惠州平海電廠脫硫裝置取消煙氣旁路改造的技術(shù)應(yīng)用

1、惠州平海電廠脫硫裝置取消煙氣旁路改造的技術(shù)應(yīng)用何德明（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，惠州，516363）摘要：取消煙氣旁路是火電廠煙氣脫硫行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，分析了取消煙氣旁路對(duì)機(jī)組及脫硫裝置安全性的影響，介紹了平海電廠脫硫裝置取消煙氣旁路改造的技術(shù)應(yīng)用,為大型燃煤火電機(jī)組取消煙氣旁路改造或無(wú)旁路設(shè)計(jì)提供借鑒。關(guān)鍵詞：脫硫裝置，取消煙氣旁路，可靠性，安全性0 引言為保證機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)或在建的濕法脫硫裝置一般都設(shè)有100%旁路煙道。在機(jī)組啟停、脫硫裝置故障停運(yùn)或臨時(shí)檢修時(shí)，煙氣可以通過(guò)旁路煙道直接排入煙囪，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展和脫硫裝置的可利用率不斷提

2、高，到目前已完全達(dá)到不低于主機(jī)的可靠率。在這樣的背景下,脫硫裝置取消煙氣旁路是完全可行的。為嚴(yán)格保證火力發(fā)電廠煙氣污染物達(dá)標(biāo)排放，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于2008年1月17日發(fā)布了HJ/T 1792005火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范 石灰石石灰石膏法的修改方案，將5325修改為：“新建發(fā)電機(jī)組建設(shè)脫硫設(shè)施或已運(yùn)行機(jī)組增設(shè)脫硫設(shè)施，不宜設(shè)置煙氣旁路”。所以，隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，火電廠煙氣脫硫裝置取消煙氣旁路或無(wú)煙氣旁路設(shè)計(jì)成為大勢(shì)所趨。因此，脫硫裝置的可靠性必須提高至主機(jī)水平以適應(yīng)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。1 平海電廠煙氣脫硫裝置為了分析脫硫裝置取消煙氣旁路后對(duì)脫硫裝置現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行存在哪些影響因素

3、，下面對(duì)平海電廠脫硫裝置煙氣系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：廣東平海發(fā)電廠有限公司一期工程為2×1000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電組，脫硫裝置為石灰石石膏就地強(qiáng)制氧化濕法煙氣脫硫工藝。從鍋爐引風(fēng)機(jī)后的主煙道引出的煙氣，通過(guò)并列布置的兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔反應(yīng)區(qū)，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去細(xì)小液滴后，再進(jìn)入凈煙氣煙道。煙氣系統(tǒng)中設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口擋板門和吸收塔出口凈煙氣擋板門、旁路擋板門。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)、脫硫裝置故障停運(yùn)或臨時(shí)檢修時(shí), 開(kāi)啟旁路擋板門，關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口擋板門和凈煙氣擋板門，煙氣由旁路煙道直接進(jìn)入煙囪排放, 不進(jìn)入吸收塔, 保護(hù)脫硫裝置。圖1：原設(shè)置煙氣系統(tǒng)2

4、 取消煙氣旁路對(duì)設(shè)備的安全影響取消煙氣旁路的特點(diǎn)是在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，脫硫系統(tǒng)將不可避免成為鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的必經(jīng)之路。所以，必須充分考慮鍋爐燃燒或電除塵器運(yùn)行變化以及鍋爐燃煤條件發(fā)生驟變等情況對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響；反過(guò)來(lái)，同樣應(yīng)充分考慮因脫硫系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。最終的目的是實(shí)現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)互不影響，同步安全穩(wěn)定運(yùn)行。概括起來(lái)的因素是鍋爐故障和脫硫裝置本身故障兩個(gè)方面，這兩種故障均對(duì)脫硫裝置及鍋爐的安全可靠運(yùn)行造成威脅。 2.1 鍋爐故障及其影響（1）脫硫裝置入口原煙氣溫度一般在120150左右，因各廠爐型、煤種及設(shè)備狀況不同而各有差異。當(dāng)鍋爐尾部煙道二次燃燒或空預(yù)器故障等異

