300 MW機組脫硫系統增容改造

鄧啟福，朱彬志

(國電深能四川華鎣山發電有限公司，四川達州 635214)

0 引言

近年來，由于電煤緊張，各火電廠燃煤管理部門想方設法，采取多種行之有效的途徑，確保電煤供應，保發電保穩定。由于所來煤源種類繁多，這就使得所買入的煤炭和當初設計電廠時提供的煤炭樣品出入很大。而且這些多種途徑買入的煤炭含硫量很高，這樣就造成有些電廠的煙氣排放有時會達不到環保要求，同時也給煤炭摻燒(低硫煤與高硫煤混合、高熱值煤與低熱值煤混合等)帶來困擾。為了徹底解決這一問題，國電深能四川華鎣山發電有限公司決定對該廠2×300 MW機組脫硫系統進行增容改造。

1 設備及系統概況

國電深能四川華鎣山發電有限公司2×300 MW機組現有脫硫系統采用石灰石―石膏濕法(以下簡稱FGD)煙氣脫硫設備。1號機組配置吸收塔1座，3臺循環漿泵，2臺氧化風機，2臺石膏漿排除泵;2號機組配置吸收塔1座，3臺循環漿泵，2臺氧化風機，2臺石膏漿排除泵;公用系統配置為:2臺濕磨機，2臺稱重給料機，2臺埋刮板輸送機，2臺氧化風機，2臺真空皮帶機，1個石灰石漿液箱，1個事故漿液箱，2個濕磨機再循環箱，1個石膏漿液箱。

控制系統采用上海FOXBORO公司的I/A系統，配置為:31、32號機組FGD及其公用系統采用集中控制方式，無遠程IO站，原脫硫工程配置3臺操作員站和1臺工程師站。在脫硫控制室內，運行人員以LCD、鍵盤和鼠標為主要操作手段，實現對31、32號單元脫硫系統及其公用系統正常工況的監視和控制;異常工況的緊急事故處理。

原有脫硫DCS共配置有3對CP，均布置在電控樓電子設備間內。配置有控制柜、電源柜、模件柜、繼電器柜。原有DCS系統各CP的IO點分配方案見表1。

表1 原OCS系統各CP的IO點分配方案表

原控制室布置:電控樓12.83 m層布置有脫硫控制室、工程師室、電子設備間等。控制室內布置有3臺操作員站、1臺工業電視主機、2臺打印機和1面火災報警盤;工程師室布置有1臺工程師站和1臺打印機。電子設備間布置有原工程11面DCS機柜、8面電動門電源柜和1面儀表電源柜。為了FGD的運行安全，煙氣旁路擋板設置了硬手操，按鈕放在操作臺上。

2 改造方案

2.1 工藝流程的改造方案

原脫硫系統包含:吸收劑制備系統、煙道系統、SO2吸收系統、石膏脫水及處置系統、工藝水系統、壓縮空氣系統、漿液排放系統等

本次改造需要改進和增容的有如下幾個系統。

吸收劑制備系統、SO2吸收系統、石膏脫水及處置系統、工藝水系統、工業水系統、壓縮空氣系統、漿液排放系統;水工、暖通、電氣、熱控和施工等所涉及專業的設計;以及同脫硫系統相連的水、氣、漿液等接口的引接。

本次改造主要涉及下列內容。

(1)增設28 t/h出力的濕式球磨機制漿系統一套。增加一個容量為200 m3的石灰石漿液箱和兩臺石灰石供漿泵。

(2)增設50 t/h出力的真空皮帶機1套。增加1個石膏漿液箱及兩臺漿液泵，更換大容量的石膏旋流器及石膏溢流漿液泵。

(3)每個吸收塔新增1個循環泵，新增1層噴淋層，裝在原吸收塔頂噴淋層與除霧器之間的空余空間，噴嘴采用單向下噴方式。更換兩臺大容量的石膏排出泵。

(4)每塔增加1臺大容量的氧化風機，每塔增加兩個上層攪拌器及氧化噴槍。

(5)新增石灰石粉倉1個。增加1個埋刮板輸送機。

2.2 控制系統的改造方案

根據華鎣山電廠脫硫系統DCS目前的配置和使用狀況，以及系統擴容需求，本次DCS系統擴容配置目前FOXBORO公司的MESH系列DCS產品，具體方案如下。

(1)網絡

擴容部分系統網絡采用福克斯波羅公司最新的網狀以太網絡(Mesh Ethernet Network)MESH。新增1臺工程師站(AW70)、1對控制處理器(FCP270)，通過冗余的網絡接口接入網絡，網絡接口設備采用1對冗余的MESH網24口交換機。該MESH網通過1對冗余的地址轉換卡(ATS)和原來的NODEBUS連接，網絡性能大大增強，操作系統界面友好性提高，硬件通用性提高，兼顧了NODEBUS網絡的可用性和MESH網絡的先進行。

