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，分析了取消煙氣旁路對機(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旁路設(shè)計提供借鑒。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)組運行的安全可靠性，國內(nèi)已投運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、脫硫裝置故障停運或臨時檢修時，煙氣可以通過旁路煙道直接排入煙囪，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運行。近年來，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煙氣旁路設(shè)計成為大勢所趨。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脫硫裝置現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)備運行存在哪些影響因素

3、，下面對平海電廠脫硫裝置煙氣系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹：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，通過并列布置的兩臺動葉可調(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、脫硫裝置故障停運或臨時檢修時, 開啟旁路擋板門，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、 取消煙氣旁路對設(shè)備的安全影響取消煙氣旁路的特點是在機(jī)組運行時，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行變化以及鍋爐燃煤條件發(fā)生驟變等情況對脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響；反過來，同樣應(yīng)充分考慮因脫硫系統(tǒng)的不穩(wěn)定運行對主機(jī)穩(wěn)定運行的影響。最終的目的是實現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)互不影響，同步安全穩(wěn)定運行。概括起來的因素是鍋爐故障和脫硫裝置本身故障兩個方面，這兩種故障均對脫硫裝置及鍋爐的安全可靠運行造成威脅。 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、常運行時，機(jī)組排煙溫度快速升高至160以上，煙溫過高時將對吸收塔噴淋層、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)組事故處理爭取時間，同時為保障吸收塔內(nèi)部件的安全。（2）煙塵對脫硫吸收塔漿液系統(tǒng)的污染影響很大，甚至導(dǎo)致吸收塔漿液無法反應(yīng)，最終導(dǎo)致脫硫裝置被迫停運，因此電除塵的安全穩(wěn)定運行尤為重要。目前各電廠基本設(shè)計每臺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，會導(dǎo)致相應(yīng)側(cè)的電除塵整流變?nèi)客顺?，大量的煙塵進(jìn)入吸收塔，機(jī)組將被迫停運。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影響

6、鍋爐的安全運行，甚至導(dǎo)致機(jī)組的停運，這些故障主要包括以下幾個方面：（1）吸收塔漿液循環(huán)泵故障全停將會導(dǎo)致進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度超過防腐內(nèi)襯所能承受的最高值，使脫硫裝置被迫停運，同時機(jī)組被迫停運。（2）石灰石漿液供給系統(tǒng)故障將會導(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，對吸收塔及有關(guān)設(shè)備運行極為不利，必須使機(jī)組降負(fù)荷運行或停運。 （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。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是按照有煙氣旁路進(jìn)行設(shè)計和實施的，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)計中石灰石供漿系統(tǒng)設(shè)置1個石灰石漿液箱存儲供兩臺機(jī)組所需石灰石漿液，且通過各自設(shè)置的石灰石漿液泵分別向兩臺機(jī)組供漿。在供漿系統(tǒng)只設(shè)置1個石灰石漿液箱的情況下，若石灰石漿液箱攪拌器故障等問題將直接影響兩臺機(jī)組脫硫系統(tǒng)石灰石漿液的供應(yīng)，對脫硫裝置的安全可靠運行造成影響。所以需要對石灰石漿液供漿系統(tǒng)進(jìn)行改造，防止設(shè)備故障對供漿造成影響。3.2 取消煙氣旁路后電氣系統(tǒng)可靠性分析原設(shè)計

8、中每臺機(jī)組的脫硫裝置采用6kV單母線不分段接線方式，每臺機(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現(xiàn)自動切換。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)泵同時失電而引起機(jī)組停運。所以必須對現(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。但是在實際

9、運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。所以必須對電除塵段的電源進(jìn)行改造，提高安全可靠性。4 取消煙氣旁路的改造技術(shù)方案通過取消煙氣旁路的設(shè)備安全影響分析，以及對工藝系統(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，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)。為了避免溫度過高的煙氣進(jìn)入脫硫裝置對吸收塔噴淋層、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1套煙氣事故冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場和工期緊迫的情況，該系統(tǒng)未設(shè)計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截面，確保噴淋減溫的均勻性。同時考慮在正常運行時噴嘴的吹掃、防堵措施，因此設(shè)計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，增加一個110m3容積的備用石灰石漿液箱，能滿足兩臺爐100%負(fù)荷下1小時的石灰石漿液耗量。系統(tǒng)連接上將兩臺機(jī)組的石灰石供漿泵分別連接在兩個石灰石漿液箱上實現(xiàn)互為備用，同時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號脫硫供漿管道之間增加聯(lián)絡(luò)管道。使兩臺機(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)計的備用電源自投裝置切換時間一般需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，備用電源自動投入確保兩臺增壓風(fēng)機(jī)和上層的兩臺漿液循環(huán)泵不跳閘，以保障脫硫系統(tǒng)的正常運行，從而保證主機(jī)的運行安全。（2）1、2號機(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現(xiàn)自動切換。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，仍存在母線瞬時掉電造成增壓風(fēng)機(jī)油站停運最后兩臺增壓風(fēng)機(jī)全停的風(fēng)險。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，備自投裝置動作使除塵備用段電源自動投入，監(jiān)盤人員監(jiān)視到母線備用段開關(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)的安全運行。4.3 邏輯的優(yōu)化完善 （1）增加脫硫MFT鍋

