1000MW機(jī)組無旁路煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行研究

陸建偉，李 輝，陳 彪

(浙江省電力試驗(yàn)研究院，浙江杭州 310014)

1 無旁路脫硫系統(tǒng)介紹

一般脫硫系統(tǒng)大都設(shè)有旁路，火力發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)置煙氣旁路的目的是為了在事故狀態(tài)或FGD檢修時(shí)打開脫硫系統(tǒng)的旁路擋板，使鍋爐原煙氣通過旁路進(jìn)入煙囪，從而保護(hù)FGD裝置安全和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行［1－2］。無旁路脫硫系統(tǒng)新建機(jī)組一般直接取消旁路，不安裝旁路煙道，安裝簡易，節(jié)省費(fèi)用。無旁路脫硫系統(tǒng)與常規(guī)設(shè)旁路脫硫系統(tǒng)的不同之處主要在煙氣系統(tǒng)。由于不設(shè)旁路煙道，F(xiàn)GD脫硫系統(tǒng)是機(jī)組煙氣通行的唯一通道，因此，取消煙氣進(jìn)出口擋板、吸收塔排空閥以及擋板密封風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)約相當(dāng)部分的基建費(fèi)用。吸收塔增設(shè)事故噴淋系統(tǒng)，在機(jī)組空預(yù)器或FGD循環(huán)泵出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)投入以保護(hù)吸收塔內(nèi)設(shè)備不被高溫?zé)煔馄茐模?］。

無旁路脫硫系統(tǒng)相對于設(shè)旁路脫硫系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):能夠確保SO2以及其他污染物的排放控制，取消了吸收塔進(jìn)出口擋板、旁路擋板、擋板密封風(fēng)系統(tǒng)，煙氣從引風(fēng)機(jī)出口經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入吸收塔，設(shè)備簡單，工藝流程順暢，減少了各類擋板發(fā)生故障、卡塞的可能性，從而減少了脫硫系統(tǒng)的故障點(diǎn);減緩了原煙氣煙道的腐蝕，采用旁路煙道易使凈煙氣部分回流，由于凈煙氣溫度較低，回流后易在原煙氣溫度煙道上結(jié)露而產(chǎn)生腐蝕，無旁路脫硫系統(tǒng)則完成不存在這樣的現(xiàn)象［4］;可以減少脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對機(jī)組爐膛負(fù)壓的影響;煙道布置簡單緊湊、占地面積少，基建投資少，運(yùn)行成本低［5］。

2 1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)的類型

1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)按照機(jī)組設(shè)計(jì)類型，可以分為帶增壓風(fēng)機(jī)和不帶增壓風(fēng)機(jī)兩類。一般300MW機(jī)組及以下的脫硫系統(tǒng)可以將脫硫增壓風(fēng)機(jī)取消，利用引風(fēng)機(jī)擴(kuò)容來替代增壓風(fēng)機(jī)。1000MW機(jī)組由于煙氣量較大，一般設(shè)2臺增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，以克服煙氣通過FGD系統(tǒng)和煙囪時(shí)的阻力［6］。從節(jié)能降耗角度考慮，1000MW機(jī)組可在增壓風(fēng)機(jī)入口和出口處設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道，當(dāng)機(jī)組啟動或長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可停運(yùn)2臺增壓風(fēng)機(jī)，煙氣走增壓風(fēng)機(jī)旁路。增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道有兩種設(shè)置方式:一是增壓風(fēng)機(jī)雙旁路方式，即在每個增壓風(fēng)機(jī)入口與吸收塔入口之間各增加一組旁路煙道和增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板;二是增壓風(fēng)機(jī)單旁路方式，即在A增壓風(fēng)機(jī)入口與B增壓風(fēng)機(jī)的出口間增加一組增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道和擋板。

兩類增壓風(fēng)機(jī)旁路設(shè)置方式各有特點(diǎn)，第一類方式兩個增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板相對獨(dú)立，可以根據(jù)負(fù)荷和風(fēng)量來選擇開啟增壓風(fēng)機(jī)旁路的個數(shù)和順序。第二類方式在一個增壓風(fēng)機(jī)的入口直接連接到出口，便于煙氣順利通過，工程造價(jià)也較低。本文介紹的1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)選取第二種方式，即單旁路設(shè)置方式。

3 1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方式

3.1 脫硫工程概況

浙江嘉興發(fā)電廠位于浙江省東北部嘉興乍浦鎮(zhèn)東南6km處，西北距嘉興市41km，距平湖市16km。嘉興發(fā)電廠一、二期總裝機(jī)容量為3000MW，其中一期工程位于廠區(qū)東側(cè)，建設(shè)規(guī)模為2臺300MW燃煤機(jī)組，二期工程位于一期工程西側(cè)，為4臺600MW燃煤機(jī)組。新建的三期工程位于廠區(qū)的西側(cè)，建設(shè)規(guī)模為2×1000MW機(jī)組，脫硫裝置與主體同步建設(shè)，采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝。本文以嘉興電廠三期工程1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行為例進(jìn)行闡述。

