1、惠州平海電廠脫硫裝置取消煙氣旁路改造的技術應用何德明（廣東惠州平海發電廠有限公司，惠州，516363）摘要：取消煙氣旁路是火電廠煙氣脫硫行業發展的必然趨勢，分析了取消煙氣旁路對機組及脫硫裝置安全性的影響，介紹了平海電廠脫硫裝置取消煙氣旁路改造的技術應用,為大型燃煤火電機組取消煙氣旁路改造或無旁路設計提供借鑒。關鍵詞：脫硫裝置，取消煙氣旁路，可靠性，安全性0 引言為保證機組運行的安全可靠性，國內已投運或在建的濕法脫硫裝置一般都設有100%旁路煙道。在機組啟停、脫硫裝置故障停運或臨時檢修時，煙氣可以通過旁路煙道直接排入煙囪，保證機組安全穩定運行。近年來，隨著脫硫技術的發展和脫硫裝置的可利用率不斷提

2、高，到目前已完全達到不低于主機的可靠率。在這樣的背景下,脫硫裝置取消煙氣旁路是完全可行的。為嚴格保證火力發電廠煙氣污染物達標排放，國家環境保護部于2008年1月17日發布了HJ/T 1792005火電廠煙氣脫硫工程技術規范 石灰石石灰石膏法的修改方案，將5325修改為：“新建發電機組建設脫硫設施或已運行機組增設脫硫設施，不宜設置煙氣旁路”。所以，隨著國家環保標準的日益嚴格，火電廠煙氣脫硫裝置取消煙氣旁路或無煙氣旁路設計成為大勢所趨。因此，脫硫裝置的可靠性必須提高至主機水平以適應機組的安全可靠運行。1 平海電廠煙氣脫硫裝置為了分析脫硫裝置取消煙氣旁路后對脫硫裝置現有的系統設備運行存在哪些影響因素

3、，下面對平海電廠脫硫裝置煙氣系統進行簡單介紹：廣東平海發電廠有限公司一期工程為2×1000MW超超臨界壓力燃煤發電組，脫硫裝置為石灰石石膏就地強制氧化濕法煙氣脫硫工藝。從鍋爐引風機后的主煙道引出的煙氣，通過并列布置的兩臺動葉可調軸流式增壓風機升壓后進入吸收塔反應區，在吸收塔內脫硫凈化，經除霧器除去細小液滴后，再進入凈煙氣煙道。煙氣系統中設置增壓風機進、出口擋板門和吸收塔出口凈煙氣擋板門、旁路擋板門。當機組啟動、脫硫裝置故障停運或臨時檢修時, 開啟旁路擋板門，關閉增壓風機進、出口擋板門和凈煙氣擋板門，煙氣由旁路煙道直接進入煙囪排放, 不進入吸收塔, 保護脫硫裝置。圖1：原設置煙氣系統2

4、 取消煙氣旁路對設備的安全影響取消煙氣旁路的特點是在機組運行時，脫硫系統將不可避免成為鍋爐煙風系統的必經之路。所以，必須充分考慮鍋爐燃燒或電除塵器運行變化以及鍋爐燃煤條件發生驟變等情況對脫硫系統產生的不利影響；反過來，同樣應充分考慮因脫硫系統的不穩定運行對主機穩定運行的影響。最終的目的是實現主機系統和脫硫系統互不影響，同步安全穩定運行。概括起來的因素是鍋爐故障和脫硫裝置本身故障兩個方面，這兩種故障均對脫硫裝置及鍋爐的安全可靠運行造成威脅。 2.1 鍋爐故障及其影響（1）脫硫裝置入口原煙氣溫度一般在120150左右，因各廠爐型、煤種及設備狀況不同而各有差異。當鍋爐尾部煙道二次燃燒或空預器故障等異

5、常運行時，機組排煙溫度快速升高至160以上，煙溫過高時將對吸收塔噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料造成破壞性損傷。因此,必須采取嚴格可靠的措施控制脫硫系統入口煙溫，給機組事故處理爭取時間，同時為保障吸收塔內部件的安全。（2）煙塵對脫硫吸收塔漿液系統的污染影響很大，甚至導致吸收塔漿液無法反應，最終導致脫硫裝置被迫停運，因此電除塵的安全穩定運行尤為重要。目前各電廠基本設計每臺電除塵整流變電源取至一段母線電源，如果該段母線電源故障跳閘，會導致相應側的電除塵整流變全部退出，大量的煙塵進入吸收塔，機組將被迫停運。因此電除塵整流變的電源可靠性非常重要。2.2 脫硫裝置本身故障及其影響脫硫裝置本身故障將會影響

