Transcript 《脱硫旁路取消实例分析和控制优化》
取消烟气旁路挡板的 实例分析及控制优化
广州华润热电有限公司 杨新生 廣州華潤熱電有限公司
目录
当前国家的环保政策 脱硫系统的现状 改造面临的难点及应对措施 控制逻辑优化 写在后面
一、国家的环保政策
环保部2010年6月下发了91号文件《关于火电企 业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》 各级环保部门和各电力集团公司要积极鼓励火电企业逐步拆除已建脱硫设 施的旁路烟道，烟气排放连续监测系统采样点逐步统一安装在烟囱符合监测 要求的高度位置。对暂时保留旁路烟道的，所有旁路挡板必须实行铅封。要 求所有新建燃煤机组不得设置脱硫旁路烟道 2012年新执行的《火电厂污染物排放标准》 （GB 13223－2011）见下表
二、主设备及脱硫系统概况
1、装机2*300MW燃煤供热机组，主机侧按常规设计，随主机同步上脱硝系 统及脱硫系统； 2、脱硫工艺采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫；脱硫装置采用一炉一塔， 每台炉对应配置一台静叶可调轴流式增压风机，安装在FGD装置进口原烟气侧， 用于克服FGD装置造成的烟气压降。 3、烟气在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，经烟囱排入大气。 烟道上设置100%烟气旁路挡板门，当锅炉启动和FGD装置故障停运时，烟气由 旁路挡板经烟囱排放。 4、为节能降耗，机组投产后，为增压风风机增加变频控制方式，现增压 风机能分别实现工频和变频控制。
取消旁路前系统流程
三、改造的难点及应对措施
1、增压风机的可靠性 调研已经取消旁路的部分电厂，其FGD系统基本都设两台增 压风机，如果其中一台增压风机跳闸，能通过降低负荷，实现 机组的持续运行。但我司只有一台增压风机，取消旁路后，其 重要性超过了主机六大风机和三大泵，增压风机故障时，将直 接导致机组停运。能否降低负荷，依靠增加引风机的出力，克 服烟气自然通道的阻力，维持机组的正常运行？对此，我司在 机组停机之前做了针对性的试验。如下图。
对上图的说明： 在220MW负荷下，增压风机停止运行，此时旁路挡板自动打开，增压风机入口压 力变化不大，带工况稳定后，人为关闭旁路挡板（旁路挡板分两层，上层为开关量 控制，下层为模拟量控制），10分钟后，增压风机入口压力升高到2000Pa以上（因 变送器最大量程为2000，最终数据不能准确读取），通过主机引风机的调整，主机 炉膛负压最大波动到450Pa左右，尚在允许范围内，此次旁路试验13分钟后开启旁路。 20:00分，旁路再次关闭，时长27分钟，机组负荷210MW，因风机配合得当，炉膛负 压波动在200Pa以内,此次试验证明了在低负荷时，通过主机侧风机的配合调整，可 以实现增压风机停运后短时间的持续运行。
三、改造的难点及应对措施
2、 吸收塔高温防护措施 FGD系统设计时无事故喷淋系统，取消旁路后，现吸 收塔成了烟气唯一通路，为防止系统故障时入吸收塔烟气 温度过高，烧坏吸收塔内部设备及烟气防腐层，引起火灾， 本次停机期间加装事故喷淋系统。水源取用消防水，入口 烟气温度高于160度时自动投入喷淋系统，达到保护吸收 塔的目的,如下图：
三、改造的难点及应对措施
