600 MW機組濕法脫硫旁路煙道封堵及應對措施

摘要：文章根據河北大唐國際王灘發電有限責任公司實際情況，分析了影響取消FGD旁路煙道的各種因素，對王灘發電公司如何進行旁路煙道封堵以及封堵后為保證脫硫系統正常運行所采取的技術措施，包括事故噴淋系統改造、保護邏輯修改等進行了詳細說明，文章的研究對王灘電廠及類似電廠的脫硫旁路封堵改造工作具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：FGD；旁路煙道；旁路擋板；措施

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0119—02

1 旁路封堵前各系統應具備的技術條件

1.1 燃燒系統

在脫硫煙氣旁路封堵（或拆除）前，鍋爐燃燒系統應滿足以下要求：鍋爐應采用無油或少油點火和低負荷助燃技術，確保鍋爐啟停和運行期間助燃油及煤粉完全燃燒，避免未燃燼油污和煤粉對除塵器和脫硫系統造成污染，或發生二次燃燒和堵塞。

1.2 事故噴淋裝置改造

事故噴水用水，原設置一個噴水氣動門，以下三個條件之一可以聯鎖開噴水氣動門，分別是：四臺漿液循環泵全停，與上原煙氣溫度高于80℃，發脈沖指令聯鎖開；原煙氣溫度高于150℃聯鎖開；僅有一臺漿液循環泵運行，且凈煙氣溫度高于60℃時，聯鎖開。

改造后的事故噴淋啟動條件：

①當煙溫（噴淋前溫度測點、三取二）大于等于150℃啟動事故噴淋1路事故噴淋氣動閥門。運行人員手動關閉事故噴淋。

②當煙溫（噴淋前溫度測點、三取二）大于等于160℃時，自動開啟第2路事故噴淋氣動閥門，如煙溫（噴淋前溫度測點、三取中）低于150℃并且吸收塔出口溫度小于等于60℃，自動停止1路噴淋；運行人員手動關閉事故噴淋。

③當煙溫達到大于等于180℃時，2路事故噴淋氣動閥門自動啟動，如噴淋5 min煙溫繼續大于等于180℃，則自動觸發鍋爐MFT。運行人員手動關閉事故噴淋。

④脫硫吸收塔4臺循環泵跳閘，與上原煙氣溫度高于80℃，自動啟動2路事故噴淋氣動閥門。運行人員手動關閉事故噴淋。

⑤僅有一臺漿液循環泵運行，且凈煙氣溫度高于60℃時，聯鎖開其中1路事故噴淋氣動閥門。

1.2.1 事故噴淋水量的計算

①采用比熱容進行計算。

Q1=c1△t1D1

Q2=c2△t2D2

Q3=λRD2

Q1=Q2+Q3

式中：Q1為煙氣放熱量，c1為煙氣比熱容，△t1為煙氣溫降，D1為單位時間內的煙氣質量流量，Q2為液態水到飽和水的吸熱量，c1為液態水比熱容，一般取4.2KJ/（kg·K），△t2為水的溫升，D2為單位時間內水的質量流量，R為水的汽化潛熱，λ為事故噴淋減溫水的利用系數，取0.8。

根據飽和水和飽和水蒸氣熱力性質表，查得20℃時水的汽化潛熱是2 453.3 kJ/kg，50℃時水的汽化潛熱是 2381.9 kJ/kg，150℃煙氣比熱容1.0825 kJ/kg·℃，從技術協議查得BMCR工況下煙氣質量流量3 117 327 kg/h。

以150℃煙氣降溫至50℃煙氣，降溫水為20℃常溫水為例，150℃煙氣的比熱容1.08 kJ/kg。

Q1=1.08×（150—50）×3117327=336 671 316 kJ

Q2=4.2×（50—20）×D2=210D2

Q3=0.8×2453.3×D2=1962D2

則Q1=Q2+Q3=2088D2=336 671 316

換算后得D2=161 t/h。

這個水量主要與事故噴淋減溫水的利用系數有直接關系，事故噴淋減溫水的利用系數主要是受噴淋效果的影響，噴淋霧化效果越好，利用系數就越高，這里取0.8只是一個估算系數。

