660 MW空冷機(jī)組取消脫硫旁路運(yùn)行方案分析與實(shí)施

李 勇，楊 杰，計(jì)文君

(1.河北國(guó)華定洲發(fā)電有限責(zé)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(guó)華定洲發(fā)電有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“定洲電廠(chǎng)”) 二期工程建設(shè)有2臺(tái)660 MW超臨界直接空冷機(jī)組(3號(hào)、4號(hào)機(jī)組)，2臺(tái)機(jī)組同步建設(shè)全煙氣脫硫裝置，3號(hào)機(jī)組同步建設(shè)煙氣脫硝裝置，4號(hào)機(jī)組預(yù)留煙氣脫硝裝置，該工程采用中水系統(tǒng)供水。脫硫旁路系統(tǒng)主要由脫硫進(jìn)、出口擋板、旁路擋板、密封風(fēng)機(jī)、電加熱器等構(gòu)成。在工程建設(shè)中，為積極響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，采用石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)，施工期間取消脫硫旁路，確保了煙氣全過(guò)程通過(guò)脫硫裝置。

目前，國(guó)內(nèi)脫硫機(jī)組運(yùn)行主要采用2種方式：引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)合并，取消或者保留旁路；引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置，保留旁路擋板。 定洲電廠(chǎng)二期工程采取引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置，取消旁路擋板的方案，具體情況：爐膛中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)后煙井，通過(guò)煙道進(jìn)入空氣預(yù)熱器煙氣倉(cāng)，在預(yù)熱器中利用煙氣余熱使一、二次風(fēng)得到預(yù)熱。從空氣預(yù)熱器出來(lái)的煙氣通過(guò)(雙室四電場(chǎng))靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)(靜葉可調(diào))進(jìn)入脫硫增壓風(fēng)機(jī)(動(dòng)葉可調(diào))、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(wèn)題

2.1 基建調(diào)試

a. 機(jī)組在吹管前，脫硫機(jī)組具備通煙氣條件，施工單位需調(diào)整施工工序，確保脫硫與機(jī)組同步試運(yùn)行。在點(diǎn)火、極低負(fù)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(jī)氣體進(jìn)入吸收塔，造成吸收塔漿液品質(zhì)惡化，脫硫效率降低。

b. 煙氣只有通過(guò)FGD處理后才能外排，在FGD故障停運(yùn)或臨時(shí)檢修時(shí)主機(jī)將同步停運(yùn)。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行

a. 在鍋爐啟動(dòng)和事故狀態(tài)下，會(huì)造成進(jìn)入脫硫吸收塔的煙氣超溫，導(dǎo)致吸收塔內(nèi)襯膠及部件損壞或引發(fā)火災(zāi)事故。

b. 引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)需同時(shí)啟動(dòng)，在機(jī)組剛啟動(dòng)或不穩(wěn)定工況下，需考慮超壓?jiǎn)栴}，需要引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)廠(chǎng)家對(duì)其選型的匹配性進(jìn)行核實(shí)。

c. 脫硫供漿系統(tǒng)設(shè)備石灰石漿液箱其附屬攪拌器均無(wú)備用，如發(fā)生故障，需2臺(tái)機(jī)組同時(shí)停運(yùn)才能檢修，影響供漿系統(tǒng)可靠性。

d. 取消旁路擋板后，需要對(duì)煙道進(jìn)行永久封堵，并做好防腐。

e. 擋板密封風(fēng)機(jī)已不需要運(yùn)行，原有的進(jìn)出口擋板、旁路擋板的密封接口需要進(jìn)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(jìn)入煙囪的這重保護(hù)，為保證爐膛、煙道及吸收塔的安全，需要實(shí)現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)與送、引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)聯(lián)調(diào)，對(duì)增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)提出了更高、更嚴(yán)格的要求，同時(shí)，在增壓風(fēng)機(jī)故障、煙氣超溫、鍋爐MFT、RB等異常工況下增壓風(fēng)機(jī)和送引風(fēng)機(jī)如何動(dòng)作來(lái)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(diào)試措施

