海水脫硫裝置取消煙道旁路的控制系統改造

張海忠

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司,河北唐山 063200）

1 引言

首鋼京唐公司自備電站位于河北省唐山市曹妃甸工業區，是國家十一五規劃內首鋼搬遷工程中最重要的項目之一，設計裝機容量為2×300 MW，脫硫系統采用海水脫硫工藝、一爐一塔一曝氣池單元配置、100%全煙氣處理、脫硫效率不低于95%，海水脫硫技術采用ALSTOM挪威環境控制中心海水脫硫公司提供的設計概念，系統設置有旁路煙道，在事故狀態下，全流量的旁路擋板將立即打開，煙氣經過旁路煙道直接排入大氣以保障吸收塔的設備安全，因此存在排放污染物超標的隱患，京唐公司根據環保要求，對旁路煙道進行了拆除改造。

2 煙道旁路取消前后的運行特性

2.1 海水脫硫工藝流程

煙氣海水脫硫是用海水作為脫硫劑達到脫除煙氣中SO2目的的一種工藝 脫硫系統中的海水采用一次直流的方式吸收煙氣中的 SO2，不需再循環系統，其工藝流程如下圖1所示。

圖1 海水脫硫工藝流程

來自冷凝器的海水一部分進入逆流式填料吸收塔，通過海水分配器將海水均勻地分布到填料表面，原煙氣經吸收塔底部進入吸收塔，與填料層的海水充分接觸，煙氣中 SO2被海水吸收生成亞硫酸根離子 SO32-和氫離子H+,使海水呈酸性，海水中H+濃度的增加，導致該部分海水pH下降成為酸性海水，吸收塔排出的酸性海水依靠重力流入海水恢復系統，這一部分的酸性海水與更多來自冷凝器的新鮮海水(堿性)在混合區中混合，混合后海水的pH值被提高到5左右，并通過曝氣擴散裝置鼓入大量空氣，有效地產生大量細碎的氣泡使海水中的化學耗氧量(COD)及溶解氧(DO)得到恢復，并將亞硫酸根氧化成穩定的硫酸根，通過曝氣還可以使大量 CO2從海水中釋出，有利于酸堿中和作用的進行，消耗更多海水中的H+離子，使海水中的 pH 值得以恢復 并提高到 6.8以上，并使COD、DO等恢復到水質標準的要求，最終把水質合格的海水排回大海。

2.2 煙道旁路取消前后的運行特點

取消煙道旁路前，FGD在正常運行時，旁路閥門處于關閉狀態，運行人員監視各種參數，確?？刂葡到y排放海水的pH值＞6.8，脫硫效率＞95%。

以下三種情況下，需要對運行進行調整或停運。

（1）海水pH值偏低，需匯報值長，調整機組負荷以減少煙氣量，或更換低硫煤種，當pH＜6.8經調整無效，短時間不能恢復時，打開旁路擋板，停運脫硫煙氣系統運行。

（2）煙氣溫度過高，FGD入口煙氣溫度在118～169℃之間，當入口溫度偏高時，打開煙氣旁路擋板，調整煙氣入口擋板，減少進入脫硫系統的煙氣量，若旁路擋板已全開，吸收塔入口溫度達到190℃時，需停運FGD煙氣系統。

（3）煙氣濃度超標時，除塵器停運或其其它故障導致煙氣含塵量濃度超標，段時間無法恢復時，必須停止FGD運行。

圖2 改造前控制流程示意圖

圖3 改造后控制流程示意圖

取消旁路煙道的改造如上圖所示，圖2為改造前示意圖，圖3為改造后示意圖，將旁路擋板門、原煙氣擋板門、凈煙氣擋板門全部取消，在FGD原煙氣入口新增事故噴淋裝置，事故噴淋水取自廠用消防水管路，并新設減溫水電動閥門一臺。

取消煙道旁路后，煙氣必須全部通過FGD系統，在上面三種情況下，都無法繞過吸收塔走旁路進入煙囪排放，原煙氣超溫時，直接通過設置在入口的噴淋裝置進行噴水減溫，保證吸收塔內填料安全，運行方式有很了很大的變化，因此脫硫系統的控制策略和保護邏輯就必須進行相應調整，以滿足新的工藝要求。

3 控制系統的改造

控制系統系統改造首先將原來的設備進行拆除，并將相應的程序刪除，然后安裝新增設備、敷設新路及打點調試，根據運行方式變化對控制邏輯進行變更，最后對FGD的保護邏輯及與主控系統的連鎖信號進行了調整。

控制系統中關于旁路擋板門、原煙氣擋板門、凈煙氣擋板門相關的控制邏輯和SOE等信息全部刪除，包括原來送至主控系統的煙氣擋板狀態信號。在FGD煙氣入口處新增兩支熱電阻，與原先的一個溫度測點形成冗余配置，保護邏輯中所采用的原煙氣溫度信號均改為3取2的原則，確保溫度測量的可靠準確。新增減溫水電動門，程序中組態其開關指令和狀態；新增減溫水壓力變送器一臺，用于檢測減溫水管道壓力變化，新增信號完成通道選擇和畫面組態。

3.1 急冷水系統控制邏輯

急冷水系統是本次改造新增的安全保障系統，在吸收塔入口煙氣溫度超溫時，用于緊急噴淋減溫，對FGD系統的安全運行有至關重要的作用，其控制邏輯必須考慮周全。

急冷水系統包括配套管路，減溫水電動門和急冷水壓力檢測元件，急冷水壓力檢測元件采用的羅斯蒙特壓力變送器，而其關鍵設備就是新增設的減溫水電動門，作為系統的執行機構，所選用的設備要求響應快、可靠性高，其控制邏輯如圖4所示。

3.2 保護邏輯

取消旁路煙道之后，FGD成為鍋爐風煙系統的一個組成部分，其運行狀態和連鎖保護與鍋爐關系更為密切，針對運行方式的調整，FGD側和鍋爐側的相關保護需進行重新設計和調試。

FGD側需引入鍋爐MFT信號、A/B引風機運行狀態信號、并向鍋爐發送降負荷或停機請求指令。

鍋爐側需新增MFT觸發條件“FGD請求停機”、“FGD請求降負荷”，并向FGD發送MFT動作狀態、A/B引風機運行狀態。

FGD請求鍋爐降負荷運行和觸發鍋爐MFT的保護邏輯見圖5所示

圖4 減溫水電動門控制邏輯圖

圖5 FGD與鍋爐MFT保護連鎖邏輯圖

4 小結

海水脫硫系統取消旁路煙道后，其運行狀態對主機系統的影響較大，事故狀態下，為保護吸收塔需主機跳閘停爐，因此，脫硫控制系統的改造必須和主機系統同時進行，并進行重新調試。同時公用系統的安全性直接影響脫硫系統的投運，必須提高脫硫系統維護要求，做好設備備品備件工作；提高運行人員技術水平，加強運行管理。

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