6、鍋爐的安全運行，甚至導致機組的停運，這些故障主要包括以下幾個方面：（1）吸收塔漿液循環泵故障全停將會導致進入吸收塔的煙氣溫度超過防腐內襯所能承受的最高值，使脫硫裝置被迫停運，同時機組被迫停運。（2）石灰石漿液供給系統故障將會導致吸收塔內漿液pH值極低，從而使吸收塔處于強酸腐蝕的環境中，對吸收塔及有關設備運行極為不利，必須使機組降負荷運行或停運。 （3）脫硫6KV母線電源故障將導致增壓風機、漿液循環泵、脫硫變壓器等設備停電，造成機組停運。因此必須采取措施保證脫硫6KV母線及大容量設備供電的安全可靠性。3 取消煙氣旁路的可靠性分析平海電廠煙氣脫硫裝置原來是按照有煙氣旁路進行設計和實施的，且吸收塔采

7、用丁基橡膠內襯，塔內噴淋層和除霧器分別采用FRP材料和PP材料制作，均為低溫應用材料。因此，取消煙氣旁路后應對現有工藝系統、電氣系統和控制系統進行可靠性分析以確定系統可靠性程度。3.1 取消煙氣旁路后工藝系統可靠性分析原設計中石灰石供漿系統設置1個石灰石漿液箱存儲供兩臺機組所需石灰石漿液，且通過各自設置的石灰石漿液泵分別向兩臺機組供漿。在供漿系統只設置1個石灰石漿液箱的情況下，若石灰石漿液箱攪拌器故障等問題將直接影響兩臺機組脫硫系統石灰石漿液的供應，對脫硫裝置的安全可靠運行造成影響。所以需要對石灰石漿液供漿系統進行改造，防止設備故障對供漿造成影響。3.2 取消煙氣旁路后電氣系統可靠性分析原設計

8、中每臺機組的脫硫裝置采用6kV單母線不分段接線方式，每臺機組分別提供兩路6kV電源，一路電源取自本機組廠用6kV A段，另一路備用電源取自啟備變，兩路電源一路工作，另一路備用，采用備用電源自投裝置實現自動切換。脫硫取消旁路煙道后，增壓風機、漿液循環泵將變為與主機引風機同等重要的I類負荷。但現有備用電源自投裝置模式下，6KV脫硫段一路失電情況下將導致增壓風機或循環泵同時失電而引起機組停運。所以必須對現有的備用電源自投裝置進行完善改造。另外，原設計中設置電除塵A、B、C段電源，其中電除塵A段電源帶A側電除塵的全部整流變，電除塵B段電源帶B側電除塵的全部整流變，電除塵C段作為備有母線電源。但是在實際

9、運行中如果其中的一段母線電源跳閘，相應側的電除塵整流變退出，大量的煙塵進入吸收塔導致脫硫裝置被迫停運。所以必須對電除塵段的電源進行改造，提高安全可靠性。4 取消煙氣旁路的改造技術方案通過取消煙氣旁路的設備安全影響分析，以及對工藝系統、電氣系統的可靠性分析，從工藝系統、電氣系統、控制系統及邏輯優化等方面，制定安全可靠的改造技術方案。4.1 工藝系統技術改造（1）煙氣旁路改造。在旁路煙道上增加兩道堵板，堵板之間煙道拆除，使旁路煙道明顯斷開，新增的堵板煙氣側進行防腐。原旁路擋板關閉，拆除旁路檔板執行機構，并將相應的旁路擋板密封風管道封堵。 （2）凈煙氣擋板改造。打開凈煙氣擋板，拆卸擋板執行機構而保留