a. 脫硫系統(tǒng)的調(diào)試工作提前進(jìn)行,鍋爐風(fēng)機(jī)單體試運(yùn)行時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)也需要同步完成，否則鍋爐風(fēng)機(jī)送出的空氣沒(méi)有排至煙囪的通路。鍋爐進(jìn)行冷風(fēng)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)與鍋爐送、引風(fēng)系統(tǒng)配合啟動(dòng)，并根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行出力調(diào)節(jié)。此時(shí)，脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)配套潤(rùn)滑油站、液壓油站應(yīng)具備運(yùn)行條件，必須停止脫硫系統(tǒng)煙道和吸收塔內(nèi)工作，并對(duì)其進(jìn)行封閉。鍋爐冷風(fēng)動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)完成后，馬上進(jìn)行脫硫系統(tǒng)的冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)，吸收塔完成注水至工作液位，漿液循環(huán)泵啟動(dòng)建立阻力場(chǎng)，脫硫系統(tǒng)較原工期提前約2月具備冷態(tài)通風(fēng)試運(yùn)條件。

b. 脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)和吸收塔漿液系統(tǒng)要完整投入運(yùn)行。進(jìn)行機(jī)組蒸汽吹管時(shí)，脫硫系統(tǒng)必須投入使用的子系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備包括：煙風(fēng)系統(tǒng)、石灰石卸料系統(tǒng)、石灰石漿液制備和供應(yīng)系統(tǒng)、吸收塔漿液循環(huán)泵系統(tǒng)、吸收塔pH計(jì)和密度計(jì)。同時(shí)，吸收塔排出系統(tǒng)和事故漿液箱系統(tǒng)也應(yīng)投入備用。啟動(dòng)吸收塔系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵(啟動(dòng)2臺(tái)，備用1臺(tái))，以降低進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度，防止高溫?zé)龤?nèi)設(shè)施。

c. 調(diào)整風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)順序。啟動(dòng)順序?yàn)殚_(kāi)啟單側(cè)送引風(fēng)機(jī)煙道，送引風(fēng)機(jī)開(kāi)度至100%，另一側(cè)煙道關(guān)閉，啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉關(guān)閉，穩(wěn)定運(yùn)行10 min后啟動(dòng)煙道關(guān)閉側(cè)送、引風(fēng)機(jī)，同時(shí)同步調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，維持增壓風(fēng)機(jī)入口壓力和爐膛壓力穩(wěn)定。10 min后啟動(dòng)送、引風(fēng)機(jī)，同時(shí)調(diào)整各風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度至穩(wěn)定。啟動(dòng)完成后，增壓風(fēng)機(jī)投入自動(dòng)運(yùn)行。

d. 取消旁路后，增加3個(gè)脫硫系統(tǒng)故障要求鍋爐掉閘的條件:增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)引起鍋爐MFT，并停送、引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，鍋爐煙氣排放失去通路，因此必須使鍋爐發(fā)MFT，同時(shí)，為防止增壓風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障引起增壓風(fēng)機(jī)掉閘，繼續(xù)運(yùn)行送、引風(fēng)機(jī)將造成增壓風(fēng)機(jī)軸承磨損，所以鍋爐MFT同時(shí)必須停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)；漿液循環(huán)泵全停后，無(wú)法對(duì)鍋爐送出的高溫?zé)煔饨禍?，?huì)燒毀塔內(nèi)除霧器、防腐內(nèi)襯，因此漿液循環(huán)泵全停，鍋爐必須MFT，并停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)；進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度較高，會(huì)出現(xiàn)高值報(bào)警，為保護(hù)吸收塔內(nèi)設(shè)施不被高溫?zé)煔鈸p壞，延時(shí)后鍋爐發(fā)MFT并停運(yùn)各種風(fēng)機(jī)。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)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(nèi)襯膠及部件損壞或引發(fā)火災(zāi)事故，每臺(tái)吸收塔入口設(shè)置兩級(jí)減溫水裝置，每級(jí)減溫水共設(shè)40個(gè)噴嘴，噴淋直徑為2 m，每個(gè)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(jīng)引風(fēng)機(jī)廠(chǎng)家和增壓風(fēng)機(jī)廠(chǎng)家核實(shí)，引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)不存在不匹配的問(wèn)題，主要需通過(guò)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)入口壓力使其穩(wěn)定在設(shè)計(jì)壓力下，以實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)平衡運(yùn)行。

c. 為提高供漿系統(tǒng)的可靠性，用事故漿液箱作為臨時(shí)備用石灰石漿液箱。

d. 在脫硫旁路擋板門(mén)前后用堵板進(jìn)行全封閉，并對(duì)靠煙囪側(cè)堵板進(jìn)行防腐。

e. 將進(jìn)口擋板、出口擋板及旁路擋板密封風(fēng)系統(tǒng)取消，密封風(fēng)接口用盲板進(jìn)行封堵，加熱器及密封風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行，節(jié)約電能。

