660 MW空冷机组取消脱硫旁路运行方案分析与实施

李 勇，杨 杰，计文君

(1.河北国华定洲发电有限责任公司,河北 保定 073000；2.河北省电力研究院 石家庄 050021)

1 概述

河北国华定洲发电有限责任公司(简称“定洲电厂”) 二期工程建设有2台660 MW超临界直接空冷机组(3号、4号机组)，2台机组同步建设全烟气脱硫装置，3号机组同步建设烟气脱硝装置，4号机组预留烟气脱硝装置，该工程采用中水系统供水。脱硫旁路系统主要由脱硫进、出口挡板、旁路挡板、密封风机、电加热器等构成。在工程建设中，为积极响应国家环保政策，采用石灰石-石膏法烟气脱硫技术，施工期间取消脱硫旁路，确保了烟气全过程通过脱硫装置。

目前，国内脱硫机组运行主要采用2种方式：引风机和增压风机合并，取消或者保留旁路；引风机、增压风机串联布置，保留旁路挡板。 定洲电厂二期工程采取引风机、增压风机串联布置，取消旁路挡板的方案，具体情况：炉膛中产生的烟气经过后烟井，通过烟道进入空气预热器烟气仓，在预热器中利用烟气余热使一、二次风得到预热。从空气预热器出来的烟气通过(双室四电场)静电除尘器、引风机(静叶可调)进入脱硫增压风机(动叶可调)、吸收塔(取消在事故情况下走旁路，直排烟囱)，最后排往烟囱。

2 脱硫旁路取消后存在的问题

2.1 基建调试

a. 机组在吹管前，脱硫机组具备通烟气条件，施工单位需调整施工工序，确保脱硫与机组同步试运行。在点火、极低负荷、电除尘器故障和第1次吹灰等阶段，大量未燃尽的碳、煤焦油、粉煤灰和有机气体进入吸收塔，造成吸收塔浆液品质恶化，脱硫效率降低。

b. 烟气只有通过FGD处理后才能外排，在FGD故障停运或临时检修时主机将同步停运。

2.2 系统运行

a. 在锅炉启动和事故状态下，会造成进入脱硫吸收塔的烟气超温，导致吸收塔内衬胶及部件损坏或引发火灾事故。

b. 引风机与增压风机串联运行，引风机与增压风机需同时启动，在机组刚启动或不稳定工况下，需考虑超压问题，需要引风机、增压风机厂家对其选型的匹配性进行核实。

c. 脱硫供浆系统设备石灰石浆液箱其附属搅拌器均无备用，如发生故障，需2台机组同时停运才能检修，影响供浆系统可靠性。

d. 取消旁路挡板后，需要对烟道进行永久封堵，并做好防腐。

e. 挡板密封风机已不需要运行，原有的进出口挡板、旁路挡板的密封接口需要进行封堵。

2.3 控制逻辑

取消脱硫旁路挡板，缺少了事故工况下烟气直接进入烟囱的这重保护，为保证炉膛、烟道及吸收塔的安全，需要实现增压风机与送、引风机的自动联调，对增压风机自动调节提出了更高、更严格的要求，同时，在增压风机故障、烟气超温、锅炉MFT、RB等异常工况下增压风机和送引风机如何动作来保证炉膛及吸收塔的安全也需要详尽考虑。

3 处理措施

3.1 基建调试措施

a. 脱硫系统的调试工作提前进行,锅炉风机单体试运行时，增压风机也需要同步完成，否则锅炉风机送出的空气没有排至烟囱的通路。锅炉进行冷风动力场试验时，增压风机与锅炉送、引风系统配合启动，并根据试验要求进行出力调节。此时，脱硫系统增压风机配套润滑油站、液压油站应具备运行条件，必须停止脱硫系统烟道和吸收塔内工作，并对其进行封闭。锅炉冷风动力场试验完成后，马上进行脱硫系统的冷态通风试验，吸收塔完成注水至工作液位，浆液循环泵启动建立阻力场，脱硫系统较原工期提前约2月具备冷态通风试运条件。

b. 脱硫烟风系统和吸收塔浆液系统要完整投入运行。进行机组蒸汽吹管时，脱硫系统必须投入使用的子系统和关键设备包括：烟风系统、石灰石卸料系统、石灰石浆液制备和供应系统、吸收塔浆液循环泵系统、吸收塔pH计和密度计。同时，吸收塔排出系统和事故浆液箱系统也应投入备用。启动吸收塔系统的浆液循环泵(启动2台，备用1台)，以降低进入吸收塔的烟气温度，防止高温烧毁塔内设施。

c. 调整风烟系统启动顺序。启动顺序为开启单侧送引风机烟道，送引风机开度至100%，另一侧烟道关闭，启动增压风机，启动时增压风机动叶关闭，稳定运行10 min后启动烟道关闭侧送、引风机，同时同步调整增压风机、送风机、引风机导叶开度，维持增压风机入口压力和炉膛压力稳定。10 min后启动送、引风机，同时调整各风机动叶开度至稳定。启动完成后，增压风机投入自动运行。

