660 MW空冷機組取消脫硫旁路運行方案分析與實施

李 勇，楊 杰，計文君

(1.河北國華定洲發電有限責任公司,河北 保定 073000；2.河北省電力研究院 石家莊 050021)

1 概述

河北國華定洲發電有限責任公司(簡稱“定洲電廠”) 二期工程建設有2臺660 MW超臨界直接空冷機組(3號、4號機組)，2臺機組同步建設全煙氣脫硫裝置，3號機組同步建設煙氣脫硝裝置，4號機組預留煙氣脫硝裝置，該工程采用中水系統供水。脫硫旁路系統主要由脫硫進、出口擋板、旁路擋板、密封風機、電加熱器等構成。在工程建設中，為積極響應國家環保政策，采用石灰石-石膏法煙氣脫硫技術，施工期間取消脫硫旁路，確保了煙氣全過程通過脫硫裝置。

目前，國內脫硫機組運行主要采用2種方式：引風機和增壓風機合并，取消或者保留旁路；引風機、增壓風機串聯布置，保留旁路擋板。 定洲電廠二期工程采取引風機、增壓風機串聯布置，取消旁路擋板的方案，具體情況：爐膛中產生的煙氣經過后煙井，通過煙道進入空氣預熱器煙氣倉，在預熱器中利用煙氣余熱使一、二次風得到預熱。從空氣預熱器出來的煙氣通過(雙室四電場)靜電除塵器、引風機(靜葉可調)進入脫硫增壓風機(動葉可調)、吸收塔(取消在事故情況下走旁路，直排煙囪)，最后排往煙囪。

2 脫硫旁路取消后存在的問題

2.1 基建調試

a. 機組在吹管前，脫硫機組具備通煙氣條件，施工單位需調整施工工序，確保脫硫與機組同步試運行。在點火、極低負荷、電除塵器故障和第1次吹灰等階段，大量未燃盡的碳、煤焦油、粉煤灰和有機氣體進入吸收塔，造成吸收塔漿液品質惡化，脫硫效率降低。

b. 煙氣只有通過FGD處理后才能外排，在FGD故障停運或臨時檢修時主機將同步停運。

2.2 系統運行

a. 在鍋爐啟動和事故狀態下，會造成進入脫硫吸收塔的煙氣超溫，導致吸收塔內襯膠及部件損壞或引發火災事故。

b. 引風機與增壓風機串聯運行，引風機與增壓風機需同時啟動，在機組剛啟動或不穩定工況下，需考慮超壓問題，需要引風機、增壓風機廠家對其選型的匹配性進行核實。

c. 脫硫供漿系統設備石灰石漿液箱其附屬攪拌器均無備用，如發生故障，需2臺機組同時停運才能檢修，影響供漿系統可靠性。

d. 取消旁路擋板后，需要對煙道進行永久封堵，并做好防腐。

e. 擋板密封風機已不需要運行，原有的進出口擋板、旁路擋板的密封接口需要進行封堵。

2.3 控制邏輯

取消脫硫旁路擋板，缺少了事故工況下煙氣直接進入煙囪的這重保護，為保證爐膛、煙道及吸收塔的安全，需要實現增壓風機與送、引風機的自動聯調，對增壓風機自動調節提出了更高、更嚴格的要求，同時，在增壓風機故障、煙氣超溫、鍋爐MFT、RB等異常工況下增壓風機和送引風機如何動作來保證爐膛及吸收塔的安全也需要詳盡考慮。

3 處理措施

3.1 基建調試措施

a. 脫硫系統的調試工作提前進行,鍋爐風機單體試運行時，增壓風機也需要同步完成，否則鍋爐風機送出的空氣沒有排至煙囪的通路。鍋爐進行冷風動力場試驗時，增壓風機與鍋爐送、引風系統配合啟動，并根據試驗要求進行出力調節。此時，脫硫系統增壓風機配套潤滑油站、液壓油站應具備運行條件，必須停止脫硫系統煙道和吸收塔內工作，并對其進行封閉。鍋爐冷風動力場試驗完成后，馬上進行脫硫系統的冷態通風試驗，吸收塔完成注水至工作液位，漿液循環泵啟動建立阻力場，脫硫系統較原工期提前約2月具備冷態通風試運條件。

b. 脫硫煙風系統和吸收塔漿液系統要完整投入運行。進行機組蒸汽吹管時，脫硫系統必須投入使用的子系統和關鍵設備包括：煙風系統、石灰石卸料系統、石灰石漿液制備和供應系統、吸收塔漿液循環泵系統、吸收塔pH計和密度計。同時，吸收塔排出系統和事故漿液箱系統也應投入備用。啟動吸收塔系統的漿液循環泵(啟動2臺，備用1臺)，以降低進入吸收塔的煙氣溫度，防止高溫燒毀塔內設施。

c. 調整風煙系統啟動順序。啟動順序為開啟單側送引風機煙道，送引風機開度至100%，另一側煙道關閉，啟動增壓風機，啟動時增壓風機動葉關閉，穩定運行10 min后啟動煙道關閉側送、引風機，同時同步調整增壓風機、送風機、引風機導葉開度，維持增壓風機入口壓力和爐膛壓力穩定。10 min后啟動送、引風機，同時調整各風機動葉開度至穩定。啟動完成后，增壓風機投入自動運行。