(2)工作站

新增1套MESH網下的P92系列(WinXP操作系統)工程師站。配置相應的系統軟件和歷史庫軟件，實現對新增部分設備的組態控制等管理。

(3)控制站及I/O卡件

根據技術要求，配置1對控制站，采用FOXBORO公司最新的FCP270控制器，冗余配置。

I/O卡件根據I/O清單配置，采用FBM200系列卡件(與原系統相同)。根據技改方案I/O清單以及對I/O卡件配置的要求，現場I/O配置如表2。

(4)機柜

根據上述系統設備和I/O點數要求，脫硫控制室和工程師室布置不變，由于系統和設備的增加，電子設備間相應增加1面DCS主機柜，用于安裝新增的網絡設備(MESH交換機)和控制器(FCP270)等、2面模件柜、2面繼電器柜。新增的盤柜布置在電子設備間的備用盤位上。新增的1對ATS卡件安裝在原有CP60的空槽位中。另外，新增各DCS機柜電源接自原有DCS電源柜備用回路。

表2 DCS I/O摘要與配置

(5)擴展性

根據本次擴容改造的需求，本技術協議配置的設備完全可滿足技術要求，并未利用原有的DCS設備。同時，也實現了新增設備的DCS控制軟件與原系統軟件的整合。

2.3 控制系統功能要求

DCS系統主要具備3個功能:數據采集和處理系統(DAS)，模擬量控制系統(MCS)及順序控制系統(SCS)。DCS系統控制的具體范圍主要包括下列系統。

1)數據采集系統(DAS)

數據采集和處理系統(DAS)的基本功能包括:數據采集、數據處理、操作顯示、成組顯示、畫面顯示、棒狀圖顯示、報警顯示、事故順序(SOE)記錄、跳閘一覽表、事故追憶、性能與效率計算和經濟分析、打印制表、屏幕拷貝、歷史數據存儲和檢索等。技改后新增的設備都將納入DCS的DAS系統。

該系統監測的主要參數有以下5點。

(1)FGD裝置工況及工藝系統的運行參數;(2)主輔機的運行狀態;

(3)主要閥門的開關狀態及調節閥門位置信號;

(4)電源及其他需監視的獨立設備的運行狀態;

(5)主要的電氣參數等。

2)主要閉環調節回路(CCS)

石灰石加漿調節。

3)主要順序控制(SCS)功能組

脫硫系統啟動、停止順序控制、除霧器清洗、石灰石制漿系統順序控制、石膏脫水系統順序控制等。技改后，將新增循環漿泵、真空皮帶、石灰石貯運、石灰石漿液制備、氧化空氣等順序功能子組以滿足擴容后的設備監控需要。

4)FGD系統的聯鎖保護

FGD裝置的保護動作條件:FGD進口溫度過高、進口壓力過高、出口壓力過高、增壓風機故障、換熱器故障、循環漿泵投入數量不足等。

技改后，新增閥門、泵和電機等控制對象的聯鎖保護功能都將納入到擴容后的DCS控制系統中。

5)歷史庫

利用舊系統的歷史庫，將新系統中重要的點加入到舊系統的歷史庫中。

3 改造后的效果

在脫硫增容改造工程完成后，經過168 h的連續運行，各設備運轉正常。并在2011年8月13日至16日對31號機組進行了增容改造性能考核試驗，正常運行時脫硫效率達到了99%，綜合脫硫效率(算上升停爐時未投入脫硫系統)達到了92%以上。

［1］GWPB 3－1999，鍋爐大氣污染物排放標準［S］.

［2］GB 13223－2003，火電廠大氣污染物排放標準［S］.

［3］IEC 255－22，量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗［S］.

［4］DL/T 657－1998，火力發電廠模擬量控制系統在線驗收測試規程［S］.

［5］DL/T 658－1998，火力發電廠順序控制系統在線驗收測試規程［S］.

［6］DL/T 659－1998，火力發電廠分散控制系統在線驗收測試規程［S］.