300 MW機組脫硫系統(tǒng)增容改造

鄧啟福，朱彬志

(國電深能四川華鎣山發(fā)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(shè)法，采取多種行之有效的途徑，確保電煤供應(yīng)，保發(fā)電保穩(wěn)定。由于所來煤源種類繁多，這就使得所買入的煤炭和當(dāng)初設(shè)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(huán)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(fā)電有限公司決定對該廠2×300 MW機組脫硫系統(tǒng)進行增容改造。

1 設(shè)備及系統(tǒng)概況

國電深能四川華鎣山發(fā)電有限公司2×300 MW機組現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)采用石灰石―石膏濕法(以下簡稱FGD)煙氣脫硫設(shè)備。1號機組配置吸收塔1座，3臺循環(huán)漿泵，2臺氧化風(fēng)機，2臺石膏漿排除泵;2號機組配置吸收塔1座，3臺循環(huán)漿泵，2臺氧化風(fēng)機，2臺石膏漿排除泵;公用系統(tǒng)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(fēng)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(huán)箱，1個石膏漿液箱。

控制系統(tǒng)采用上海FOXBORO公司的I/A系統(tǒng)，配置為:31、32號機組FGD及其公用系統(tǒng)采用集中控制方式，無遠(yuǎn)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(nèi)，運行人員以LCD、鍵盤和鼠標(biāo)為主要操作手段，實現(xiàn)對31、32號單元脫硫系統(tǒng)及其公用系統(tǒng)正常工況的監(jiān)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(shè)備間內(nèi)。配置有控制柜、電源柜、模件柜、繼電器柜。原有DCS系統(tǒng)各CP的IO點分配方案見表1。

表1 原OCS系統(tǒng)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(shè)備間等?？刂剖覂?nèi)布置有3臺操作員站、1臺工業(yè)電視主機、2臺打印機和1面火災(zāi)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(shè)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(shè)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(tǒng)包含:吸收劑制備系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水及處置系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、漿液排放系統(tǒng)等

本次改造需要改進和增容的有如下幾個系統(tǒng)。

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

本次改造主要涉及下列內(nèi)容。

(1)增設(shè)28 t/h出力的濕式球磨機制漿系統(tǒng)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(shè)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(huán)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(fēng)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(tǒng)的改造方案

根據(jù)華鎣山電廠脫硫系統(tǒng)DCS目前的配置和使用狀況，以及系統(tǒng)擴容需求，本次DCS系統(tǒng)擴容配置目前FOXBORO公司的MESH系列DCS產(chǎn)品，具體方案如下。

(1)網(wǎng)絡(luò)

擴容部分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用?？怂共_公司最新的網(wǎng)狀以太網(wǎng)絡(luò)(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(wǎng)絡(luò)接口接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備采用1對冗余的MESH網(wǎng)24口交換機。該MESH網(wǎng)通過1對冗余的地址轉(zhuǎn)換卡(ATS)和原來的NODEBUS連接，網(wǎng)絡(luò)性能大大增強，操作系統(tǒng)界面友好性提高，硬件通用性提高，兼顧了NODEBUS網(wǎng)絡(luò)的可用性和MESH網(wǎng)絡(luò)的先進行。

(2)工作站

新增1套MESH網(wǎng)下的P92系列(WinXP操作系統(tǒng))工程師站。配置相應(yīng)的系統(tǒng)軟件和歷史庫軟件，實現(xiàn)對新增部分設(shè)備的組態(tài)控制等管理。

(3)控制站及I/O卡件

根據(jù)技術(shù)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(jù)I/O清單配置，采用FBM200系列卡件(與原系統(tǒng)相同)。根據(jù)技改方案I/O清單以及對I/O卡件配置的要求，現(xiàn)場I/O配置如表2。

(4)機柜

根據(jù)上述系統(tǒng)設(shè)備和I/O點數(shù)要求，脫硫控制室和工程師室布置不變，由于系統(tǒng)和設(shè)備的增加，電子設(shè)備間相應(yīng)增加1面DCS主機柜，用于安裝新增的網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)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(jù)本次擴容改造的需求，本技術(shù)協(xié)議配置的設(shè)備完全可滿足技術(shù)要求，并未利用原有的DCS設(shè)備。同時，也實現(xiàn)了新增設(shè)備的DCS控制軟件與原系統(tǒng)軟件的整合。

2.3 控制系統(tǒng)功能要求

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

1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(DAS)的基本功能包括:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)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(jīng)濟分析、打印制表、屏幕拷貝、歷史數(shù)據(jù)存儲和檢索等。技改后新增的設(shè)備都將納入DCS的DAS系統(tǒng)。

該系統(tǒng)監(jiān)測的主要參數(shù)有以下5點。

(1)FGD裝置工況及工藝系統(tǒng)的運行參數(shù);(2)主輔機的運行狀態(tài);

(3)主要閥門的開關(guān)狀態(tài)及調(diào)節(jié)閥門位置信號;

(4)電源及其他需監(jiān)視的獨立設(shè)備的運行狀態(tài);

(5)主要的電氣參數(shù)等。

2)主要閉環(huán)調(diào)節(jié)回路(CCS)

石灰石加漿調(diào)節(jié)。

3)主要順序控制(SCS)功能組

脫硫系統(tǒng)啟動、停止順序控制、除霧器清洗、石灰石制漿系統(tǒng)順序控制、石膏脫水系統(tǒng)順序控制等。技改后，將新增循環(huán)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(shè)備監(jiān)控需要。

4)FGD系統(tǒng)的聯(lián)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(fēng)機故障、換熱器故障、循環(huán)漿泵投入數(shù)量不足等。

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

5)歷史庫

利用舊系統(tǒng)的歷史庫，將新系統(tǒng)中重要的點加入到舊系統(tǒng)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(jīng)過168 h的連續(xù)運行，各設(shè)備運轉(zhuǎn)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(tǒng))達到了92%以上。

［1］GWPB 3－1999，鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GB 13223－2003，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［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(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程［S］.

［5］DL/T 658－1998，火力發(fā)電廠順序控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程［S］.

［6］DL/T 659－1998，火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程［S］.