浙江省火力發(fā)電廠脫硫旁路擋板運行現(xiàn)狀分析

何翊皓， 陳 彪， 樂園園

（1.浙江省能源集團有限公司， 杭州 310012； 2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

浙江省火力發(fā)電廠脫硫旁路擋板運行現(xiàn)狀分析

何翊皓1， 陳 彪2， 樂園園2

（1.浙江省能源集團有限公司， 杭州 310012； 2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

敘述了脫硫旁路擋板的作用，分析了浙江省各火力發(fā)電廠脫硫旁路擋板的現(xiàn)狀和動作邏輯設(shè)置情況，討論了存在的問題。對旁路鉛封后異常開啟原因進行統(tǒng)計分析，指出影響脫硫旁路開啟次數(shù)的主要原因是增壓風(fēng)機和 GGH 故障，為相關(guān)部門有針對性地進行技改提供參考。

煙氣脫硫；旁路擋板；現(xiàn)狀；分析

隨著環(huán)保要求的提高，有關(guān)部門已明確規(guī)定新建機組不得設(shè)置旁路煙道，同時鼓勵逐步拆除現(xiàn)有機組的脫硫旁路煙道，為研究浙江?。ㄒ韵潞喎Q省內(nèi)）現(xiàn)役火電機組取消旁路煙道的可行性，摸清旁路煙道系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，在對省內(nèi)各大型火力發(fā)電廠脫硫旁路擋板運行狀況進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了機組旁路異常開啟的原因。

1 浙江省火力發(fā)電機組脫硫旁路擋板運行現(xiàn)狀

1.1 旁路擋板的設(shè)備概況

在煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)運行中， 脫硫煙氣旁路擋板作為隔離脫硫原煙氣和凈煙氣的重要設(shè)備，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)和性能要求有其特殊性。

圖1 帶旁路的脫硫系統(tǒng)（增壓風(fēng)機熱態(tài)布置方式）

目前省內(nèi)各大發(fā)電廠現(xiàn)役脫硫系統(tǒng)旁路擋板以法國的 Technip 公司和無錫華通生產(chǎn)的雙百葉型擋板為主， 其他品牌比如巴克曼（Bachmann）等為數(shù)不多。 在 300 MW 級別以上的機組中， 均采用雙執(zhí)行機構(gòu)來驅(qū)動所有葉片旋轉(zhuǎn)的方式；在600 MW 級及以上機組中百葉窗擋板門一般分為2～3 組， 分別由 2 個執(zhí)行機構(gòu)來驅(qū)動， 在 FGD 系統(tǒng)啟動、關(guān)閉旁路擋板門時最大限度地降低對爐膛壓力的影響，在需要快速開啟旁路時，降低所有葉片不能開啟的風(fēng)險。這種設(shè)置的合理性在脫硫運行中得到驗證。到目前為止，未發(fā)生在異常情況下脫硫旁路擋板不能完全開啟而導(dǎo)致停機的情況，說明旁路擋板設(shè)備的開關(guān)可靠性尚可。

1.2 運行中旁路擋板的問題

1.2.1 擋板密封片經(jīng)常損壞

旁路擋板門的每個葉片邊緣一般都設(shè)計有密封條，在擋板門關(guān)閉時起葉片之間相互密封的作用，各密封條布置在葉片門框的邊緣上，以防止煙氣從葉片兩端泄漏。這種密封條極易損壞，對安裝工藝要求非常高。由于擋板密封風(fēng)加熱后溫度均不高（一般實際值在 70～90℃之間）熱態(tài)下煙溫偏差帶來的擋板變形經(jīng)常導(dǎo)致密封片損壞，必須定期更換，維護更換不及時將在擋板邊緣產(chǎn)生煙氣泄漏。

1.2.2 擋板前后積灰卡澀

運行中煙道沉積物如飛灰、吸收塔漿液帶出的固體物會積聚在煙道內(nèi)，尤其是會在旁路擋板底部堆積，這會直接影響旁路擋板保護動作時順暢開啟。為避免在異常狀態(tài)下旁路的卡澀導(dǎo)致機組非停，一般采取以下2種方式：