10、擋板百葉，機械鎖定，形成煙氣通道。并將相應的凈煙氣擋板密封風管道封堵。圖2：取消煙氣旁路后的煙氣系統（3）增加煙氣事故冷卻水系統。為了避免溫度過高的煙氣進入脫硫裝置對吸收塔噴淋層、除霧器以及吸收塔防腐材料造成破壞性損傷，在吸收塔入口設計1套煙氣事故冷卻水系統。根據現場和工期緊迫的情況，該系統未設計事故冷卻水泵和高位水箱系統，而是將消防水作為水源，與全廠消防水系統母管連接，系統的可靠性為100%。系統由管道、閥門及噴嘴組成。事故噴淋系統噴嘴及管路的布置覆蓋吸收塔入口煙道的整個截面，確保噴淋減溫的均勻性。同時考慮在正常運行時噴嘴的吹掃、防堵措施，因此設計一路壓縮空氣定期吹掃噴嘴。噴淋管圖3：新增加

11、的煙氣事故冷卻水系統（4）增加石灰石漿液箱。為提高石灰石供漿系統的可靠性，防止石灰石漿液箱攪拌器故障等風險，增加一個110m3容積的備用石灰石漿液箱，能滿足兩臺爐100%負荷下1小時的石灰石漿液耗量。系統連接上將兩臺機組的石灰石供漿泵分別連接在兩個石灰石漿液箱上實現互為備用，同時增加石灰石旋流站至新增石灰石漿液箱、石灰石供漿回流管路至新增石灰石漿液箱的管道及閥門。另外，為了提高供漿系統的可靠性，防止供漿管道磨損漏漿等原因影響正常供漿，在1、2號脫硫供漿管道之間增加聯絡管道。使兩臺機組供漿管路在緊急情況下互為備用。圖4：新增備用石灰石漿液箱與原設置石灰石漿液箱總圖4.2 電氣系統的優化改造（1）

12、脫硫6KV母線電源改造。原設計的備用電源自投裝置切換時間一般需2-5秒，不滿足改造后的供電可靠性要求。因此，將目前脫硫6KV段雙路電源切換采用的備自投方式更換為無擾切換的廠用電快切裝置，保證脫硫6KV工作電源跳閘情況下備用電源能夠快速投入。同時將增壓風機、上兩層吸收塔漿液循環泵定為一類設備，其他6KV設備為二類設備。設置一類設備的低電壓保護定值為4S，二類設備的低電壓保護定值為0.5S。這樣，在脫硫6KV段工作電源失去時，備用電源自動投入確保兩臺增壓風機和上層的兩臺漿液循環泵不跳閘，以保障脫硫系統的正常運行，從而保證主機的運行安全。（2）1、2號機組脫硫380V保安段增加雙電源切換裝置。脫硫保

13、安段設置脫硫380VPC段及機組保安段雙路電源供電，兩者之間由繼電器實現自動切換。而增壓風機油站電源由脫硫保安段供電，當脫硫保安段進線電源故障出現切換時，仍存在母線瞬時掉電造成增壓風機油站停運最后兩臺增壓風機全停的風險。故增加雙電源切換裝置，提高安全可靠性。（3）電除塵電源優化改造。為提高電除塵電源的可靠性，在電除塵段加裝備用電源自投裝置。如果某一電除塵段工作電源故障，備自投裝置動作使除塵備用段電源自動投入，監盤人員監視到母線備用段開關合閘正常后，在遠方迅速恢復因電除塵段失電而跳閘電除塵整流變，盡可能降低進入吸收塔的煙塵量以確保脫硫系統的安全運行。4.3 邏輯的優化完善 （1）增加脫硫MFT鍋

14、爐信號取消煙氣旁路后，煙氣溫度關系到原煙道及吸收塔內防腐襯膠的安全，以及考慮脫硫煙道最大承受壓力因素。因此對FGD入口壓力、吸收塔入口煙氣溫度的有關保護就變得突出。當溫度過高時啟動事故噴淋系統以降低進入吸收塔的煙氣溫度。當FGD入口煙溫超溫、出口凈煙氣溫度超溫、引風機出口煙溫超溫、所有吸收塔漿液循環泵均故障停運、FGD入口壓力高于本段煙道最大承受壓力以及2臺增壓風機都跳閘時，都需要及時發出鍋爐MFT信號。（2）增加鍋爐啟動順控允許條件 取消煙氣旁路設計后，FGD裝置的啟動順序與有旁路時發生了巨大的改變。為了保證鍋爐啟動過程中高溫煙氣不會對吸收塔襯膠造成損壞，脫硫吸收塔漿液循環系統必須先啟動至少

