2臺增壓風機并聯(lián)的鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)調試及投運方案

于小慢

(中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031)

2臺增壓風機并聯(lián)的鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)調試及投運方案

于小慢

(中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031)

介紹了燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝裝置的煙氣流程、增壓風機配置及控制。針對脫硫脫硝系統(tǒng)中出現(xiàn)的2臺增壓風機并聯(lián)不同步開啟、鍋爐引風機與增壓風機協(xié)調運行及2臺鍋爐不同步投運等難點問題，制定了增壓風機控制和投運方案，成功實現(xiàn)2臺增壓風機與2臺燃煤鍋爐聯(lián)合穩(wěn)定投運。

燃煤鍋爐 脫硫 脫硝 增壓風機 并聯(lián) 協(xié)調 控制

江蘇王子制紙有限公司自備熱電站現(xiàn)有2臺200 t/h高溫、超高壓循環(huán)流化床燃煤鍋爐。該鍋爐目前采用的煙氣脫硫脫硝處理方式為爐內石灰石法脫硫、尿素法脫硝，當前鍋爐SO2排放質量濃度小于400 mg/m3。根據(jù)2011年7月29日國家環(huán)保部GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》和2013年2月27日國家環(huán)保部《關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》(環(huán)保部公告2013年第14號)要求，該燃煤鍋爐排放無法達標，故新建一套燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝裝置。

按照新環(huán)保要求新建的脫硫脫硝系統(tǒng)不允許設旁路，故脫硫脫硝系統(tǒng)成為電站鍋爐與煙囪之間的唯一通路，而新增的脫硫脫硝系統(tǒng)給爐膛負壓控制帶來新的擾動。增壓風機是脫硫脫硝系統(tǒng)的重要設備，增壓風機的安全和穩(wěn)定運行是保障鍋爐正常運行的必要條件。

基于工程實例，以2臺并聯(lián)增壓風機的特殊流程為例，介紹增壓風機調試與投運的多個難點，提出了一套切實可行的增壓風機控制、調試方案，從而保證了燃煤鍋爐和脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

1 脫硫脫硝煙氣流程

該項目是對自備熱電站2臺200 t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐的煙氣進行脫硫脫硝。根據(jù)項目條件采用先脫硝后脫硫的總體流程。來自燃煤鍋爐引風機的原煙氣先進入脫硝系統(tǒng)的蒸汽加熱器，被蒸汽加熱后再經脫硝GGH與脫硝反應器出口的高溫煙氣換熱升溫；摻入來自天然氣燃燒爐的高溫煙氣，達到脫硝催化劑的活性反應溫度后進入脫硝反應器。在脫硝催化劑的催化作用下與來自氨水蒸發(fā)器的蒸汽混合并發(fā)生脫硝反應，脫除煙氣中的氮氧化物。

脫硝后的煙氣經脫硝GGH換熱降溫后由增壓風機加壓至2 kPa，再經脫硫GGH與脫硫塔出口的低溫煙氣進行換熱，進一步降溫后進入脫硫塔，脫硫后經煙囪排放。

2 增壓風機設置

2.1 增壓風機布置位置

增壓風機布置方案有3種：①方案1，進脫硝系統(tǒng)之前；②方案2，脫硝系統(tǒng)之后，進脫硫系統(tǒng)之前；③方案3，脫硫系統(tǒng)之后，進煙囪之前。這3種布置方案優(yōu)缺點見表1。

表1 3種增壓風機布置方案優(yōu)缺點對比

通過綜合比較，選擇將增壓風機布置在脫硝之后、脫硫系統(tǒng)之前。

2.2 雙增壓風機運行工況

2臺鍋爐引風機的出口煙氣合并后進入脫硝系統(tǒng)，脫硝后分開進入2臺增壓風機，再合并進入1套脫硫系統(tǒng)，經脫硫后送入煙囪排放。煙風系統(tǒng)較為復雜。

單臺燃煤鍋爐操作氣量在50%～100%波動，煙氣在脫硝蒸汽加熱器后合并進入1套脫硝系統(tǒng)，故脫硫脫硝系統(tǒng)煙氣量在25%～100%波動。因此，該項目選擇配置2臺50%的變頻離心風機。當電站處于最低工況或僅單臺鍋爐運行時，只需開啟1臺增壓風機即可，另一臺作為備用；若電站的2臺鍋爐同時運行時，2臺增壓風機須并聯(lián)工作。同時為方便開車調節(jié)，每臺變頻風機同時配置了入口導葉，更好地適應開車時氣量變化。根據(jù)生產過程，投運順序為開啟1臺增壓風機，1#鍋爐運行，開啟2#增壓風機，投運2#燃煤鍋爐。

設置雙增壓風機節(jié)省了運行、維護成本，提高了增壓風機運行的穩(wěn)定性，但2臺風機并聯(lián)運行增加了調試難度，增壓風機運行調試及控制方案至關重要[1]。

