脫硫系統(tǒng)超低改造電氣設備電源優(yōu)化研究

摘 要：由于國家環(huán)保部大氣污染排放標準越來越嚴，對燃煤發(fā)電廠污染物濃度排放標準值越來越低，尤其是東部地區(qū)。因此，許多燃煤電廠不得不進行超低排放改造。超低改造電氣系統(tǒng)，針對原脫硫系統(tǒng)主接線，提出電氣電源優(yōu)化設計方案，以及解決原系統(tǒng)越級跳閘、低壓設備掉閘等問題，確定合理的電氣接線方案。

關鍵詞：脫硫系統(tǒng)；超低改造；電源優(yōu)化設計；電氣設備

1 概述

隨著我國政府逐年提高的環(huán)境保護要求，國家環(huán)保部門以及能源局，在大氣污染物排放標準的基礎上，提出了超低排放的要求。大唐集團以及所屬燃煤電廠，為滿足國家污染物排放標準值要求，尤其是東部許多燃煤電廠對脫硫脫硝系統(tǒng)進行超低排放改造工作。而其中的電氣系統(tǒng)安全可靠性仍然是一項重要的工作[1]。電氣設備電源優(yōu)化設計的基本原則是經濟適用性電氣設計。

2 脫硫系統(tǒng)超低改造前電氣設備電源分析

2.1 脫硫超低改造前電氣設備故障原因

脫硫系統(tǒng)電氣設備由于環(huán)境和設備本身質量等因素，具有極高的故障率，容易引起越級跳閘故障，必須值得足夠重視，其原因主要有以下幾個方面內容[2]。

（1）脫硫系統(tǒng)泵機械卡澀、漏漿液等原因致使電機接地，造成電機電流增大，開關正確動作并跳閘。

（2）開關無零序保護，兩種空氣開關均無漏電保護。電氣設備電源發(fā)生故障時，不完善的開關防跳回路，電氣設備過載電流增大，造成脫硫保安段內失電，致使電源開關接地保護動作多次強行送電。開關動作正確時，接地短路故障并跳閘。

（3）無防跳回路多次合閘至故障點，使進線開關及備用開關輔助保護，攪拌器電機燒毀接地，裝置接地保護動作跳閘。吸收塔攪拌器投聯鎖，液位高于3.5m時攪拌器自動發(fā)啟動指令。強行合閘是造成脫硫保安段跳閘，熱工分布式控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)合閘信號。

2.2 脫硫系統(tǒng)電氣設備電源現存在問題

脫硫配電間運行管理存在漏洞，造成備用抽屜開關拆除。電氣設備電源發(fā)生故障時，隨意更改保護定值，保護功能隨意退出[3]。電氣設備過熱燒毀或越級跳閘，成裝置產生負序電流，定值歸繼電保護計算，使用直流電源保護器，交流電源供電屬于繼電保護裝置范疇，脫硫配電間保護器電流互感器極性接反，脫硫系統(tǒng)電氣設備電源存在問題如下。

（1）熱工邏輯問題。向故障設備發(fā)合閘指令，投入聯鎖后自動信號進行自保持，熱工邏輯中不能將事故，攪拌器等設備發(fā)生故障。

（2）定值整定存在問題。造成脫硫系統(tǒng)電氣設備拒動，現場執(zhí)行較為混亂，定值無法按定值單執(zhí)行，按照定值執(zhí)行比較容易，繼電保護計算定值接地、過熱和過流等功能。

因此，脫硫脫硝各工藝泵與電源開關的時間配合，控制柜配置空開及熱繼電器，攪拌器設備過流保護定值偏大，熱繼電器及空開不能對接地故障進行有效保護，保護配置不完善或配合時間存在，脫硫系統(tǒng)電氣電源開關未配置保護，電流互感器斷線監(jiān)視接地保護，測控裝置合跳閘回路斷線，短延時脫扣及瞬時脫扣保護，開關自身帶的智能脫扣器。

2.3 脫硫超低改造電氣設備電源主接線設計原則

脫硫系統(tǒng)電氣設備電源是脫硫的重要組成部分，方便操作和維護，節(jié)省投資起重要作用。保證脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，都源于合理的電氣主接線設計[4]。伴隨著脫硫系統(tǒng)電氣設備電源工藝改進，比較關鍵技術的經濟性，確定本文最適合脫硫系統(tǒng)電氣設備電源主接線方案。衡量脫硫系統(tǒng)電氣設備電源主接線是否合理，主要采用以下設計原則。

（1）經濟性。整個超低改造電氣系統(tǒng)本著經濟性原則，在滿足排放要求的情況小，盡量不更換高壓廠用變，減少電廠投資。另外，在設計上，具有消耗比較少的電能損耗，設備占用的空間非常小，盡量簡潔的二次接線，設備造價近一步降低，短路水平得到有效遏制。由于力求簡單的接線需求，可以有效節(jié)省設備運行。

（2）靈活性。盡量考慮運行檢修方便。

（3）可靠性。設備檢修時對系統(tǒng)供電影響最小，盡量避免發(fā)電廠廠用電全停的可能，避免重要設備在一段負荷上，滿足對電力質量的要求，保證重要負荷供電可靠。