5、常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組排煙溫度快速升高至160以上，煙溫過(guò)高時(shí)將對(duì)吸收塔噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料造成破壞性損傷。因此,必須采取嚴(yán)格可靠的措施控制脫硫系統(tǒng)入口煙溫，給機(jī)組事故處理爭(zhēng)取時(shí)間，同時(shí)為保障吸收塔內(nèi)部件的安全。（2）煙塵對(duì)脫硫吸收塔漿液系統(tǒng)的污染影響很大，甚至導(dǎo)致吸收塔漿液無(wú)法反應(yīng)，最終導(dǎo)致脫硫裝置被迫停運(yùn)，因此電除塵的安全穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。目前各電廠基本設(shè)計(jì)每臺(tái)電除塵整流變電源取至一段母線電源，如果該段母線電源故障跳閘，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)側(cè)的電除塵整流變?nèi)客顺觯罅康臒焿m進(jìn)入吸收塔，機(jī)組將被迫停運(yùn)。因此電除塵整流變的電源可靠性非常重要。2.2 脫硫裝置本身故障及其影響脫硫裝置本身故障將會(huì)影響

6、鍋爐的安全運(yùn)行，甚至導(dǎo)致機(jī)組的停運(yùn)，這些故障主要包括以下幾個(gè)方面：（1）吸收塔漿液循環(huán)泵故障全停將會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度超過(guò)防腐內(nèi)襯所能承受的最高值，使脫硫裝置被迫停運(yùn)，同時(shí)機(jī)組被迫停運(yùn)。（2）石灰石漿液供給系統(tǒng)故障將會(huì)導(dǎo)致吸收塔內(nèi)漿液pH值極低，從而使吸收塔處于強(qiáng)酸腐蝕的環(huán)境中，對(duì)吸收塔及有關(guān)設(shè)備運(yùn)行極為不利，必須使機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行或停運(yùn)。 （3）脫硫6KV母線電源故障將導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)、漿液循環(huán)泵、脫硫變壓器等設(shè)備停電，造成機(jī)組停運(yùn)。因此必須采取措施保證脫硫6KV母線及大容量設(shè)備供電的安全可靠性。3 取消煙氣旁路的可靠性分析平海電廠煙氣脫硫裝置原來(lái)是按照有煙氣旁路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施的，且吸收塔采

7、用丁基橡膠內(nèi)襯，塔內(nèi)噴淋層和除霧器分別采用FRP材料和PP材料制作，均為低溫應(yīng)用材料。因此，取消煙氣旁路后應(yīng)對(duì)現(xiàn)有工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析以確定系統(tǒng)可靠性程度。3.1 取消煙氣旁路后工藝系統(tǒng)可靠性分析原設(shè)計(jì)中石灰石供漿系統(tǒng)設(shè)置1個(gè)石灰石漿液箱存儲(chǔ)供兩臺(tái)機(jī)組所需石灰石漿液，且通過(guò)各自設(shè)置的石灰石漿液泵分別向兩臺(tái)機(jī)組供漿。在供漿系統(tǒng)只設(shè)置1個(gè)石灰石漿液箱的情況下，若石灰石漿液箱攪拌器故障等問(wèn)題將直接影響兩臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)石灰石漿液的供應(yīng)，對(duì)脫硫裝置的安全可靠運(yùn)行造成影響。所以需要對(duì)石灰石漿液供漿系統(tǒng)進(jìn)行改造，防止設(shè)備故障對(duì)供漿造成影響。3.2 取消煙氣旁路后電氣系統(tǒng)可靠性分析原設(shè)計(jì)

8、中每臺(tái)機(jī)組的脫硫裝置采用6kV單母線不分段接線方式，每臺(tái)機(jī)組分別提供兩路6kV電源，一路電源取自本機(jī)組廠用6kV A段，另一路備用電源取自啟備變，兩路電源一路工作，另一路備用，采用備用電源自投裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。脫硫取消旁路煙道后，增壓風(fēng)機(jī)、漿液循環(huán)泵將變?yōu)榕c主機(jī)引風(fēng)機(jī)同等重要的I類負(fù)荷。但現(xiàn)有備用電源自投裝置模式下，6KV脫硫段一路失電情況下將導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)或循環(huán)泵同時(shí)失電而引起機(jī)組停運(yùn)。所以必須對(duì)現(xiàn)有的備用電源自投裝置進(jìn)行完善改造。另外，原設(shè)計(jì)中設(shè)置電除塵A、B、C段電源，其中電除塵A段電源帶A側(cè)電除塵的全部整流變，電除塵B段電源帶B側(cè)電除塵的全部整流變，電除塵C段作為備有母線電源。但是在實(shí)際