3.3 控制邏輯調(diào)整

a. 增壓風(fēng)機(jī)跳閘與鍋爐MFT連鎖。增壓風(fēng)機(jī)跳閘后，發(fā)MFT信號(hào)，同時(shí)跳送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)(送引風(fēng)機(jī)跳閘主要是考慮如果增壓風(fēng)機(jī)軸承由于溫度高跳閘后，送引風(fēng)機(jī)不跳閘，則增壓風(fēng)機(jī)會(huì)被動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，有可能造成軸承的損壞)。鍋爐MFT條件“增壓風(fēng)機(jī)跳閘”使用“增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)”信號(hào)，分3路由脫硫DCS送主機(jī)DCS，主機(jī)DCS作3選2然后取非。

b. 3臺(tái)吸收塔漿液循環(huán)泵與鍋爐MFT連鎖。3臺(tái)吸收塔漿液循環(huán)泵均停后，發(fā)鍋爐MFT信號(hào)?！?臺(tái)吸收塔漿液循環(huán)泵均停”采用“任意1臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行”信號(hào)分3路送主機(jī)DCS，主機(jī)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(shí)20min)MFT”與“FGD入口煙氣溫度大于180℃鍋爐MFT”作“或”后以開(kāi)關(guān)量信號(hào)分三路送主機(jī)DCS，主機(jī)DCS作3選2。FGD入口煙溫大于160℃開(kāi)啟吸收塔入口煙氣減溫水閥，降低煙氣溫度。此保護(hù)主要防止因煙氣超溫造成吸收塔內(nèi)襯膠及部件損壞或引發(fā)火災(zāi)事故。

d. “送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令”信號(hào)分3路送脫硫DCS，作為增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)的前饋。

e. 送風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后，發(fā)5 s脈沖，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉增加5%開(kāi)度，切除自動(dòng)調(diào)節(jié)。主要是為防止送風(fēng)機(jī)在RB動(dòng)作后，引風(fēng)機(jī)會(huì)迅速的關(guān)靜葉以調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，而當(dāng)另1臺(tái)送風(fēng)機(jī)將出力增加后，爐膛壓力又會(huì)迅速的上升，造成高值MFT動(dòng)作。

f. 增壓風(fēng)機(jī)閉環(huán)調(diào)節(jié)以增壓風(fēng)機(jī)入口壓力為調(diào)節(jié)對(duì)象，以送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度指令為增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉前饋。

4 處理效果

經(jīng)過(guò)實(shí)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(hào)機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷性能試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量達(dá)到2 340 000 m3/h，入口SO2質(zhì)量濃度達(dá)到1 097 mg/m3時(shí)，脫硫效率仍然能保證超過(guò)設(shè)計(jì)值95%。

5 結(jié)束語(yǔ)

定洲電廠(chǎng)二期工程率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了660 MW大型機(jī)組在保留增壓風(fēng)機(jī)情況下，取消脫硫旁路的運(yùn)行方案。該方案的實(shí)施可以保證脫硫裝置正常運(yùn)行，不會(huì)影響主機(jī)運(yùn)行，截至2011年10月22日3號(hào)機(jī)組脫硫與主機(jī)安全運(yùn)行779天，4號(hào)機(jī)組脫硫與主機(jī)安全運(yùn)行669天。為今后脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了理論依據(jù)；對(duì)于現(xiàn)階段已經(jīng)運(yùn)行或者正在實(shí)施的FGD工程，如果環(huán)保要求進(jìn)一步提高，該方案可為其提供借鑒；為如何提高系統(tǒng)配置、設(shè)備余量、脫硫可靠性等脫硫設(shè)計(jì)規(guī)程的編寫(xiě)提供參考。