3、机组启动初期浆液的处理 旁路未取消前，在机组启动初期，烟气走旁路，待退 出燃油后，再进行脱硫，保证了浆液质量，但是现在脱硫 是全程投入的，投油期间对浆液的污染比较大。我司在本 次机组启动初期，未投石灰粉，而是用清水进行循环，当 机组燃油逐渐退出后，机组负荷约100MW左右，烟气中SO2 含量逐步升高，才慢慢的石灰石投入，进行脱硫处理。
四、控制逻辑优化 控制核心理念：
旁路取消后，整个系统的控制理念发生了根本 性的变化，如何在保证设备安全的情况下，尽可 能的优化控制逻辑，达到设备最大程度的稳定可 靠运行，成了控制理念的核心。经过反复的论证， 我司最终决定对控制逻辑做如下优化
四、控制逻辑优化
1、对增压风机入口压力定值的修改 为避免脱硫系统故障引起炉膛负压的大幅度波动，原设 计增压风机入口压力大于1500Pa或小于-1500Pa时，FGD主 保护动作，脱硫旁路烟气挡板开启。现旁路已经取消，此 定值已经不适合现在的工况。在极端情况下，系统压力会 达到危险值，如：增压风机出口堵塞。我们查阅了当初的 设计资料，烟道的设计压力值为±5000Pa,同时参考风机 性能曲线，适当增加压力值对脱硫系统不会造成影响。但 引风机出口压力的过大，容易引起风机失速，结合以上两 方面因素，将此压力保护定值调整到±4000Pa触发FGD保 护动作 。
四、控制逻辑优化
2、 FGD主保护保护逻辑优化 FGD主保护是脱硫系统最重要的保护，取消旁 路后，增压风机默认为运行状态，为保证烟气通 道的畅通，净烟气挡板及原烟气挡板门挂牌在运 行中设置为禁操状态，对于单轴承温度点保护， 国内电厂进保护的情况也不尽相同，为设备稳定 考虑将其改为报警，以下为优化后的FGD主保护条 件。
四、控制逻辑优化
1、主厂房6KV5A段增压风机开关分位，取消 2、浆液循环泵全停，保留 3、增压风机运行且原烟气挡板全关，取消 4、增压风机运行且净烟气挡板全关，取消 5、增压风机入口压力大于1500Pa或小于-1500Pa， 更改定值为大于4000Pa或小于-4000Pa 6、锅炉MFT跳闸，取消 7、增压风机入口温度大于180度（3取2），延时 120S，保留
四、控制逻辑优化
3、增压风机跳闸保护逻辑的优化 优化原则： 增压风机的可靠与否直接影响整台机组的 稳定运行，在优化时结合FGD主保护的优化方案，保留了 系统风险导致跳闸的逻辑，其余都全部改为报警，以下为 优化后的保护条件。 1）增压风机轴承温度>100℃延时10S跳闸，此测点为单点 跳风机测点，为增加设备可靠性，将此项改为报警 2）增压风机电机轴承温度>90℃延时10S跳闸，此测点为 单点跳风机测点，为增加设备可靠性，将此项改为报警 3）增压风机油站停止运行2小时，为提高设备可靠性，取 消
四、控制逻辑优化
4）增压风机运行90S原烟气挡板未开延时2秒，为提高设 备可靠性，取消 5）增压风机运行2S净烟气挡板未开延时2秒，为提高设备 可靠性，取消 6）浆液循环泵全停延时1秒，保留此逻辑 7）变频器远方急停（变频）（DCS按钮）为提高设备可靠 性，取消 8）增加增压风机入口温度大于180度（3取2），延时120s， 跳增压风机逻辑 9）增加增压风机入口压力大于4000Pa或小于-4000Pa跳增 压风机逻辑
四、控制逻辑优化
