大唐宁德电厂脱硫旁路取消后控制方案优化

大唐宁德电厂脱硫旁路取消后控制方案优化
中图分类号：tm621.7；x773
摘要：取消脱硫旁路是火电厂烟气脱硫行业发展的必然趋势，也是环保事业发展的方向。

作为福建省第一台取消脱硫旁路的火力发电机组，宁德发电公司3号机在脱硫旁路取消后一直保持安全稳定运行。

本文介绍了宁德发电公司3号机组脱硫旁路取消后控制系统的设计方案，研究了3号机脱硫系统取消旁路后的运行情况，并对脱硫系统在运行中存在的问题及注意事项进行了探讨，为取消脱硫旁路机组的安全稳定运行积累了经验。

关键词：烟气脱硫；取消旁路；可靠性
1 引言
脱硫装置取消烟气旁路是我国脱硫研发的前沿技术，也是国家发改委鼓励发展的控制污染物排放技术，是落实国务院《节能减排综合性工作方案》中要求加强烟气脱硫设施运行监管的有力措施。

目前我国火力发电厂燃煤机组的脱硫装置大部分设有烟气旁路，用来保障机组的安全可靠运行，保护脱硫装置在事故状态时不受损坏。

根据福建省环保厅文件要求，2011年福建省内火力发电厂将逐步取消脱硫旁路挡板。

宁德发电公司3号机组在2011年1月底停备期间进行了脱硫旁路铅封，成为福建省第一台取消脱硫旁路的火电机组。

本文介绍了宁德发电公司3号机组脱硫旁路取消后控制逻辑的优化及取得的效果。

2 脱硫旁路取消前烟气系统设置
福建大唐国际宁德发电公司3号锅炉系哈尔滨锅炉厂有限责任公司与三井巴布科克公司合作设计、制造的hg-1900/25.4-ym4型超临界变压运行直流锅炉。

锅炉设计煤种为山西大同塔山矿洗精煤，以东胜纳林庙烟煤作为校核煤种；正常点火及助燃用油为零号轻柴油，油枪采用机械雾化。

灰渣采用分除方式，飞灰采用气力干除灰，炉渣脱水后由汽车运输至厂外灰渣场；烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺。

锅炉排出的烟气经引风机进入与烟囱相连的水平烟道，烟气在水平烟道可经过原烟气档板进入fgd系统，也可经过旁路档板进入烟囱。

进入fgd系统的烟气，克服fgd系统的阻力由增压风机提供。

进入吸收塔，烟气自下向上流动，与从塔上部喷淋而下的石灰石浆液充分接触，并发生化学反应，烟气中的95%的so2被去除。

净化后的烟气经吸收塔顶部的两级除雾器除去雾滴后，温度降至约50℃离开吸收塔，再经fgd系统的净烟气档板，回到原来的水平主烟道，最后通过240m高的烟囱排入大气。

3 设置脱硫烟气旁路的目的
目前国内电厂建设的石灰石—石膏湿法脱硫工程中一般都设置100% 烟气旁路系统。

旁路系统安装在fgd 入口烟道和烟囱之间，其最主要的作用是在脱硫系统检修或事故状态下与脱硫系统隔离，含有so2的烟气不经过吸收塔脱硫，直接由旁路系统流经烟囱排出，从而不影响机组正常运行发电；同时当fgd 或锅炉处于故障状态下（例如机组发生mft、fgd 入口烟气超温、浆液循环泵跳闸、增压风机跳闸等）使烟气绕过 fgd，也避免对fgd 设备造成影响或损害。

同时机组冷态启动初期，为了防止烟气中未燃烬的煤粉和油滴进入吸收塔浆液，造成浆液污染，脱硫效率减低，吸收塔内防腐材料加速老化，烟气一般通过旁路烟道直接排入烟囱。

待烟温升高、电除尘器投运使烟气粉尘含量小于fgd 装置的进口要求后，增压风机启动，fgd 装置进出口挡板打开，旁路挡板逐渐关闭，脱硫系统开始运行。

4 脱硫旁路取消后影响机组安全运行的因素
4.1脱硫系统故障后的保护设置
因为脱硫无旁路系统的安全运行状况将直接影响机组的安全运行，所以要把脱硫系统保护纳入到机组主保护的管理中。

脱硫系统的重要参数要增加测点数，其中逻辑控制要实现3取2或2取2，从而保证监测系统和保护系统的可靠性。

4.2 高温烟气破坏
引风机出口烟气温度一般为 130 ℃左右，当烟温过高时，会损坏吸收塔设备，如喷淋层、除雾器以及吸收塔防腐材料等。

因此，若不设置旁路烟道，就必须严格控制脱硫系统入口烟温。

4.3 关键设备的可靠性
脱硫系统关键设备包括：吸收塔浆液循环泵、增压风机、吸收塔搅拌器、氧化风机等，它们能否安全运行直接关系到整个脱硫系统乃至机组的安全运行。

其中浆液循环泵和增压风机（设置增压风机机组）是脱硫系统最为重要的设备，因此浆液循环泵及增压风机的控制逻辑设计一定要合理。

5 脱硫旁路取消后主要设备及保护条件的控制逻辑设计
脱硫旁路取消后，当锅炉启动、进入吸收塔的烟气超温或脱硫浆液循环泵全部停运时，烟气不可能从旁路绕过吸收塔，而是必须经过吸收塔，通过烟囱排入大气。