嘉興電廠1000MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理煙氣量為320000m3/h(標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際氧)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)入口SO2含量為2111mg/m3，最大入口SO2含量為2985mg/m3，設(shè)計(jì)工況下脫硫效率不小于95%，系統(tǒng)可用率為95%(見表1)。

表1 1000MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)

3.2 脫硫工程無旁路設(shè)置方式

三期工程機(jī)組脫硫工藝流程為:為彌補(bǔ)FGD所產(chǎn)生的額外壓損，在系統(tǒng)原煙氣進(jìn)口A/B側(cè)各增設(shè)1臺增壓風(fēng)機(jī)，每臺增壓風(fēng)機(jī)設(shè)進(jìn)、出口擋板。從鍋爐引風(fēng)機(jī)引出的原煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后送至吸收塔，脫硫凈化后經(jīng)除霧器除去液滴，從煙囪排入大氣。增壓風(fēng)機(jī)采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行方式，與鍋爐引風(fēng)機(jī)為串聯(lián)運(yùn)行。增壓風(fēng)機(jī)旁路設(shè)置在增壓風(fēng)機(jī)B入口與增壓風(fēng)機(jī)A出口之間，由旁路煙道上下?lián)醢骞餐瑯?gòu)成，其中旁路上擋板為全開全關(guān)式擋板，旁路下?lián)醢鍨榭烧{(diào)解式擋板。當(dāng)鍋爐50%THA工況及以上時(shí)，2臺增壓風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行;當(dāng)鍋爐50%THA工況以下時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板打開，煙氣可走增壓風(fēng)機(jī)旁路，增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)。由于工程不設(shè)GGH，進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度比較高，當(dāng)煙氣溫度高于設(shè)計(jì)值時(shí)需投入吸收塔入口的事故噴淋裝置，對煙氣溫度進(jìn)行降溫。

3.3 無旁路脫硫系統(tǒng)的啟停方式

當(dāng)接到主機(jī)啟動指令時(shí)，先啟動漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、石膏排出泵、工藝水泵、除霧器水泵等吸收塔系統(tǒng)設(shè)備，在鍋爐準(zhǔn)備投粉點(diǎn)火前，投入電除塵器一、二電場，以保證鍋爐點(diǎn)火燃燒后的飛灰不進(jìn)入吸收塔。鍋爐點(diǎn)火后，隨著磨煤機(jī)數(shù)量的增加及鍋爐負(fù)荷的提升，逐步投入電除塵器其余電場和吸收塔循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)等設(shè)備，同時(shí)投入供漿系統(tǒng)，維持合適的漿液pH值。在鍋爐風(fēng)量較小、負(fù)荷較低時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板全開，不啟動增壓風(fēng)機(jī)，煙氣走增壓風(fēng)機(jī)旁路;當(dāng)負(fù)荷超過500MW或鍋爐總風(fēng)量超過2000t/h，增壓風(fēng)機(jī)旁路已不能容納大流量的煙氣通過時(shí)，適時(shí)開啟2臺增壓風(fēng)機(jī)，退出增壓風(fēng)機(jī)旁路，煙氣改走增壓風(fēng)機(jī)通道。

無旁路脫硫系統(tǒng)退出程序?yàn)?當(dāng)鍋爐MFT時(shí)，鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)吹掃，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，則FGD系統(tǒng)保持運(yùn)行，可以適當(dāng)退出部分漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)，同時(shí)降低漿液供漿流量。鍋爐系統(tǒng)吹掃結(jié)束，原煙氣溫度小于80℃且2臺引風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，停運(yùn)2臺增壓風(fēng)機(jī)，開啟增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板，保持增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道通暢，停運(yùn)吸收塔漿液循環(huán)泵，切除漿液供給系統(tǒng)，停運(yùn)除霧器沖洗程序，根據(jù)機(jī)組停運(yùn)時(shí)間來確定是否停運(yùn)氧化風(fēng)機(jī)和石膏排出泵。

3.4 增壓風(fēng)機(jī)旁路的啟動和退出

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至500MW以下，先使增壓風(fēng)機(jī)B入口煙氣調(diào)節(jié)撤自動，關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)B導(dǎo)葉;停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)B;關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)B出口擋板;增壓風(fēng)機(jī)A入口煙氣調(diào)節(jié)撤自動;根據(jù)鍋爐爐膛負(fù)壓，調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)旁路下?lián)醢彘_度至全開，并同時(shí)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)A前導(dǎo)葉開度;當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)旁路下?lián)醢迦_時(shí)，打開增壓風(fēng)機(jī)旁路上擋板;關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)A前導(dǎo)葉;停運(yùn)增壓風(fēng)機(jī)A;關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)A出口擋板;發(fā)出脫硫增壓風(fēng)機(jī)已投入旁路運(yùn)行信號。