3 2臺增壓風機并聯(lián)手動啟停過程

3.1 開1#增壓風機

首先打開增壓風機開車擋板門和出口擋板門，關閉入口擋板門。風機開啟后迅速打開入口擋板門，增壓風機可通過變頻啟動也可通過導葉啟動，參數(shù)分別見表2～3。

表2 增壓風機變頻調節(jié)參數(shù)

表3 增壓風機導葉調節(jié)參數(shù)

通過表2～3中參數(shù)可見：①相對于導葉調節(jié)，壓力對頻率調節(jié)變化更敏感；②變頻調節(jié)比導葉調節(jié)電流更低，更節(jié)能。

3.2 開停2#增壓風機

2臺風機處于并聯(lián)狀態(tài)，風機工作會隨著運行工況的變化而變化。若2臺風機出力有差異，會導致兩臺風機不平衡，風機振動增大甚至跳停[2]。實際生產中開啟第二臺風機時已經有1臺鍋爐在運行，2#增壓風機開啟過程同時要保證鍋爐爐膛負壓的穩(wěn)定。

開啟2#增壓風機，開啟步驟和1#風機基本相同。主要有以下注意點：①要逐步提高2#增壓風機入口導葉開度和頻率，速度不宜太快；②降低1#增壓風機導葉開度和頻率，至兩者基本平衡；③保持蒸汽加熱器入口壓力以穩(wěn)定爐膛負壓。調試過程中發(fā)現(xiàn)2臺風機最終基本平衡，出口壓力相差不到0.1 kPa。

風機停運與開啟相反，逐步降低2#風機的導葉開度和頻率，提高1#風機的頻率和導葉開度，再停止2#風機。不可直接關閉導葉，易造成2臺增壓風機不平衡而跳停。

4 引風機與增壓風機自動控制方案

整套系統(tǒng)上游有鍋爐引風機，下游有增壓風機。鍋爐引風機根據(jù)爐膛負壓設定值調整導葉開度以保持爐膛負壓的穩(wěn)定。增壓風機不僅要提供新增脫硫脫硝系統(tǒng)所需要的動力，同時要保證鍋爐爐膛負壓的穩(wěn)定[3]。

4.1 控制點選取及控制值設置

此次變頻增壓風機的控制，選取壓力為被控參數(shù)，可選為控制點的壓力點有脫硫脫硝系統(tǒng)(蒸汽加熱器)入口壓力、增壓風機入口壓力、煙囪入口壓力。

該套增壓風機設置在脫硝系統(tǒng)后，脫硝系統(tǒng)設備較多，為減小滯后性對爐膛負壓調節(jié)的影響，選取脫硝蒸汽加熱器入口壓力作為控制點。選取蒸汽加熱器入口壓力作為控制點，在鍋爐升降負荷或開停機的時候能快捷動作，以適應鍋爐負荷的快速變化，維持蒸汽加熱器入口壓力的穩(wěn)定，并且不影響鍋爐負壓調節(jié)。

同時考慮到引風機和爐膛負壓的調節(jié)關系，此蒸汽加熱器入口壓力的設定值要考慮鍋爐引風機和增壓風機之間出力的分配。設定一個合適的壓力值，可使引風機自動調節(jié)和增壓風機調節(jié)均穩(wěn)定，從而使脫硫系統(tǒng)和鍋爐正常運行。

開車過程中，鍋爐最大負荷和最小負荷時，2臺增壓風機的頻率和導葉開度見表4。

脫硫系統(tǒng)未投運時，引風機出口壓力在-0.2～0.2 kPa之間，鍋爐爐膛呈負壓狀態(tài)。脫硫系統(tǒng)投運后，設定蒸汽加熱器入口壓力控制在-0.3 kPa，此時爐膛仍呈負壓狀態(tài)，增壓風機和引風機能力均有富裕，可以保證調節(jié)的靈活。從8月開車、試運行、投運至12月，未出現(xiàn)因增壓風機與引風機不匹配造成的跳停。

表4 鍋爐最大負荷和最小負荷時增壓風機參數(shù)

4.2 控制方案

1)變量。蒸汽加熱器入口壓力和增壓風機聯(lián)鎖，被調變量有頻率和導葉。先通過頻率變化調節(jié)壓力，再通過導葉變化調節(jié)壓力。當鍋爐負荷加大，通過增加風機頻率，控制蒸汽加熱器入口壓力穩(wěn)定；當鍋爐負荷減小，通過降低風機頻率，控制蒸汽加熱器入口壓力穩(wěn)定；當鍋爐負荷繼續(xù)減低時，先降風機頻率，再降低入口導葉開度。

