南陽鴨河口發電有限責任公司350MW機組FGD裝置安全技術問題優化

摘 要：FGD裝置煙氣系統是發電機組與脫硫系統的接口部分，而煙氣系統的重要節點設備是旁路擋板門與增壓風機，旁路擋板門與增壓風機將直接對主機安全運行造成影響，本文圍繞旁路擋板門與增壓風機對火力發電廠的安全性進行分析，既不能讓FGD保護誤動作旁路擋板門打開影響脫硫達標率，又不能使旁路擋板門拒動影響機組安全，從中找出薄弱的環節，并針對性的加以優化改進，以達到燃煤電廠主機與脫硫裝置共同連續安全經濟運行的目的。

關鍵詞：FGD裝置 旁路擋板 優化改進 安全經濟運行

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0113-02

南陽鴨河口發電有限責任公司2×350 MW燃煤發電機組于1994年12月開工建設，于1998年5月和12月分別投入商業運行，2001年4月通過了國家環保總局組織的建設項目環保設施驗收。2007年依據國家環境保護總局環[2004]378號文對兩臺機組加裝脫硫設施，脫硫設施由中機新能源開發公司總承包建設，采用目前世界上技術最為成熟、應用業績最多的石灰石-石膏脫硫工藝（一爐一塔脫硫裝置），于2008年6月投入運行，2008年8月通過河南省環保局組織的建設項目環保設施驗收。

1 現狀調查

南陽鴨河口發電有限責任公司2×350 MW燃煤發電機組采用石灰石-石膏濕法脫硫技術的煙氣脫硫裝置主要由包括鍋爐煙氣系統、增壓風機、石灰石卸料和貯存系統、石灰石漿液制備系統、吸收塔、氧化空氣系統、過濾液水及工藝水系統、吸收塔排水坑及事故漿液箱、石膏旋流站與廢水旋流站、真空皮帶機和廢水處理系統等組成。其中煙氣系統是發電機組與脫硫系統的接口部分，而煙氣系統的重要節點設備是旁路擋板門與增壓風機，上述設備的運行狀態將直接對主機安全運行造成影響。在目前國內已建或在建的大多火力電廠中均設有旁路擋板門，旁路擋板門的設計為整套發電機組提供了更靈活的運行方式，如：在建過程中，即使脫硫工程工期不與主體工程同步也不會影響機組發電；不會因FGD故障或檢修影響發電機組運行；當鍋爐側粉塵、煙溫超標等異常工況下可打開旁路擋板門運行，確保FGD安全。

為貫徹落實國務院節能減排工作部署，提高脫硫裝置投運率，控制SO2排放量，保護環境，國家發展和改革委員會，國家環保總局于2007年6月11日聯合發布了《燃煤發電機組脫硫電價及脫硫設施運行管理辦法（試行）》，《辦法》從脫硫設施建設安裝、在線監測、脫硫電價、運行監管、脫硫產業化等方面提出了全面、系統的措施。因此必須關閉FGD煙氣旁路擋板運行。

南陽鴨河口發電有限責任公司2×350 MW燃煤發電機組煙氣系統主要由煙道、旁路擋板門、增壓風機、原煙氣擋板門及凈煙氣擋板門組成，旁路擋板門一分為二為上下結構，旁路擋板門葉片由雙驅動執行機構驅動，其系統流程如圖1。

查看DCS組態，可知FGD保護將因下列任一條件而自動啟動而打開旁路擋板。

（1）三臺吸收塔漿液循環泵同時出故障。

（2）FGD入口原煙氣溫度>最高溫度180 ℃并延時15分鐘。

（3）FGD正常運行時入口原煙氣擋板未打開或出口凈煙氣擋板未打開。

（4）增壓風機停運。

（5）增壓風機入口壓力“過高”（600 Pa）或 “過低”（-1000 Pa）。

（6）四臺吸收塔攪拌器緊靠的兩臺停止或四臺吸收塔攪拌器有三臺或四臺停止。

（7）鍋爐MFT。

（8）原煙氣煙塵高含量超過300 mg/Nm3。

（9）鍋爐負荷低于35%BMCR。

而增壓風機保護將因下列任一條件而自動啟動觸發FGD。

（1）兩個軸承振動任一達到跳閘值。

（2）增壓風機電機定子溫度（6個）和增壓風機軸承溫度（6個）任一溫度高。

（3）潤滑油壓低低。

（4）油位低低。

（5）風機啟動70 s后兩個煙氣進口檔板全未開。

（6）增壓風機失速>5000 Pa 120 s。

（7）冷卻風機全停。

（8）FGD保護動作。

由此可見，影響增壓風機跳閘的條件有8個，而觸發FGD保護條件能達到16個，而FGD保護一動作須立即連鎖打開旁路擋板，若保護經常誤動作旁路擋板經常打開務必影響脫硫達標率，尤其是旁路擋板實行鉛封后，每次打開需向環保部門申請重新鉛封，手續極其繁瑣。而若旁路擋板若不能及時打開，務必影響機組的運行以致鍋爐保護動作而使機組停運。另外脫硫系統旁路煙氣擋板采用的是EMG DIM500執行器，就地手輪與執行器傳動機構變比較大，電動打開擋板只需20 s，而手動操作1分鐘只能打開2%，全開差不多需要一個小時，一旦發生兩個執行器同時失電、控制板故障、過力矩等特惡劣異常情況，不能就地手動及時打開一個旁路擋板，嚴重威脅機組穩定、安全運行。