4、其他部分的改动 1）全部取消旁路挡板相关逻辑 ，取消脱硫DCS、脱硫操 作盘快开旁路挡板门逻辑、事故按钮、供电回路及就地控 制箱。增加事故喷淋系统，在脱硫DCS中增加对事故喷淋 电动门的控制逻辑，（1） FGD入口烟气温度高于150℃ （三取二）报警，并启动吸收塔入口事故喷淋；（2）吸 收塔出口烟气温度高于60℃，启动除雾器自动喷淋和吸收 塔入口事故喷淋动作，并报警。 2）为保证系统安全，防止极端工况下吸收塔发生着火事 故，增加原烟气入口温度高于180℃，超驰联关原烟气挡 板门逻辑
四、控制逻辑优化
5、 增压风机故障情况下主机侧和脱硫侧相关逻辑 的优化 我司主机DCS和脱硫DCS系统，是两个不同的控制系 统，不能做到一体化控制，又因为在小修中对旁路进行封 堵，时间仓促，不能进行大规模的技改，只能在目前情况 下，尽可能的对监控措施进行优化，达到满足运行的目的。 所做的优化措施如下：
四、控制逻辑优化
1）增加脱硫请求主机MFT条件，其逻辑判断为：浆液循环 泵全停或原烟气温度大于180度或增压风机入口压力大于 4000Pa，此三个条件靠硬接线引入主机DCS，作为MFT条件。 2）出于对引风机安全的考虑，增加增压风机入口压力高 闭锁引风机逻辑，当增压风机入口烟气压力大于2500Pa时 闭锁增引风机增指令。 3） 取消原引风机启动允许中对原对旁路烟气挡板开的要 求。
四、控制逻辑优化
4）为实现机组在增压风机跳闸情况下的快速减负荷，增 加增压风机跳闸联锁跳D、E磨煤机条件，条件触发后立即 跳闸，无延时；快速关闭送风机动叶至适当开度（增压风 机工频运行时需同时联开增压风机入口静叶，变频时静叶 已全开不需要），三台浆液循环泵运行联跳三台浆液泵逻 辑，最大限度提高机组在增压风机跳闸情况下快速适应风 烟系统阻力变化的能力。 5）在主机DCS画面上增加增压风机入口压力测点、增压风 机入口烟气温度测点，在DCS软光字牌增加增压风机跳闸 光字牌，在报警信息中，增加增压风机入口压力、烟气温 度的报警 。
五、写在后面
1、对于类似这种单增压风机的机组，取消旁路后，如果 增压风机有故障，不能隔离维修，这直接影响到机组的 持续运行，按现在的系统状况，扩容引风机而取消增压 风机或另增加一台增压风机的投资较大，考虑到机组在 低负荷时可以不依靠增压风机而实现短时间运行，因此 计划增加增压风机旁路系统，以便在事故时对增压风机 进行隔离，达到停风机不停炉的目的。
五、写在后面
2、据了解，目前国内新建的机组，已经不设旁路系统， 因此对脱硫岛的控制，在设计之初均已纳入主机管理， 而对于增压风机，有电厂已经通过扩容引风机的做法进 行了取消，简化了系统同时也提高了系统的稳定性。对 于老机组，面临着取消旁路的改造任务，相同DCS硬件 的电厂，脱硫旁路取消后，可直接纳入主机管理。但对 于两套不同的DCS系统，融合起来难度较大。
五、写在后面
3、本次改造后，维持原来的控制方式不变，仅将 几个重要的参数，如增压风机入口烟温、压力等信 号送到主机DCS，实现远方监视。这种控制方式增 加了操作配合的风险，不利于系统稳定。我司计划 在下一个检修周期中，对增压风机的控制纳入主机， 其余脱硫系统的控制维持原来的控制方式不变，和 目前相比，将大大提高系统的安全性。
五、写在后面
春季小修短短15天时间，为了响应环保部门的号 召，我司完成了旁路挡板的封堵工作，目前机组启动 正常，设备运行稳定，近一年的时间中，未发生因脱 硫系统方面的原因导致的机组停运，因此实践证明， 旁路封堵的技术方案是可行的。但时间仓促，仍有很 多不完善地方需要在下一个检修周期时改进。也希望 与会的专家提出更多的宝贵意见，使封堵旁路后的机 组在稳定性和效益提高方面能更上一个新的台阶。