（1）進行旁路擋板定期活動試驗。

（2）在安裝時會考慮對旁路的全關(guān)限位進行精細(xì)調(diào)整，以達到密封性和靈活性之間的平衡。

1.2.3 密封差壓不高

為進一步提高旁路擋板的密封性，各擋板均設(shè)置了密封風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)雙百葉窗擋板門關(guān)閉時，兩層擋板門中間通入的密封空氣可以阻止煙氣由擋板門一側(cè)泄漏到另一側(cè)。但實際上密封風(fēng)機的容 量 和 壓 力 均 不 高 ， 一 般 風(fēng) 壓 在 2.5 kPa 左 右 ，幾乎沒有 1 臺機組的旁路擋板差壓能維持在 500 Pa以上， 這至少可以說明 2個問題：

（1）對擋板密封風(fēng)機設(shè)計的裕量和壓力稍顯不足。

（2）旁路擋板的邊緣間隙過大， 導(dǎo)致密封風(fēng)泄漏后風(fēng)壓無法建立，調(diào)整邊緣間隙后可能又會影響熱態(tài)下旁路的順暢開啟。

2 旁路擋板動作邏輯設(shè)置分析

2.1 脫硫旁路的開啟方式

旁路擋板的開啟方式分為手動開啟和自動開啟兩大類，手動開啟適用于旁路定期活動試驗、脫硫深度盲區(qū)處理及系統(tǒng)設(shè)備需要緊急搶修等情況。 自動開啟是運行中分散控制系統(tǒng)（DCS）根據(jù)設(shè)定的邏輯條件保護性開啟。自動開啟方式分為2 種， 一種是快開， 設(shè)計上要求擋板在 25 s之內(nèi)能完全開啟到位，這種方式應(yīng)用于系統(tǒng)處于破壞性工況下，如循泵全部跳停、增壓風(fēng)機跳閘等；另外一種是慢開，應(yīng)用于非危急工況下，對脫硫塔及機組進行保護。

目前各機組旁路快開的時間略有差異，范圍在25～30 s不等。 從時間上看是合理的，均能滿足危急情況下對機組的保護性要求。從保護擋板設(shè)備及脫硫煙囪襯里的角度來看，快開時間在 30 s左右更為有利。各機組脫硫旁路的慢開時間一般在 120～150 s之間， 根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)和風(fēng)機的調(diào)節(jié)品質(zhì)，不同的發(fā)電機組各有不同。

2.2 旁路快開邏輯設(shè)置

2010 年環(huán)保部門對旁路擋板實行鉛封后，各發(fā)電廠為了最大限度地降低旁路啟封次數(shù)，對各自旁路的控制邏輯進行了重新梳理，對于聯(lián)鎖的觸發(fā)條件也進行了修改，歸納起來主要為增加延時（如超溫、 失速， 信號消失等）和對定值放寬（如壓力、溫度、 振動條件值）等。

在此選取了省內(nèi) 14 個主要石灰石-石膏濕法脫硫發(fā)電廠作為評估對象，對其修改后旁路擋板保護聯(lián)鎖投入的情況進行了統(tǒng)計。結(jié)果顯示，在旁路擋板快開保護聯(lián)鎖中，有3個聯(lián)鎖所有發(fā)電廠均一致保留投入，它們是增壓風(fēng)機入口壓力超限開旁路、多臺循泵跳閘開旁路以及增壓風(fēng)機跳閘開旁路，如圖2所示。

圖2 旁路快開邏輯

其中多臺循泵跳閘開旁路是一個綜合判斷信號，目的在于避免循泵全部跳停后高溫?zé)煔鈱ξ账?nèi)件的燒損。

增壓風(fēng)機跳閘開旁路分為以下2種情況：

（1）運行中增壓風(fēng)機電流小于設(shè)定值且運行信號消失，這時直接觸發(fā)快開旁路。

（2）增壓風(fēng)機跳閘條件滿足時，如電機軸承溫度和風(fēng)機軸承溫度超限、動葉可調(diào)風(fēng)機的油系統(tǒng)故障等直接觸發(fā)快開旁路，在旁路快開動作進行 2～3 s后再觸發(fā)停運增壓風(fēng)機。

這種邏輯設(shè)置方式保證了旁路優(yōu)先，對保護機組的安全更為有利，由于它是增壓風(fēng)機的跳閘條件滿足而引起的，所以將這兩種情況都?xì)w納為增壓風(fēng)機跳閘開旁路。