當(dāng)機(jī)組啟動時(shí)，一般先走增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道，待機(jī)組負(fù)荷上升，需啟動2臺增壓風(fēng)機(jī)，同時(shí)撤出增壓風(fēng)機(jī)旁路。旁路撤出步驟如下:打開增壓風(fēng)機(jī)A和B出口擋板;啟動增壓風(fēng)機(jī)A和B;調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)A和B前導(dǎo)葉角度至設(shè)定位置;關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)旁路上擋板;根據(jù)鍋爐爐膛負(fù)壓，調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)旁路下?lián)醢彘_度至全關(guān)，并同時(shí)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)A和B前導(dǎo)葉開度;當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)旁路下?lián)醢迦P(guān)時(shí)，向主機(jī)發(fā)出脫硫增壓風(fēng)機(jī)已撤出旁路運(yùn)行信號。

4 無旁路脫硫系統(tǒng)對機(jī)組運(yùn)行影響及措施

4.1 吸收塔入口原煙氣溫度過高，觸發(fā)機(jī)組MFT

為防止運(yùn)行期間進(jìn)入吸收塔煙氣溫度過高，在吸收塔入口煙道處設(shè)有煙氣事故噴淋冷卻系統(tǒng)。事故噴淋水采用工藝水和消防水兩路管子組成雙保險(xiǎn)噴淋系統(tǒng)，同時(shí)在兩路噴淋閥前設(shè)置兩路壓縮空氣管路，進(jìn)行定時(shí)吹掃，以保證事故噴淋管路的通暢。事故噴淋程序設(shè)置如下:當(dāng)煙溫≥160℃時(shí)，啟動工藝水事故噴淋閥門，如果煙溫≤150℃，自動關(guān)閉事故噴淋閥門;當(dāng)煙溫≥160℃時(shí)，同時(shí)任一事故噴淋閥門故障，或工藝水泵均停運(yùn)時(shí)，啟動消防水事故噴淋閥門。如果煙溫≤150℃，則自動關(guān)閉消防水事故噴淋閥門;吸收塔3臺漿液循環(huán)泵均故障停運(yùn)且電流小于10A，則聯(lián)鎖開啟事故噴淋閥，同時(shí)開啟吸收塔內(nèi)除霧器一級下表面沖洗程序。

若噴淋系統(tǒng)啟動后仍未能控制入口煙溫的持續(xù)上升，當(dāng)入口煙溫大于170℃，觸發(fā)機(jī)組MFT，保護(hù)吸收塔內(nèi)各裝置不受高溫?zé)煔獾钠茐摹?/p>

4.2 漿液循環(huán)泵跳閘造成機(jī)組MFT

嘉興電廠三期脫硫工程設(shè)計(jì)了3臺漿液循環(huán)泵，在正常運(yùn)行中3臺泵均運(yùn)行，沒有備用泵。為防止因某一個或兩個漿液循環(huán)泵跳閘造成機(jī)組跳閘，在邏輯上做了嚴(yán)格的限制:只有當(dāng)3臺漿液循環(huán)泵均跳閘且電流均小于10A(或無漿液循環(huán)泵運(yùn)行)才觸發(fā)鍋爐MFT。漿液循環(huán)泵保護(hù)跳閘條件只選取了泵軸承溫度、電機(jī)軸承、漿液循環(huán)泵入口閥3個信號進(jìn)行跳閘邏輯判斷，沒有選取吸收塔液位等作為循環(huán)泵跳閘觸發(fā)條件，這樣3臺循環(huán)泵同時(shí)跳閘的概率非常小，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

4.3 增壓風(fēng)機(jī)跳閘造成機(jī)組MFT

本工程設(shè)2臺增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，中間增加增壓風(fēng)機(jī)旁路煙道，相當(dāng)于脫硫系統(tǒng)有三條進(jìn)入吸收塔的煙氣通道。因此系統(tǒng)設(shè)定:只有當(dāng)2臺增壓風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，電流小于10A，且增壓風(fēng)機(jī)旁路擋板開度小于80%時(shí)，判定煙氣通道封閉，觸發(fā)機(jī)組MFT。而單臺增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括增壓風(fēng)機(jī)本體、稀油站系統(tǒng)、冷卻水及密封風(fēng)系統(tǒng)，跳閘聯(lián)鎖信號保護(hù)包括電機(jī)軸承溫度保護(hù)、風(fēng)機(jī)軸承溫度保護(hù)、電機(jī)稀油站壓力低低報(bào)警三項(xiàng)。完備的稀油站系統(tǒng)和冷卻密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以確保2臺增壓風(fēng)機(jī)同時(shí)跳閘的可能性降低到最小，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

隨著國家環(huán)保要求的日益提高，我國大容量火電機(jī)組的快速發(fā)展，脫硫系統(tǒng)取消煙氣旁路運(yùn)行是脫硫發(fā)展的大勢所趨。介紹了嘉興電廠1000MW機(jī)組無旁路脫硫系統(tǒng)的特點(diǎn)以及啟停程序，重點(diǎn)闡述了該系統(tǒng)獨(dú)特的增壓風(fēng)機(jī)旁路的設(shè)置及運(yùn)行方式，分析了無旁路脫硫系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行可能對機(jī)組產(chǎn)生的影響，并提出了相應(yīng)的解決措施，為國內(nèi)百萬機(jī)組進(jìn)一步推廣使用無旁路脫硫系統(tǒng)提供借鑒。

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