9、運(yùn)行中如果其中的一段母線電源跳閘，相應(yīng)側(cè)的電除塵整流變退出，大量的煙塵進(jìn)入吸收塔導(dǎo)致脫硫裝置被迫停運(yùn)。所以必須對(duì)電除塵段的電源進(jìn)行改造，提高安全可靠性。4 取消煙氣旁路的改造技術(shù)方案通過(guò)取消煙氣旁路的設(shè)備安全影響分析，以及對(duì)工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的可靠性分析，從工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及邏輯優(yōu)化等方面，制定安全可靠的改造技術(shù)方案。4.1 工藝系統(tǒng)技術(shù)改造（1）煙氣旁路改造。在旁路煙道上增加兩道堵板，堵板之間煙道拆除，使旁路煙道明顯斷開(kāi)，新增的堵板煙氣側(cè)進(jìn)行防腐。原旁路擋板關(guān)閉，拆除旁路檔板執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并將相應(yīng)的旁路擋板密封風(fēng)管道封堵。 （2）凈煙氣擋板改造。打開(kāi)凈煙氣擋板，拆卸擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)而保留

10、擋板百葉，機(jī)械鎖定，形成煙氣通道。并將相應(yīng)的凈煙氣擋板密封風(fēng)管道封堵。圖2：取消煙氣旁路后的煙氣系統(tǒng)（3）增加煙氣事故冷卻水系統(tǒng)。為了避免溫度過(guò)高的煙氣進(jìn)入脫硫裝置對(duì)吸收塔噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料造成破壞性損傷，在吸收塔入口設(shè)計(jì)1套煙氣事故冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和工期緊迫的情況，該系統(tǒng)未設(shè)計(jì)事故冷卻水泵和高位水箱系統(tǒng)，而是將消防水作為水源，與全廠消防水系統(tǒng)母管連接，系統(tǒng)的可靠性為100%。系統(tǒng)由管道、閥門及噴嘴組成。事故噴淋系統(tǒng)噴嘴及管路的布置覆蓋吸收塔入口煙道的整個(gè)截面，確保噴淋減溫的均勻性。同時(shí)考慮在正常運(yùn)行時(shí)噴嘴的吹掃、防堵措施，因此設(shè)計(jì)一路壓縮空氣定期吹掃噴嘴。噴淋管圖3：新增加

11、的煙氣事故冷卻水系統(tǒng)（4）增加石灰石漿液箱。為提高石灰石供漿系統(tǒng)的可靠性，防止石灰石漿液箱攪拌器故障等風(fēng)險(xiǎn)，增加一個(gè)110m3容積的備用石灰石漿液箱，能滿足兩臺(tái)爐100%負(fù)荷下1小時(shí)的石灰石漿液耗量。系統(tǒng)連接上將兩臺(tái)機(jī)組的石灰石供漿泵分別連接在兩個(gè)石灰石漿液箱上實(shí)現(xiàn)互為備用，同時(shí)增加石灰石旋流站至新增石灰石漿液箱、石灰石供漿回流管路至新增石灰石漿液箱的管道及閥門。另外，為了提高供漿系統(tǒng)的可靠性，防止供漿管道磨損漏漿等原因影響正常供漿，在1、2號(hào)脫硫供漿管道之間增加聯(lián)絡(luò)管道。使兩臺(tái)機(jī)組供漿管路在緊急情況下互為備用。圖4：新增備用石灰石漿液箱與原設(shè)置石灰石漿液箱總圖4.2 電氣系統(tǒng)的優(yōu)化改造（1）

12、脫硫6KV母線電源改造。原設(shè)計(jì)的備用電源自投裝置切換時(shí)間一般需2-5秒，不滿足改造后的供電可靠性要求。因此，將目前脫硫6KV段雙路電源切換采用的備自投方式更換為無(wú)擾切換的廠用電快切裝置，保證脫硫6KV工作電源跳閘情況下備用電源能夠快速投入。同時(shí)將增壓風(fēng)機(jī)、上兩層吸收塔漿液循環(huán)泵定為一類設(shè)備，其他6KV設(shè)備為二類設(shè)備。設(shè)置一類設(shè)備的低電壓保護(hù)定值為4S，二類設(shè)備的低電壓保護(hù)定值為0.5S。這樣，在脫硫6KV段工作電源失去時(shí)，備用電源自動(dòng)投入確保兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)和上層的兩臺(tái)漿液循環(huán)泵不跳閘，以保障脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而保證主機(jī)的運(yùn)行安全。（2）1、2號(hào)機(jī)組脫硫380V保安段增加雙電源切換裝置。脫硫保