圖2中實線的3項最為重要的聯(lián)鎖被所有發(fā)電廠保留，主要基于對脫硫重大設(shè)備的保護以及對煙道、擋板安全性的考慮。對機組快速減負(fù)荷工況（RB）時是否選擇快開旁路， 目前不同的發(fā)電廠有不同的處理方式，部分發(fā)電廠選擇了快開旁路，部分發(fā)電廠選擇了取消。北侖發(fā)電廠等僅設(shè)置送引風(fēng)機RB 時觸發(fā)開旁路，燃料、給泵 RB時旁路保持不動。由于各個發(fā)電廠設(shè)備情況，自動調(diào)節(jié)水平和煙道阻力均有所不一，實際試驗是指導(dǎo)RB工況下旁路動作的最佳方法。

2.3 旁路慢開邏輯設(shè)置

由于旁路慢開是非危急工況下的保護動作，旁路開啟的速度不會對已發(fā)生的工況產(chǎn)生根本改變，故各發(fā)電廠對旁路慢開邏輯改動比較大。綜合起來，其慢開邏輯主要是由圖3所示的6大類信號觸發(fā)。

圖3 旁路快開邏輯

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以下幾項聯(lián)鎖是修改最多的：

（1）基于目前電除塵電場運行的可靠性已較高，如果進口煙塵濃度高持續(xù)時間不長，不會對電除塵系統(tǒng)造成較大影響，因而大部分發(fā)電廠取消了進口煙塵濃度高于定值開啟旁路的保護，小部分改成了報警。

（2）對于 FGD 系統(tǒng)進口溫度低于定值的情況，主要考慮運行中煙溫偏低的情況相對較少且持續(xù)時間不長，影響也不大，因此大部分發(fā)電廠取消或改成報警。

（3）對于 FGD 系統(tǒng)進口溫度高于定值的情況，部分發(fā)電廠考慮到煙氣超溫的情況可能發(fā)生仍保留，部分發(fā)電廠則改成了報警。

（4）對油槍投運的聯(lián)鎖， 部分發(fā)電廠已取消，部分改成人工判斷。

（5）進出口擋板開信號消失的聯(lián)鎖也類似， 各發(fā)電廠也酌情進行保留或改成報警。

（6）對鍋爐主燃料跳閘（MFT）后是否觸發(fā)慢開旁路，各發(fā)電廠處理方式也不一樣。部分發(fā)電廠取消了 MFT后慢開旁路， 部分仍然保留，主要是為避免 MFT后爐膛吹掃的大量粉塵對脫硫漿液品質(zhì)的影響。

3 旁路擋板異常開啟統(tǒng)計及分析

3.1 旁路異常開啟的主要原因

旁路的開啟主要分為人為開啟和擋板自動開啟兩種情況。人為開啟中，一種是運行中防止擋板開啟卡澀的旁路定期活動試驗，另外一種是系統(tǒng)故障處理， 不得不人為開啟擋板，如 GGH 差壓異常升高，無法繼續(xù)正常運行等。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)省內(nèi)有 GGH 裝置的發(fā)電廠， 由于 GGH 的差壓升高不得不開啟旁路離線沖洗的比例較大，頻次高的發(fā)電廠 1 個月會進行 2～3 次， 對擋板開啟次數(shù)和投用率的影響都較大。

在鉛封實施后，旁路開啟受限，而且環(huán)保部門不再允許將旁路擋板定期試驗時間計為免責(zé)時間，因此發(fā)電廠也有意進行了控制，盡量把這項工作安排到與機組檢修同步進行。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有近一半的發(fā)電廠已不再進行旁路擋板周期試驗，旁路設(shè)備狀況較差的發(fā)電廠在進行定期活動試驗時， 其開啟時間也不超過 10min， 故在統(tǒng)計鉛封后旁路開啟次數(shù)時，對定期活動試驗不作統(tǒng)計，另外機組計劃檢修、調(diào)停、正常啟停產(chǎn)生的開啟均未計入，兩爐一塔的單爐開擋板或兩爐同時開擋板均只計 1 次。 2010 年 11 月至 2011 年 9 月旁路開啟的統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。