此时，为了保证脱硫系统的安全，脱硫系统的可靠性和可控性至关重要，因此，宁德发电公司通过采取脱硫系统控制与电厂主机控制联锁、采用可靠的脱硫设备、设置可控的事故喷淋装置等措施来提高脱硫系统的可靠性和安全性。

5.1 锅炉主保护
脱硫旁路取消后，fgd事故发生后烟气无法经由旁路排出，此时机组继续运行存在很大的风险，因此，宁德公司3号机组新增fgd 跳闸触发锅炉mft条件如下：
⑴当三台浆液循环泵全部停运（三取三）时，浆液无法打循环，此时高温烟气进入吸收塔，对设备会造成损坏，烟气中的so2也无法被吸收，因此当三台浆液循环泵全停时发fgd跳闸信号，触发锅炉mft。

⑵原烟气在脱硫吸收塔内与石灰石浆液混合后，温度会降低，如果净烟气温度过高，说明吸收塔内出现了问题，可能对设备造成损坏，因此当净烟气温度高于75℃（三取二）时发fgd跳闸信号，触发锅炉mft。

⑶增压风机跳闸与上增压风机电机电流小于5a，分三路输出增压风机跳闸信号，触发锅炉mft。

fgd 系统取消旁路系统，则脱硫装置是直接与电厂主机系统连
接，对脱硫系统自身的安全性及设备可用率要求很高，甚至应高于电厂机组的可用率。

否则一旦脱硫装置出现故障，则会造成电厂机组停机。

5.2 单台浆液循环泵跳闸条件
由于浆液循环泵全停时会触发锅炉主保护，因此对于单台浆液循环泵的运行情况更需要关注。

脱硫旁路取消后，宁德发电公司将单台浆液循环泵跳闸条件修改为：
⑴浆液循环泵合闸条件下入口门关闭，延时60秒。

⑵浆液循环泵入口压力低于20kpa，延时60秒。

以上两个条件为或的关系，任一条件满足即跳闸浆液循环泵。

浆液循环泵设计工况为3 台运行。

但在保证脱硫效率的情况下，其运行方式可以为两用一备。

当在极限情况下，仅有 1台运行时，应立即减负荷，以降低进入脱硫系统的烟气温度，保护吸收塔内设备不受损坏，从而保证吸收塔和烟道在安全的情况下运行。

5.3 增压风机动叶调节
脱硫旁路取消后，增压风机的地位变得更加重要，它为进入fgd 系统的烟气提供克服fgd系统的阻力的动力，因此当增压风机故障时会严重影响机组的安全稳定运行。

因此，宁德发电公司在3号机增压风机跳闸后，设计逻辑为触发锅炉mft，同时切除增压风机动叶自动控制，改为手动控制，并发脉冲指令全开增压风机动叶。

为了使增压风机动叶调节更加快速，宁德发电公司在增压风机动叶控制逻辑中加入了3号机组负荷指令作为动叶调节的前馈，这样
使得增压风机动叶会根据负荷的变化快速的做出响应，更好的对增压风机入口原烟气压力进行调节。

5.4脱硫事故喷淋系统
在机组运行过程中，无论是浆液循环泵、空气预热器故障跳闸，还是机组事故情况下的通风冷炉等处理不当，都会造成吸收塔入口原烟气温度升高。

为了保护吸收塔内衬、除雾器及烟道不被高温烟气烧坏，宁德发电公司设置了一套事故喷淋降温系统，即在原烟气烟道上加设了两路事故喷淋装置，一路来自工业水、另一路来自消防水，在异常情况发生时快速打开来降低入口烟温。

事故喷淋系统是为原烟气温度过高时紧急使用的，因此对新加的事故喷淋阀做联锁开条件如下：
台浆液循环泵全停，与上原烟气温度高于80℃，发脉冲指令联锁开两路事故喷淋；
⑵原烟气温度高于155℃联锁开工业水事故喷淋，温度高于160℃联锁开消防水事故喷淋；
⑶仅有一台浆液循环泵运行，且净烟气温度高于60℃时，联锁开两路事故喷淋。

由于开喷淋阀时是在事故状态下，因此事故喷淋阀没有联锁关条件，由运行人员判断原烟气温度降低后手动关闭该阀门。

6 结束语
宁德发电公司在完成了3号机组脱硫旁路取消后，又对另外三台机组进行了取消脱硫旁路改造。

改造后的机组运行稳定，从运行至
今从未发生过因脱硫系统跳闸造成机组跳闸的问题。

旁路挡板取消后，简化了工艺，相对减少了故障点，节省了旁路挡板、原烟气挡板和净烟气挡板的维护费用。

脱硫系统取消旁路烟道的方案，虽然在国内的业绩不多，但在国外已得到广泛应用。

当前脱硫系统的可靠性已与主机的可靠性相当，只要在脱硫系统旁路取消过程中，充分考虑到脱硫系统的特殊性，进行针对性的设计，取消脱硫系统旁路挡板并不会降低整个电厂的运行可靠性。

参考文献：
[1]黄涛. 大型燃煤火电机组取消脱硫旁路烟道的应对措施[j].电力环境保护，2009，25（4）：36-37
[2]刘宏伟.关于脱硫无旁路机组运行的探讨[j].华北电力技术，2009，（2）：22-25
[3]福建大唐国际宁德发电公司《脱硫系统运行规程》。