14、爐信號取消煙氣旁路后，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)溫度過高時啟動事故噴淋系統(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、FGD入口壓力高于本段煙道最大承受壓力以及2臺增壓風(fēng)機(jī)都跳閘時，都需要及時發(fā)出鍋爐MFT信號。（2）增加鍋爐啟動順控允許條件 取消煙氣旁路設(shè)計后，F(xiàn)GD裝置的啟動順序與有旁路時發(fā)生了巨大的改變。為了保證鍋爐啟動過程中高溫?zé)煔獠粫ξ账r膠造成損壞，脫硫吸收塔漿液循環(huán)系統(tǒng)必須先啟動至少

15、1臺漿液循環(huán)泵。另外，鍋爐啟動吹灰和點火期間煙氣中會有大量的煤灰、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前應(yīng)首先啟動靜電除塵裝置。由于增壓風(fēng)機(jī)與機(jī)組風(fēng)煙道連接一體，故啟動時考慮風(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)實際運用中起到關(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級報警）、凈煙氣溫度高（65,I級報警）、消防水噴淋壓力低（0.5MPa,III級報警）、僅1臺吸收塔漿液循

16、環(huán)泵運行且負(fù)荷100MW（II級）等報警功能。事故消防水噴淋門聯(lián)鎖開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臺漿液循環(huán)泵運行，原煙氣溫度150或循環(huán)泵全停時，原煙氣溫度60。壓縮空氣吹掃門控制實現(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時聯(lián)鎖關(guān)閉壓縮空氣吹掃門。5 取消煙氣旁路的試驗與運行5.1 試驗根據(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)啟動前及運行過程中對相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行試驗：（1）脫硫6KV母線備自投裝置試驗：將一類設(shè)備實際投入運行，然后

17、在上位機(jī)對進(jìn)線電源及備用電源開關(guān)進(jìn)行分閘操作，檢驗備自投裝置切換情況，同時檢驗一類設(shè)備是否保持正常運行。 （2）1、2號機(jī)組脫硫380V保安段電源切換試驗：投運增壓風(fēng)機(jī)油站及相關(guān)設(shè)備，然后對進(jìn)線電源進(jìn)行切換，檢驗電源切換是否正常，增壓風(fēng)機(jī)油站是否繼續(xù)保持正常運行。（3）電除塵備自投裝置試驗：檢查電除塵母線備用進(jìn)線電源開關(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)線電源開關(guān)分閘，檢驗備用進(jìn)線電源開關(guān)是否合閘正常，檢驗備自投試驗動作正常。（4）煙氣事故冷卻水系統(tǒng)試驗：根據(jù)新增的煙氣事故冷卻水系統(tǒng)及相關(guān)測點，進(jìn)行邏輯保護(hù)傳動試驗，檢查邏輯、測點及系統(tǒng)是否正常。5.2 啟動與運行取消煙氣旁路后，

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, 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高及燃油未燃盡物含量過高，在鍋爐啟動前，投入靜電除塵器三、四電場整流變運行。（2）至少啟動一臺漿液循環(huán)泵正常運行后，方可啟動增壓風(fēng)機(jī)、鍋爐引送風(fēng)機(jī)。（3）機(jī)組投入制粉系統(tǒng)點火后，注意FGD入口煙塵濃度，控制入口煙塵濃度不超過50mg/Nm3。同時注意FGD入口煙溫達(dá)到100后，增加啟動一臺漿液循環(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)荷過程中，根據(jù)運行情況投入靜電除塵器一、二電場整流變，控制FGD入口煙塵不高于50mg/Nm3；同時根據(jù)脫硫效率和吸收塔出口煙溫，適時投運其他漿液循環(huán)泵。（5）在鍋爐點火啟動階段、密切監(jiān)視脫硫系統(tǒng)運行參數(shù)，加大對吸收塔漿液品質(zhì)的化驗分析，對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