將統(tǒng)計結(jié)果與旁路鉛封前的情況比對顯示：鉛封前全省總計開旁路 436 次， 而鉛封后為 318次，開啟次數(shù)明顯下降，說明鉛封確實起到了限制旁路開啟的作用。旁路開啟所占比例最大、位列前 3位的原因分別為 GGH 故障和增壓風(fēng)機故障、鍋爐低負(fù)荷投油。 增壓風(fēng)機和 GGH 故障占總開啟次數(shù)的 46.4%， 是取消脫硫旁路后影響脫硫系統(tǒng)可靠性的主要因素。

圖4 省內(nèi)發(fā)電廠旁路開啟原因占比

3.2 脫硫原因引起的旁路必開次數(shù)

旁路開啟的原因可以是機組引起，也可以是脫硫系統(tǒng)自身引起。為使統(tǒng)計結(jié)果更具指導(dǎo)性和對取消旁路后機組可靠性影響進行一個準(zhǔn)確的預(yù)估， 以省內(nèi) 14 個主要發(fā)電廠共 57 臺燃煤機組為統(tǒng)計對象，僅統(tǒng)計由脫硫系統(tǒng)引起的且必須開旁路（若無旁路則必須停機）才能處理的原因及次數(shù)，對通過其他手段可以不開旁路的情況在此不作統(tǒng)計分析。另外，對磨煤機跳閘、爐底水封失去、爐膛塌焦而導(dǎo)致的增壓風(fēng)機前負(fù)壓波動大等故障，由于在不開啟旁路的情況下不一定會導(dǎo)致停機，在此對這些不確定的情況也不作統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1所示。

從統(tǒng)計結(jié)果來看，主要影響開旁路次數(shù)的還是增壓風(fēng)機故障和 GGH 故障， 這兩個原因必須要開旁路才能處理，其他的如攪拌器泄漏，吸收塔漏等也必須開旁路處理，但占比不大。

由表1可以看出，在現(xiàn)有設(shè)備水平下，取消旁路煙道將會使省內(nèi)機組非停次數(shù)年均值增加2.64 次/臺。

4 結(jié)論

增壓風(fēng)機故障和 GGH 故障是導(dǎo)致鉛封后省內(nèi)機組脫硫旁路擋板異常開啟的主要原因，增壓風(fēng)機的故障主要發(fā)生在電機、油系統(tǒng)、導(dǎo)葉及電源等；GGH 故障主要是其兩側(cè)差壓高，到極限后系統(tǒng)無法再繼續(xù)運行，只能開啟旁路離線沖洗，降低這兩大設(shè)備的故障是減少旁路啟封次數(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 據(jù)統(tǒng)計， 浙江省火力發(fā)電廠 2011 年每臺機組旁路平均開啟 2.64 次， 這為進一步進行取消旁路擋板的經(jīng)濟性評價提供了有益的參考數(shù)據(jù)。

表1 旁路啟封主要原因及次數(shù)統(tǒng)計

[1]朱北恒.2009 年浙江火電機組熱工保護系 統(tǒng)可靠性 改進[J].浙江電力，2010，29（8）∶53-54.

[2]劉紹銀.濕法脫硫系統(tǒng)結(jié)垢的化學(xué)機理及運行控制分析[J].熱力發(fā)電，2011，40（1）∶70-72.

[3]王樹 東.600MW 機組脫硫 系統(tǒng)中循環(huán)漿 液 泵 的運行優(yōu)化 與 改 造 研 究[J].中 國 電 力 ，2010，43（11）∶46-48.

（本文編輯：陸 瑩）

Analysis on Bypass Dam per Operation of FGD System in Thermal Power Plants in Zhejiang Province

HE Yi-hao1， CHEN Biao2， LE Yuan-yuan2
（1.Zhejiang Provincial Energy Group Co.， Ltd， Hangzhou 310012， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

This paper introduces functions of bypass damper in FGD system， analyzes status quo and action logic setting of bypass damper in thermal power plants in Zhejiang and discusses the existing problems； it statistically analyzes causes for opening of leading sealing and suggests that opening times of desulphurization are mainly caused by GGH fault of booster fan,providing reference for pertinent technological transformation by concerning departments.

FGD； bypass damper； status quo； analysis

X701.3

： B

： 1007-1881（2012）11-0057-04

2012-03-22

何翊皓（1959-）， 男， 杭州人， 碩士， 高級工程師，從事電力企業(yè)生產(chǎn)管理工作。