试验要检查两个方面的内容，一方面要检查，系统阀门的内漏。旁路阀门的内漏，会使循环冷却水不经过空冷换热器，降低冷却效果。冷却扇段的隔离阀内漏，在冬天会使退出运行的扇段进水，造

12、成冷却管内结冰。另一方面要检查系统的外漏。由于间冷系统的内部容积较大，而且使用的是除盐水。目前600MW机组间冷系统的水容积大约是8000 m，而单台机组除盐水的制水能力一般为60t/h。在机组试运阶段，凝结水系统、高低压给水系统、锅炉受热面、间冷系统等系统冲洗都需要使用大量的除盐水，如果间冷系统有泄露，将会使机组的制水能力跟不上试运的要求，严重影响试运的进程。如果间冷系统的泄露率大于1%，将会使机组无法正常运行。4.3 热控测点、阀门挡板的调试及检查验收试验热控测点的调试主要是对测点元件进行校验，对接线检查、通电，对测点相关参数进行设定，使得测点能够在测量、控制系统中正常发挥作用。阀门挡板的

13、调试主要是对系统内的阀门挡板机械零位进行调整，对其执行机构接线检查、通电，连接挡板和执行机构后，进行力矩、限位的设定。阀门挡板的验收检查试验是对阀门挡板进行就地及远方操作，检查其开度值与DCS开度的一致性，开关灵活性，开关方向正确性，全开、全关到位性，开度指示正确性。4.4 冷态控制功能试验冷态控制功能试验包括设备的连锁、顺控、保护试验等。连锁试验是通过模拟系统一些设备（例如阀门、挡板、信号等）动作引起系统另外设备的连锁动作能否满足设计要求，从而达到保护设备及系统的作用。顺控试验是验证设计的计算机顺序启停程序。保护试验是验证系统某些设备跳闸或者某些测量信号（油压、油温、轴承温度、线圈温度、风压

14、、风温等）达到极限值状况下引起设备的保护动作，能否达到设计要求，起到保护设备的作用。4.5 设备的试转设备的试转分为两个阶段。第一阶段是电机的单体试转。这个阶段电机与设备脱开，电机送电，就地点动电机，确认电机的旋转方向，如果转向错误，进行倒线纠正。在远方和就地启动电机，记录电机的启动电流、稳定运行电流、电机线圈温度等参数，测量电机的振动情况。电机试转合格后，连接电机与设备。然后系统充水进行水压试验，消除系统漏点。进行系统重力冲洗。冲洗水质合格后，系统进水至工作状态，投入系统的相关表计，试转设备，检测设备的振动、进出口压力、电流、线圈温度等有无异常。在试转过程中，对系统进行压力冲洗。设备运行正常

15、，各参数稳定后，连续运行8个小时，完成设备的试转。4.6 间冷系统的冲洗间冷系统比较庞大，很多管道需要在现场施工，管道内的清洁度很难保证。管道内大的杂物会堵塞凝汽器及空冷换热器的管子。小杂物在管道内循环，加速了管道的磨损。灰尘在管道内沉积会影响到换热器的换热效果。因此间冷系统在试运初期的冲洗显得很重要。4.7 系统联合试运4.7.1 间冷系统的投运在设备试转完成、系统冲洗完成后，系统全面放水，给间冷系统充水充氮，投入水位控制。开启间冷塔主环管旁路门，启动一台循环水泵，检查出口液控蝶阀联开正常，电流、振动、出口压力、轴承温度等正常。当进塔处的流量达到指定值，激活百叶窗控制。逐步加运第二、三台间冷

16、循环泵并列运行及投入各扇段。扇段的投入通过打开扇段进出口阀门，关闭环路旁路阀门来实现。在循环水泵和扇段投入过程中，注意防止凝汽器超压及间冷循环泵过负荷。在系统的运行过程中，需要检查监视凝汽器、水箱、间冷循环泵、扇段、百叶窗、间冷塔等设备的相关运行参数。4.7.2 脱硫系统的投运按照程序依次启动工艺水系统和除雾器系统向吸收塔注水，吸收塔注水至高水位后，试投热工控制系统、仪器仪表，作调整校验；吸收塔水位调试并投自动；按程序启动浆液循环泵及氧化风机试运行；按程序启动石膏排出泵运行；按程序启动吸收塔排水坑系统，并投自动；检查系统、设备运行情况，对出现的问题进行处理；调整各个设备及系统运行状态。4.7.

17、3 烟风系统的投运脱硫系统投用正常后，依次启动空预器、引风机、送风机，完成烟风系统的启动。在烟风系统运行过程中，注意检查各设备运行状况，检查调整锅炉炉膛负压、引风机入口压力、引风机出口压力，脱硫塔入口压力、脱硫塔内部压力、脱硫塔出口压力，并投入炉膛压力自动调节。4.7.4 系统的停运各系统投运正常后，记录各系统的运行数据，依次停止烟风系统、脱硫系统、间冷系统。4.8 锅炉点火初期系统的维护在锅炉纯烧油或者油煤混烧（投粉量较少、投油量较多）阶段，锅炉的电除尘不能够投入，烟气的含尘量较多，而且还可能携带一定量的油雾，这些烟尘和油雾会对脱硫系统的浆液造成污染。因此在这个阶段，脱硫塔先不要进浆液，只是

18、利用除雾器向脱硫塔喷水，等待脱硫塔液位能够维持循环泵连续运行时，启动浆液循环泵运行，起到给脱硫塔降温、洗涤烟气油雾和烟尘的效果。在锅炉负荷增大，投油较少，电除尘投入运行后，再给脱硫塔输送浆液（如果此时脱硫塔中的水较脏，可以换掉脱硫塔中的水，再进浆液）。4.9 三塔合一间冷机组的整套启动调试在整套试运阶段，随着负荷的增加，烟气量也跟着增加，引风机入口、出口，脱硫吸收塔入口、吸收塔内部、吸收塔出口等处的烟气压力温度也随着变化。在此过程中，要严密监视这些参数，如有超限报警的参数，要及时调整。脱硫系统要进行吸收塔水位的调整，吸收塔补充水阀、除雾器冲洗程序、石灰石浆液进料阀等与液位相关的设备随着液位的变化会有一些连锁动作，这个阶段要关注这些动作，看其与设定动作值有没有大的差异。随着时间的推移，吸收塔内浆液的密度在发生着变化，运行中严密监视吸收塔浆液密度，当密度达到设定值时，将浆液及时排至石膏浆液缓冲箱。浆液的PH值的调整控制通过调整石灰石浆液供给量来控制。随着负荷的增加，汽轮机排气量增加，通过循环水带走的热量也相应增加。因此在负荷增加过程中，要严密监视循环水温度的变化，根据扇段出水温度和环境温度，及时开启百叶窗、增开循环水泵。根据间冷塔出口水温和主机负荷情况，