13、安段設(shè)置脫硫380VPC段及機(jī)組保安段雙路電源供電，兩者之間由繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。而增壓風(fēng)機(jī)油站電源由脫硫保安段供電，當(dāng)脫硫保安段進(jìn)線電源故障出現(xiàn)切換時(shí)，仍存在母線瞬時(shí)掉電造成增壓風(fēng)機(jī)油站停運(yùn)最后兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)全停的風(fēng)險(xiǎn)。故增加雙電源切換裝置，提高安全可靠性。（3）電除塵電源優(yōu)化改造。為提高電除塵電源的可靠性，在電除塵段加裝備用電源自投裝置。如果某一電除塵段工作電源故障，備自投裝置動(dòng)作使除塵備用段電源自動(dòng)投入，監(jiān)盤人員監(jiān)視到母線備用段開(kāi)關(guān)合閘正常后，在遠(yuǎn)方迅速恢復(fù)因電除塵段失電而跳閘電除塵整流變，盡可能降低進(jìn)入吸收塔的煙塵量以確保脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。4.3 邏輯的優(yōu)化完善 （1）增加脫硫MFT鍋

14、爐信號(hào)取消煙氣旁路后，煙氣溫度關(guān)系到原煙道及吸收塔內(nèi)防腐襯膠的安全，以及考慮脫硫煙道最大承受壓力因素。因此對(duì)FGD入口壓力、吸收塔入口煙氣溫度的有關(guān)保護(hù)就變得突出。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)啟動(dòng)事故噴淋系統(tǒng)以降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度。當(dāng)FGD入口煙溫超溫、出口凈煙氣溫度超溫、引風(fēng)機(jī)出口煙溫超溫、所有吸收塔漿液循環(huán)泵均故障停運(yùn)、FGD入口壓力高于本段煙道最大承受壓力以及2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)都跳閘時(shí)，都需要及時(shí)發(fā)出鍋爐MFT信號(hào)。（2）增加鍋爐啟動(dòng)順控允許條件 取消煙氣旁路設(shè)計(jì)后，F(xiàn)GD裝置的啟動(dòng)順序與有旁路時(shí)發(fā)生了巨大的改變。為了保證鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中高溫?zé)煔獠粫?huì)對(duì)吸收塔襯膠造成損壞，脫硫吸收塔漿液循環(huán)系統(tǒng)必須先啟動(dòng)至少

15、1臺(tái)漿液循環(huán)泵。另外，鍋爐啟動(dòng)吹灰和點(diǎn)火期間煙氣中會(huì)有大量的煤灰、煙塵和未燒盡的燃油，這些煤灰和煙塵進(jìn)入吸收塔內(nèi)后會(huì)污染漿液嚴(yán)重影響脫硫效果，以及油污進(jìn)入吸收塔污染漿液及加速橡膠襯里老化。因此要求在鍋爐啟動(dòng)前應(yīng)首先啟動(dòng)靜電除塵裝置。由于增壓風(fēng)機(jī)與機(jī)組風(fēng)煙道連接一體，故啟動(dòng)時(shí)考慮風(fēng)組通道建立邏輯；增壓風(fēng)機(jī)全停后觸發(fā)信號(hào)使脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)通道保持暢通。（3）煙氣事故冷卻水系統(tǒng)邏輯為保證新增煙氣事故冷卻水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用中起到關(guān)鍵保護(hù)作用，必須完善相應(yīng)控制邏輯：事故噴淋系統(tǒng)增加原煙氣溫度高（150,I級(jí)報(bào)警）、凈煙氣溫度高（65,I級(jí)報(bào)警）、消防水噴淋壓力低（0.5MPa,III級(jí)報(bào)警）、僅1臺(tái)吸收塔漿液循