2)被控參數(shù)。2臺燃煤鍋爐有3種工作狀態(tài)：①僅1#鍋爐運行；②僅2#鍋爐時；③1#、2#鍋爐同時運行。對應聯(lián)鎖被控參數(shù)需設置3種狀態(tài)[1#、2#、(1#+2#)/2]：當1#鍋爐運行，增壓風機的聯(lián)鎖投1#蒸汽加熱器入口壓力；當2#鍋爐運行，聯(lián)鎖投2#蒸汽加熱器入口壓力；當2臺鍋爐同時運行，投兩者的平均壓力。

5 2臺燃煤鍋爐的投運

5.1 1#鍋爐投運

增壓風機穩(wěn)定在低頻率、低開度。打開引風機旁路擋板，開啟鍋爐一二次風機，開啟鍋爐引風機。

1)手動控制增壓風機開度，為避免鍋爐壓力變化太快，逐步加大頻率和導葉開度。

2)自動控制。增壓風機和系統(tǒng)入口壓力投自動調節(jié)，鍋爐引風機投自動調節(jié)。

1#鍋爐投運，通煙氣。緩慢關閉增壓風機開車擋板門。

5.2 2#鍋爐不同步投運

2#鍋爐投運前，先解除1#增壓風機和1#蒸汽加熱器入口壓力的聯(lián)鎖，投手動狀態(tài)。然后開啟2#增壓風機，2#鍋爐開始投運。

因1#和2#鍋爐不同步，而風機布置在煙氣合并后的煙道下游，投運時易造成增壓風機和2臺鍋爐壓力協(xié)調不能及時匹配，從而導致1#或2#爐解列。如何實現(xiàn)2臺鍋爐之間的匹配是操作的關鍵。

先開啟2#鍋爐一、二次風機，再準備開啟2#鍋爐引風機。此時引風機出口擋板門開啟，聯(lián)鎖投1#蒸汽加熱器入口壓力。開啟2#引風機，同時立即將增壓風機聯(lián)鎖投1#和2#系統(tǒng)入口平均壓力，選取平均壓力作為被控參數(shù)。逐步加大鍋爐負荷，引風機、變頻增壓風機均處于自動調節(jié)狀態(tài)，系統(tǒng)正常運行。

開啟引風機和增壓風機聯(lián)鎖投入的先后關系到2臺鍋爐之間的匹配。開車實踐證明開啟引風機后，此時引風機出口壓力為負壓，應立即將增壓風機聯(lián)鎖投平均壓力，否則容易造成2#鍋爐爐膛壓力急劇上升。

6 結論

該次調試及聯(lián)鎖控制方案在開車過程中一次成功，節(jié)約人力物力。實踐證明，整套開車調試方案符合工程實際，切實可行，對以后類似的工程控制開車

調試具有實踐指導意義。

1)脫硫增壓風機并聯(lián)方案可行、風機選型合理、布置科學。

2)脫硫系統(tǒng)增壓風機壓力控制點選取合適，壓力控制值設置正確。風機調節(jié)方案能保證鍋爐爐膛壓力的穩(wěn)定，保證了引風機與增壓風機控制的協(xié)調進行。

3)逐步調整頻率和導葉開度是保證了兩臺增壓風機不同步開啟的正確方法。

4)增壓風機聯(lián)鎖投平均值的時間點是保證兩臺鍋爐不同步開啟的順利進行的關鍵。

[1] 陳偉中.引風機和增壓風機的協(xié)調控制對維護爐膛負壓穩(wěn)定的探討[J].廣東電力，2012(8)：126-130.

[2] 張永軍，陳波.增壓風機和引風機協(xié)調控制策略的應用[J].自動化博覽，2009(11)：87-89.

[3] 閆楠，羅瑱.濕法脫硫2臺增壓風機并聯(lián)運行調試技術探討[J].電力環(huán)境保護，2009(4)：33-35.

Debuggingandcommissioningofboilerdesulphurizationanddenitrationsystemwithtwoparallelboosterfan

YUXiaoman

(China Nerin Engineering Technology Co., Ltd, Nanchang, Jiangxi, 330031, China)

The flue gas flow, booster fan configuration and control of flue gas desulphurization and denitration device in coal-fired boiler are described. Aiming at unability to simnltaneous running of two parallel booster fan in desulphurization and denitration system, the coordinated operation of boiler induced draft fan and booster fan, and the two boilers were not put into operation at the same time. A scheme of booster fan control and commissioning was established, achieving two booster fans and two coal-fired boilers combined operation and stability successfully.

coal-fired boiler; desulphurization; denitrification; booster fan; parallel; coordinated; control

2017-09-14。

于小慢，女，中國瑞林工程技術有限公司工程師，主要從事硫酸及脫硫工藝設計。電話：15679199971；E-mail：yuxiaoman@nerin.com。

TQ111.16;TQ051.21

B

1002-1507(2017)11-0029-04