火电厂脱硫GGH驱动装置故障维持运行分析

侯剑雄，王勤舫

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519050）

0 引言

火电厂环保湿法脱硫系统中使用的回转式烟气—烟气换热器（GGH，Gas-Gas Heater），通常为垂直轴两分仓式结构。由于是单台配置，机组运行中必须连续运行。对实际运行中GGH发生停运时脱硫系统运行的安全性进行评估，通过现场实践，发现拆除GGH驱动装置后，仅靠烟气自身的流动可带动GGH连续运转，此运行方式下脱硫系统烟温基本恢复至正常值，脱硫系统可较长时间连续运行。拆下的驱动装置维修好后再回装，整个过程无需机组停运，避免机组停机的同时，还可减少GGH驱动装置备件的采购数量［1-2］。

1 脱硫系统GGH简介

广东珠海金湾发电有限公司2台600 MW火电机组环保系统采用AEE石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术设计。脱硫环保装置采用一炉一塔系统配置，从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过GGH原烟气侧冷却后进入吸收塔，烟气与来自上部5层喷淋层的浆液逆流接触，进行脱硫吸收反应，脱硫后的净烟气经吸收塔顶部两级除雾器+管式除雾器除去携带的液滴后，进入湿式电除尘器，再经GGH净烟气侧重新加热后经烟囱排入大气。吸收塔设计最高允许运行温度为180℃，每台脱硫系统配置1台GGH。环保系统烟气处理工艺流程如图1所示［3-4］。

图1 环保系统烟气处理工艺流程

GGH转子通过减速箱由电机驱动，驱动装置直接与转子驱动轴相连。驱动装置通过减速箱可提供两种驱动源，即主交流电机和备用交流电机。初级齿轮箱通过挠性联轴器与一级蜗轮蜗杆减速箱相连，一级蜗轮蜗杆减速箱直接安在转子轴上的二级蜗轮蜗杆减速箱上，而二级蜗轮蜗杆减速箱通过锁紧盘固定在转子轴上。二级减速箱的一侧装有扭矩臂，顶部结构对抗扭转臂的位移限制使得驱动系统无法旋转但可以轴向上下移动，减速箱通过油浴润滑。GGH的典型结构如图2所示［5］。

从引风机来的原烟气从GGH底部进入，进入吸收塔进行脱硫反应，从吸收塔出来经过湿式电除尘器，再从顶进入GGH，排向烟囱。GGH通过马达带动减速机驱动以2.5 r／min的速度旋转，从而实现热量从原烟气侧向净烟气侧传递。驱动电机的电流为13 A，电压380 V，功率7.3 kW。脱硫烟气系统如图3所示。

图2 GGH典型结构

2 运行中GGH停运

2015年11月19日，3号机组脱硫GGH驱动装置上轴承损坏，GGH被迫停运。GGH停运前为600 MW负荷，锅炉引风机出口烟温为130.4℃。停运GGH后，吸收塔入口烟温由原100.0℃上升至128.0℃，烟囱入口烟温由原90.8℃降至57℃。GGH停运前后的烟气温度趋势如图4所示。

图3 脱硫烟气系统

吸收塔内设计可承受温度为180℃，因此吸收塔仍可安全运行，但GGH停运期间必须每30 min人工盘动GGH半圈。GGH停运带来不少弊端。首先此时烟囱排出的烟气由无色变为白色水汽状，烟气排放的轨迹非常明显，容易引发环保投诉事件。其次，此时GGH无法吹灰，应留意其差压的变化。第三，由于吸收塔入口温度上升，导致吸收塔内水汽蒸发量增大，而由于烟囱烟气温度降低，导致烟气带水多的同时，水汽还容易凝结，极易造成烟囱烟道腐蚀的同时，还会导致CEMS测量取样信号管进水而导致测量不准。该电厂GGH停运状态实际运行有1周左右的时间，GGH差压无明显上升，但出现过1次CEMS氧量取样管进水而导致氧量不准，经吹扫后恢复正常。

由于以上3点原因，GGH不宜长时间停运，应尽快恢复运行。

3 GGH拆除减速箱后自转

3.1 GGH拆除减速箱

11月25日，为防止长时间不能投入GGH运行而导致机组停运，决定将GGH驱动装置拆下来进行检修，拆除GGH驱动装置后，发现转子能自动运转，转向与设计方向一致。从11月25日到12月9日的整个GGH驱动装置的检修中，在机组负荷250 MW至600 MW之间变化时，GGH转速相应在1.5～3 r／min之间变动，吸收塔温度、烟囱烟气温度基本上升至正常值，GGH亦可正常吹灰。以350 MW工况为例，当GGH驱动装置拆除，GGH重新转动后，烟囱出口烟温由52.9℃上升至77.3℃，吸收塔入口烟温由111.7℃下降至85.0℃。原GGH正常运行时，在相同负荷之下，烟囱出口烟温为81.9℃，吸收塔入口烟温为81.2℃。可见两者已十分接近，可保证脱硫系统安全运行。GGH驱动装置拆除前后烟气温度趋势如图5所示。

图4 600 MW工况下GGH停运前后烟气温度趋势

图5 GGH驱动装置拆除前后烟气温度趋势

3.2 烟气对GGH受力分析

进入或排出GGH烟气的进出口烟道均布置在GGH装置的同一侧，拆除驱动装置后，GGH处于自由状态，进出口烟道在将烟气导入和导出GGH转子换热面时正好能形成一个在GGH转子旋转方向上的转动力矩。GGH运行时，由于原烟气的温度高于净烟气，因此原烟气的流速要大于净烟气，GGH会受到一个烟气流过时的动能冲击差，GGH转子会受到一个转矩的作用，有助于带动GGH转子工作。该力矩达到一定值时，可以推动GGH转子缓慢运转。

4 运行实践的指导意义

该公司两台GGH驱动装置采用的是进口佛兰德公司的产品，两级减速驱动，该驱动装置整套备件超过100万元人民币，不仅价格昂贵，而且采购周期长。因此可考虑在GGH驱动装置损坏时拆下来送修而不耽误运行，修好后再回装使用，不需要另外采购备件作为备用，节约备件库存费用。

GGH在无驱动装置的情况下能保持自动运行，是由于烟道布置的特殊性以及高、低温烟气对GGH转子做的机械功值与其驱动马达的功率相匹配的原因形成的，火电厂600 MW等级大部分机组的烟道布置与该公司的较为一致，因此这种运行方式具有一定的借鉴意义。需要注意的是，减速箱拆除后GGH处于自由运转状态，为安全起见，不建议长期无驱动装置运行。

5 结语

GGH停运后吸收塔入口烟气温度上升，由于仍低于最高设计运行温度，因此吸收塔可安全运行。但此时GGH无法吹灰、烟囱烟气温度大幅降低，容易导致烟囱腐蚀、CEMS测量不准、环保事件等情况发生，故不宜长期运行。

GGH驱动装置故障时，可拆除驱动装置，让GGH自行转动，实际观察转速在1.5～3 r／min之间，烟囱出口烟温和吸收塔入口烟温基本恢复到正常值，可保证机组运行。拆下的驱动装置维修好后再回装，整个过程无需机组停运，避免机组停机的同时，还可减少GGH驱动装置备件的采购数量，节约备件库存费用。为安全考虑，不建议GGH长期无驱动装置自转。