3 脫硫系統(tǒng)超低改造

3.1 脫硫系統(tǒng)超低改造及電氣基本方案

通過脫硫系統(tǒng)超低排放改造，脫硫裝置在鍋爐（Boiler maximum continuous rating，BMCR）工況條件下，不超過28mg/Nm3凈煙氣中的SO2含量（含有6%氧氣，標態(tài)且干基），不小于99.2%脫硫效率，濃度3000mg/Nm3的原煙氣設計SO2（含有6%氧氣，標態(tài)且干基）。不超過5mg/Nm3凈煙氣中的固態(tài)顆粒物含量（含有6%氧氣，標態(tài)且干基），含量為30mg/Nm3原煙氣中固態(tài)顆粒物（含有6%氧氣，標態(tài)且干基）。脫硫系統(tǒng)超低排放改造基本方案主要包括以下幾個方面的內容。

（1）加裝氣液再平衡均流器，位于吸收塔底層噴淋下部。

（2）采用300%高覆蓋率的高效噴嘴，且具有小流量，噴淋裝置重新布置，針對下三層噴淋母管、支管、噴嘴及時更換，保留原有的漿液循環(huán)泵，增加一臺漿液循環(huán)泵。

（3）防止煙氣走旁路，適當位置設置1層煙氣分布環(huán)板，位于吸收塔下部三層噴淋。

（4）原除霧器改造為一層管式+三層屋脊式高效除塵除霧裝置，拆除吸收塔原除霧裝置。

（5）脫硝系統(tǒng)增加一層催化劑。

（6）脫硝系統(tǒng)增加一路尿素溶液供應系統(tǒng)。

（7）改造完成后系統(tǒng)總阻力增加不超過950Pa，限制在改造范圍之內。

電氣改造方案：

（1）考慮到高廠變容量允許的范圍內，增加漿液循環(huán)泵的容量。

（2）改造相應的6KV開關柜，同時更換綜合保護裝置，修訂保護定值。

（3）改造電氣通訊裝置，將電流、電量等信號，送至DCS。

（4）改造脫硝380v供電，增加聲波吹灰器等用電負荷。

（5）改造前脫硫脫硝系統(tǒng)電氣存在問題整改，改造。

（6）修改脫硫脫硝系統(tǒng)DCS中部分保護邏輯。

3.2 脫硫系統(tǒng)超低改造前后效果分析

脫硫系統(tǒng)超低改造前后性能參數如表1所示。

超低改造后，電廠按照《關于做好煤電機組達到燃機排放水平環(huán)保改造示范項目評估監(jiān)測工作的通知》（環(huán)辦[2015] 60號）有關規(guī)定，委托第三方機構對改造效果進行測試，試驗結果符合環(huán)保要求。試驗結果如表2所示。

由以上可以看出，煙氣污染物排放濃度均低于污染物超低排放限值的要求，發(fā)生在不同煤質條件，不同工況負荷情況。超低排放改造后，排放標準SO2執(zhí)行≤35mg/m，經常出現凈煙氣SO2瞬間跳變超標的情況，脫硫系統(tǒng)在運行過程主要表象跳變不規(guī)律，跳變持續(xù)時間短則十幾秒，跳變幅度有大有小，長則一兩分鐘?？稍斐尚r均值超標情況出現，稍有不甚給運行人員造成比較大的麻煩。集中釋放出來分解形成SO2和水，形成煙氣分析儀表SO2數據的異常數據高峰，濕煙氣中SO2經歷冷凝——積累——釋放的一個過程，待蒸發(fā)完后，數據可恢復原數值。

4 結束語

脫硫系統(tǒng)超低改造后，滿足特別排放限值的要求，各項污染物指標均能保持固定值范圍內，運行過程加強分析各項污染物排放指標的異常情況，注意將各自獨立脫除凈化系統(tǒng)相融合，最大限度發(fā)揮煙氣協同治理技術的優(yōu)勢，實現單一污染物在多個系統(tǒng)同時脫除。電氣系統(tǒng)改造，本著經濟可靠原則，進行設計優(yōu)化，保證超低改造后脫硫脫硝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]朱衛(wèi).火力發(fā)電廠煙氣脫硫電氣系統(tǒng)設計[J].新疆電力，2010（02）.

[2]靳達，張國慶，李增枝，等.燃煤電廠無旁路煙氣脫硫系統(tǒng)的設計與調試[J].電力科技與環(huán)保，2011（4）.

[3]郭偉.大型火力發(fā)電廠煙氣脫硫電氣系統(tǒng)設計[J].華電技術，2012（1）.

[4]陳道江.大型火力發(fā)電廠煙氣脫硫電氣系統(tǒng)設計[J].湖北電力，2010（3）.

[5]王錫強.火力發(fā)電廠煙氣脫硫電氣系統(tǒng)設計探討[J].黑龍江科技信息，2010（02）.

作者簡介：郭行義（1974，03-），男，漢族，安徽省潁上市，本科，大唐環(huán)境產業(yè)集團股份有限公司馬鞍山項目部，助工，設備主管。