d. 取消旁路后，增加3个脱硫系统故障要求锅炉掉闸的条件:增压风机停运引起锅炉MFT，并停送、引风机，增压风机停运后，锅炉烟气排放失去通路，因此必须使锅炉发MFT，同时，为防止增压风机润滑系统故障引起增压风机掉闸，继续运行送、引风机将造成增压风机轴承磨损，所以锅炉MFT同时必须停运送、引风机；浆液循环泵全停后，无法对锅炉送出的高温烟气降温，会烧毁塔内除雾器、防腐内衬，因此浆液循环泵全停，锅炉必须MFT，并停运送、引风机和增压风机；进入脱硫系统的烟气温度较高，会出现高值报警，为保护吸收塔内设施不被高温烟气损坏，延时后锅炉发MFT并停运各种风机。

3.2 系统运行措施

a. 取消脱硫旁路后，为防止因烟气超温造成吸收塔内衬胶及部件损坏或引发火灾事故，每台吸收塔入口设置两级减温水装置，每级减温水共设40个喷嘴，喷淋直径为2 m，每个喷嘴流量为7.5 m3/h、入口压力为0.05 MPa，水源主要为工艺水和消防水。

b. 经引风机厂家和增压风机厂家核实，引风机与增压风机不存在不匹配的问题，主要需通过调节增压风机入口压力使其稳定在设计压力下，以实现引风机与增压风机平衡运行。

c. 为提高供浆系统的可靠性，用事故浆液箱作为临时备用石灰石浆液箱。

d. 在脱硫旁路挡板门前后用堵板进行全封闭，并对靠烟囱侧堵板进行防腐。

e. 将进口挡板、出口挡板及旁路挡板密封风系统取消，密封风接口用盲板进行封堵，加热器及密封风机退出运行，节约电能。

3.3 控制逻辑调整

a. 增压风机跳闸与锅炉MFT连锁。增压风机跳闸后，发MFT信号，同时跳送风机和引风机(送引风机跳闸主要是考虑如果增压风机轴承由于温度高跳闸后，送引风机不跳闸，则增压风机会被动的转动，有可能造成轴承的损坏)。锅炉MFT条件“增压风机跳闸”使用“增压风机停运”信号，分3路由脱硫DCS送主机DCS，主机DCS作3选2然后取非。

b. 3台吸收塔浆液循环泵与锅炉MFT连锁。3台吸收塔浆液循环泵均停后，发锅炉MFT信号。“3台吸收塔浆液循环泵均停”采用“任意1台浆液循环泵运行”信号分3路送主机DCS，主机DCS作3取2，取“非”后作为MFT的条件

c.脱硫入口烟气温度与锅炉MFT连锁。“FGD入口烟气温度大于160℃(延时20min)MFT”与“FGD入口烟气温度大于180℃锅炉MFT”作“或”后以开关量信号分三路送主机DCS，主机DCS作3选2。FGD入口烟温大于160℃开启吸收塔入口烟气减温水阀，降低烟气温度。此保护主要防止因烟气超温造成吸收塔内衬胶及部件损坏或引发火灾事故。

d. “送风机动叶开度指令”信号分3路送脱硫DCS，作为增压风机动叶自动调节的前馈。

e. 送风机RB动作后，发5 s脉冲，增压风机动叶增加5%开度，切除自动调节。主要是为防止送风机在RB动作后，引风机会迅速的关静叶以调节炉膛负压，而当另1台送风机将出力增加后，炉膛压力又会迅速的上升，造成高值MFT动作。

f. 增压风机闭环调节以增压风机入口压力为调节对象，以送风机动叶开度指令为增压风机动叶前馈。

4 处理效果

经过实践，取消旁路后，能完全杜绝原烟气的泄漏，从而提高脱硫效率。在3、4号机组满负荷性能试验中，标准状况下烟气流量达到2 340 000 m3/h，入口SO2质量浓度达到1 097 mg/m3时，脱硫效率仍然能保证超过设计值95%。

5 结束语

定洲电厂二期工程率先在国内实现了660 MW大型机组在保留增压风机情况下，取消脱硫旁路的运行方案。该方案的实施可以保证脱硫装置正常运行，不会影响主机运行，截至2011年10月22日3号机组脱硫与主机安全运行779天，4号机组脱硫与主机安全运行669天。为今后脱硫系统的设计、建设和运行标准的制定提供了理论依据；对于现阶段已经运行或者正在实施的FGD工程，如果环保要求进一步提高，该方案可为其提供借鉴；为如何提高系统配置、设备余量、脱硫可靠性等脱硫设计规程的编写提供参考。