d. 取消旁路后，增加3個脫硫系統故障要求鍋爐掉閘的條件:增壓風機停運引起鍋爐MFT，并停送、引風機，增壓風機停運后，鍋爐煙氣排放失去通路，因此必須使鍋爐發MFT，同時，為防止增壓風機潤滑系統故障引起增壓風機掉閘，繼續運行送、引風機將造成增壓風機軸承磨損，所以鍋爐MFT同時必須停運送、引風機；漿液循環泵全停后，無法對鍋爐送出的高溫煙氣降溫，會燒毀塔內除霧器、防腐內襯，因此漿液循環泵全停，鍋爐必須MFT，并停運送、引風機和增壓風機；進入脫硫系統的煙氣溫度較高，會出現高值報警，為保護吸收塔內設施不被高溫煙氣損壞，延時后鍋爐發MFT并停運各種風機。

3.2 系統運行措施

a. 取消脫硫旁路后，為防止因煙氣超溫造成吸收塔內襯膠及部件損壞或引發火災事故，每臺吸收塔入口設置兩級減溫水裝置，每級減溫水共設40個噴嘴，噴淋直徑為2 m，每個噴嘴流量為7.5 m3/h、入口壓力為0.05 MPa，水源主要為工藝水和消防水。

b. 經引風機廠家和增壓風機廠家核實，引風機與增壓風機不存在不匹配的問題，主要需通過調節增壓風機入口壓力使其穩定在設計壓力下，以實現引風機與增壓風機平衡運行。

c. 為提高供漿系統的可靠性，用事故漿液箱作為臨時備用石灰石漿液箱。

d. 在脫硫旁路擋板門前后用堵板進行全封閉，并對靠煙囪側堵板進行防腐。

e. 將進口擋板、出口擋板及旁路擋板密封風系統取消，密封風接口用盲板進行封堵，加熱器及密封風機退出運行，節約電能。

3.3 控制邏輯調整

a. 增壓風機跳閘與鍋爐MFT連鎖。增壓風機跳閘后，發MFT信號，同時跳送風機和引風機(送引風機跳閘主要是考慮如果增壓風機軸承由于溫度高跳閘后，送引風機不跳閘，則增壓風機會被動的轉動，有可能造成軸承的損壞)。鍋爐MFT條件“增壓風機跳閘”使用“增壓風機停運”信號，分3路由脫硫DCS送主機DCS，主機DCS作3選2然后取非。

b. 3臺吸收塔漿液循環泵與鍋爐MFT連鎖。3臺吸收塔漿液循環泵均停后，發鍋爐MFT信號。“3臺吸收塔漿液循環泵均停”采用“任意1臺漿液循環泵運行”信號分3路送主機DCS，主機DCS作3取2，取“非”后作為MFT的條件

c.脫硫入口煙氣溫度與鍋爐MFT連鎖。“FGD入口煙氣溫度大于160℃(延時20min)MFT”與“FGD入口煙氣溫度大于180℃鍋爐MFT”作“或”后以開關量信號分三路送主機DCS，主機DCS作3選2。FGD入口煙溫大于160℃開啟吸收塔入口煙氣減溫水閥，降低煙氣溫度。此保護主要防止因煙氣超溫造成吸收塔內襯膠及部件損壞或引發火災事故。

d. “送風機動葉開度指令”信號分3路送脫硫DCS，作為增壓風機動葉自動調節的前饋。

e. 送風機RB動作后，發5 s脈沖，增壓風機動葉增加5%開度，切除自動調節。主要是為防止送風機在RB動作后，引風機會迅速的關靜葉以調節爐膛負壓，而當另1臺送風機將出力增加后，爐膛壓力又會迅速的上升，造成高值MFT動作。

f. 增壓風機閉環調節以增壓風機入口壓力為調節對象，以送風機動葉開度指令為增壓風機動葉前饋。

4 處理效果

經過實踐，取消旁路后，能完全杜絕原煙氣的泄漏，從而提高脫硫效率。在3、4號機組滿負荷性能試驗中，標準狀況下煙氣流量達到2 340 000 m3/h，入口SO2質量濃度達到1 097 mg/m3時，脫硫效率仍然能保證超過設計值95%。

5 結束語

定洲電廠二期工程率先在國內實現了660 MW大型機組在保留增壓風機情況下，取消脫硫旁路的運行方案。該方案的實施可以保證脫硫裝置正常運行，不會影響主機運行，截至2011年10月22日3號機組脫硫與主機安全運行779天，4號機組脫硫與主機安全運行669天。為今后脫硫系統的設計、建設和運行標準的制定提供了理論依據；對于現階段已經運行或者正在實施的FGD工程，如果環保要求進一步提高，該方案可為其提供借鑒；為如何提高系統配置、設備余量、脫硫可靠性等脫硫設計規程的編寫提供參考。