2 優化方案

2.1 結合實際優化FGD保護

（1）對進出口煙氣擋板任一未打開這一條件進行優化，因進、出口擋板開均為電動執行器單點開信號，任一信號誤動如接線松動均會造成系統誤跳，可將增壓風機進口擋板開信號并上增壓風機進口壓力<-600 Pa條件；將增壓風機出口擋板開信號并上增壓風機進口壓力>500 Pa（壓力信號采用增壓風機進口壓力三個測點取中值）；運行中，進、出口煙氣擋板開信號丟失時發出報警信號。

（2）對增壓風機兩個軸承振動任一達到跳閘值進行優化，因增壓風機任一振動信號誤動均會造成保護誤動。邏輯修改為當增壓風機一個振動達到跳閘值，同時另一個達到報警值時，延時3 s增壓風機跳閘，這樣避免單點誤動。

（3）取消增壓風機油站油位低低保護條件，因油站油位低低信號不可靠且為單點跳閘條件，易造成增壓風機保護誤動，改為報警，保護由油壓低低實現。

（4）增壓風機電機定子溫度（6個）和增壓風機軸承溫度（6個）任一溫度高跳增壓風機邏輯不合理容易誤動，修改為六取二跳增壓風機。

（5）增壓風機失速開關報警跳閘邏輯經查閱廠家資料及咨詢廠家，可只做報警不做保護。

（6）原煙氣煙塵高跳閘條件意義不大，一是煙塵測量受煤質影響很大經常超過300 mg/Nm3，二是煙塵若真是長時間高可匯報相關人員采取措施無效后手動退出FGD裝置。

（7）增壓風機動葉投入自動控制時，其設置的控制器輸出上、下極限設為30%～90%，但在實際運行中，機組負荷在50%時，動葉開度也就在30%波動，這時自動控制已切為手動，給運行人員帶來很大的麻煩，往往造成出現手動操作失誤而使壓力保護動作，根據風機特性將上、下極限設為15%～90%可大大提高自動的投入時間而避免保護誤動。

（8）對壓力取樣裝置定期維護，因為原煙氣中夾帶有一定的灰塵，可能會堵塞增壓風機入口壓力測量裝置取樣孔，影響調節品質，每次機組停運檢修時對管路吹掃。

2.2 提高旁路擋板門執行器的可靠性和可操作性

（1）根據經驗增壓風機跳閘只要原凈煙氣擋板門及增壓風機導葉在開位，煙氣仍能通過一部分，即使旁路擋板門當時未連鎖及時打開，之后只要盡快打開旁路擋板仍能防止機組停機，考慮發生兩個執行器同時失電、控制板故障、過力矩等特惡劣異常情況仍能較快的速度打開一個旁路擋板，因此需對執行器進行改造，以便其在失去動力的情況依靠手輪驅動或外加動力迅速打開旁路擋板防止發生停機事故。

（2）加強對旁路擋板門事故緊急快開按鈕的維護，快開按鈕獨立于DCS（分散控制）系統，直接與執行機構連接，可防止DCS故障情況下，無法及時打開旁路擋板門。

（3）定期對旁路擋板門定期進行試驗，但經常開啟擋板會出現擋板關不嚴密的現象而影響脫硫效率，因此不能太頻繁，但每月需對其進行一次活動試驗以驗證路擋板門是否能正常動作。

3 實施

方案確定后，經領導批準后，利用#1、2機組檢修的機會，按照邏輯優化方案對#1、2機FGD保護、增壓風機保護進行了修改。在檢修的同時對旁路擋板門事故緊急快開按鈕和壓力測點取樣管路做了重點檢查。

另外通過招標采購，最終選用常州蘭陵閥門控制公司的SMART執行器，可以和原有EMG執行器減速機匹配使用，并且此執行器可對開、關、緊急各功能能分別設置運行速度，對#1、2機下部旁路煙氣擋板執行器進行了更換。

4 結論

#1、2機FGD裝置保護優化后，避免了如#2機增壓風機因定子線圈溫度松動而跳閘退出脫硫的問題，大大降低保護誤動的可能性，提高脫硫系統達標率。執行器更換后，旁路煙氣擋板電動開關時間與改造前不超5 s，手動開關時間比改造前縮短大大縮短，能控制在10 min內，并且能在失去動力的情況依靠電鉆帶動，兩分鐘就可以打開旁路煙氣擋板，實施效果良好。

參考文獻

[1]王維儉.電氣主設備繼電保護原理和應用[M].北京：中國電力出版社，1996.

[2]許繼發變組保護技術說明書[S].2006.

[3]電力系統繼電保護技術問答[M].2版.北京：中國電力出版社，2002.