16、環(huán)泵運(yùn)行且負(fù)荷100MW（II級(jí)）等報(bào)警功能。事故消防水噴淋門聯(lián)鎖開(kāi)條件確定為原煙氣溫度高（160 ）或所有漿液循環(huán)泵未啟且原煙氣溫度80；事故消防水噴淋門聯(lián)鎖關(guān)條件確定為至少1臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，原煙氣溫度150或循環(huán)泵全停時(shí)，原煙氣溫度60。壓縮空氣吹掃門控制實(shí)現(xiàn)定期吹掃，吹掃頻率為每30分鐘吹掃1分鐘。當(dāng)事故消防水噴淋門打開(kāi)時(shí)聯(lián)鎖關(guān)閉壓縮空氣吹掃門。5 取消煙氣旁路的試驗(yàn)與運(yùn)行5.1 試驗(yàn)根據(jù)取消煙氣旁路后的可靠性分析及技術(shù)方案改造后，為初步檢查相關(guān)改造效果是否滿足生產(chǎn)要求，在脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)前及運(yùn)行過(guò)程中對(duì)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)：（1）脫硫6KV母線備自投裝置試驗(yàn)：將一類設(shè)備實(shí)際投入運(yùn)行，然后

17、在上位機(jī)對(duì)進(jìn)線電源及備用電源開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘操作，檢驗(yàn)備自投裝置切換情況，同時(shí)檢驗(yàn)一類設(shè)備是否保持正常運(yùn)行。 （2）1、2號(hào)機(jī)組脫硫380V保安段電源切換試驗(yàn)：投運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)油站及相關(guān)設(shè)備，然后對(duì)進(jìn)線電源進(jìn)行切換，檢驗(yàn)電源切換是否正常，增壓風(fēng)機(jī)油站是否繼續(xù)保持正常運(yùn)行。（3）電除塵備自投裝置試驗(yàn)：檢查電除塵母線備用進(jìn)線電源開(kāi)關(guān)在熱備用狀態(tài)，備自投裝置投入，分別將電除塵母線進(jìn)線電源開(kāi)關(guān)分閘，檢驗(yàn)備用進(jìn)線電源開(kāi)關(guān)是否合閘正常，檢驗(yàn)備自投試驗(yàn)動(dòng)作正常。（4）煙氣事故冷卻水系統(tǒng)試驗(yàn)：根據(jù)新增的煙氣事故冷卻水系統(tǒng)及相關(guān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行邏輯保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，檢查邏輯、測(cè)點(diǎn)及系統(tǒng)是否正常。5.2 啟動(dòng)與運(yùn)行取消煙氣旁路后，

18、脫硫煙氣系統(tǒng)成了鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的一部分, 脫硫系統(tǒng)必須與機(jī)組同步啟停, 與設(shè)有旁路的脫硫裝置在啟停操作上有很大的區(qū)別。既要保證主機(jī)順利啟動(dòng), 又要充分考慮到脫硫系統(tǒng)設(shè)備的安全, 盡可能避免煙塵污染吸收塔漿液品質(zhì)。因此在操作上注意以下原則：（1）為避免進(jìn)入FGD裝置的煙氣含塵濃度過(guò)高及燃油未燃盡物含量過(guò)高，在鍋爐啟動(dòng)前，投入靜電除塵器三、四電場(chǎng)整流變運(yùn)行。（2）至少啟動(dòng)一臺(tái)漿液循環(huán)泵正常運(yùn)行后，方可啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)、鍋爐引送風(fēng)機(jī)。（3）機(jī)組投入制粉系統(tǒng)點(diǎn)火后，注意FGD入口煙塵濃度，控制入口煙塵濃度不超過(guò)50mg/Nm3。同時(shí)注意FGD入口煙溫達(dá)到100后，增加啟動(dòng)一臺(tái)漿液循環(huán)泵，控制吸收塔出口煙溫不高于55。（4）機(jī)組并網(wǎng)升負(fù)荷過(guò)程中，根據(jù)運(yùn)行情況投入靜電除塵器一、二電場(chǎng)整流變，控制FGD入口煙塵不高于50mg/Nm3；同時(shí)根據(jù)脫硫效率和吸收塔出口煙溫，適時(shí)投運(yùn)其他漿液循環(huán)泵。（5）在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)階段、密切監(jiān)視脫硫系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，加大對(duì)吸收塔漿液品質(zhì)的化驗(yàn)分析，對(duì)比氯離子和鹽酸不溶物等分析結(jié)果，觀察吸收塔PH值反應(yīng)變化情況等，一旦出現(xiàn)吸