15、1臺漿液循環泵。另外，鍋爐啟動吹灰和點火期間煙氣中會有大量的煤灰、煙塵和未燒盡的燃油，這些煤灰和煙塵進入吸收塔內后會污染漿液嚴重影響脫硫效果，以及油污進入吸收塔污染漿液及加速橡膠襯里老化。因此要求在鍋爐啟動前應首先啟動靜電除塵裝置。由于增壓風機與機組風煙道連接一體，故啟動時考慮風組通道建立邏輯；增壓風機全停后觸發信號使脫硫煙風系統通道保持暢通。（3）煙氣事故冷卻水系統邏輯為保證新增煙氣事故冷卻水系統實際運用中起到關鍵保護作用，必須完善相應控制邏輯：事故噴淋系統增加原煙氣溫度高（150,I級報警）、凈煙氣溫度高（65,I級報警）、消防水噴淋壓力低（0.5MPa,III級報警）、僅1臺吸收塔漿液循

16、環泵運行且負荷100MW（II級）等報警功能。事故消防水噴淋門聯鎖開條件確定為原煙氣溫度高（160 ）或所有漿液循環泵未啟且原煙氣溫度80；事故消防水噴淋門聯鎖關條件確定為至少1臺漿液循環泵運行，原煙氣溫度150或循環泵全停時，原煙氣溫度60。壓縮空氣吹掃門控制實現定期吹掃，吹掃頻率為每30分鐘吹掃1分鐘。當事故消防水噴淋門打開時聯鎖關閉壓縮空氣吹掃門。5 取消煙氣旁路的試驗與運行5.1 試驗根據取消煙氣旁路后的可靠性分析及技術方案改造后，為初步檢查相關改造效果是否滿足生產要求，在脫硫系統啟動前及運行過程中對相關系統設備進行試驗：（1）脫硫6KV母線備自投裝置試驗：將一類設備實際投入運行，然后

17、在上位機對進線電源及備用電源開關進行分閘操作，檢驗備自投裝置切換情況，同時檢驗一類設備是否保持正常運行。 （2）1、2號機組脫硫380V保安段電源切換試驗：投運增壓風機油站及相關設備，然后對進線電源進行切換，檢驗電源切換是否正常，增壓風機油站是否繼續保持正常運行。（3）電除塵備自投裝置試驗：檢查電除塵母線備用進線電源開關在熱備用狀態，備自投裝置投入，分別將電除塵母線進線電源開關分閘，檢驗備用進線電源開關是否合閘正常，檢驗備自投試驗動作正常。（4）煙氣事故冷卻水系統試驗：根據新增的煙氣事故冷卻水系統及相關測點，進行邏輯保護傳動試驗，檢查邏輯、測點及系統是否正常。5.2 啟動與運行取消煙氣旁路后，

18、脫硫煙氣系統成了鍋爐煙風系統的一部分, 脫硫系統必須與機組同步啟停, 與設有旁路的脫硫裝置在啟停操作上有很大的區別。既要保證主機順利啟動, 又要充分考慮到脫硫系統設備的安全, 盡可能避免煙塵污染吸收塔漿液品質。因此在操作上注意以下原則：（1）為避免進入FGD裝置的煙氣含塵濃度過高及燃油未燃盡物含量過高，在鍋爐啟動前，投入靜電除塵器三、四電場整流變運行。（2）至少啟動一臺漿液循環泵正常運行后，方可啟動增壓風機、鍋爐引送風機。（3）機組投入制粉系統點火后，注意FGD入口煙塵濃度，控制入口煙塵濃度不超過50mg/Nm3。同時注意FGD入口煙溫達到100后，增加啟動一臺漿液循環泵，控制吸收塔出口煙溫不高于55。（4）機組并網升負荷過程中，根據運行情況投入靜電除塵器一、二電場整流變，控制FGD入口煙塵不高于50mg/Nm3；同時根據脫硫效率和吸收塔出口煙溫，適時投運其他漿液循環泵。（5）在鍋爐點火啟動階段、密切監視脫硫系統運行參數，加大對吸收塔漿液品質的化驗分析，對比氯離子和鹽酸不溶物等分析結果，觀察吸收塔PH值反應變化情況等，一旦出現吸