②根據煙氣焓值計算進行校核。煙氣成分（標準狀態，濕基，實際O2）如表1所示，煙氣參數如表2所示。

脫硫塔進口煙氣溫度為150℃時的各組分的焓值如下：

氮氣：195.5；二氧化碳：83.5；水蒸氣227.6；氧氣：199.5；二氧化硫：279.5；單位kJ/kg。

脫硫塔出口溫度為50℃時各組分的焓值，氮氣：65；二氧化碳：8.2；水蒸汽：75.3；氧氣：65.88；二氧化硫：90.65。單位kJ/kg。

煙氣焓值計算公式采用：

I=IN2MN2/1000×XN+ICO2MCO2/1000×XCO2+IH2OMH2O/1000×XH2O+IO2MO2/1000×XO2+ISO2MSO2/1000×XSO2

式中，I為各組分焓值，M為各組分分子量，X為各組分含量。

則150℃煙氣的平均mol焓值：

I1=195.5×28/1000×0.7455+83.5×44/1000×0.1163

+227.6×18/1000×0.0745+199.5×32/1000×0.0623+279.5

×64/1000×0.0014=5.236 kJ/mol

50℃煙氣的平均mol焓值：

I2計算方法同上=1.64 kJ/mol

煙氣放熱量：

Q=（5.236—1.64）×2376054/22.4×1000=381 236 248.1 kJ

查表得20℃水的汽化潛熱為2 453.3 kJ/kg，50℃水的汽化潛熱為2 382.9 kJ/kg，若采用20℃常溫水降溫，則水從20度升到50℃吸收熱量125 kJ/kg，則事故噴淋降溫所用的水量為Q/（2382.9+125）=152 t。若采用50℃水降溫，則事故噴淋降溫所用的水量為Q/2382.9=160 t/h。

同時經過測算，按事故狀態150℃煙溫考慮：機組滿負荷時4臺循環泵全停，目前除霧器沖洗水泵120 t/h流量，大概可以150℃煙氣降至75℃左右，在吸收塔內設備可以承受范圍之內。

需要指出的是，不論那種計算方法出來的水量，最后主要看事故噴淋噴嘴的霧化效果，其噴霧后的水滴越小越有利于降溫，反之即使噴淋水量大也起不到作用。因此改造完成后進行沖洗水噴霧試驗，保證噴嘴霧化效果。

1.2.2 事故噴淋系統改造內容

本次改造增加的設備有：對原有事故沖洗水噴淋裝置進行改造，包括噴嘴、管道及相應的電動或氣動控制閥門。

利用現有設備，完善優化邏輯保護。現有每臺機組脫硫設置兩臺除霧器沖洗水泵（流量120 m3/h，揚程約70 m，最大壓力為0.7 MPa），當達到保護條件后，事故噴淋裝置啟動，并聯啟第二臺除霧器沖洗水泵。根據流體力學原理，兩臺相同水泵并聯運行時，流量增加一倍到240 m3/h，揚程不變即壓力不變，現有管道仍能滿足要求。

1.3 保護邏輯

根據王灘發電公司脫硫吸收塔內噴淋管路及除霧器本體材質能夠允許不高于80℃的煙氣溫度通過，為確保吸收塔內的設備安全，旁路封堵改造的同時進行以下控制系統邏輯改造。

鍋爐MFT條件增加：4臺漿液循環泵全停且鍋爐排煙溫度（左右側分別三取中判斷大于90℃后相與）大于90℃，延時5 s MFT。電氣專業提供4臺漿液循環泵已合閘、已跳閘反饋信號（共8路），送至DCS端子排。

增加引風機啟動允許條件：至少1臺漿液循環泵運行或者排煙溫度小于60℃；脫硫出口擋板已開；電除塵已運行。

引風機啟動允許及保護邏輯以廠家提供資料為準。

原旁路擋板、增壓風機、入口擋板、出口擋板及煙氣系統的相關邏輯全部取消。

漿液循環泵原啟動允許條件：入口閥開并且四個軸承溫度均不大于80℃不變。停允許條件：其他泵至少1臺運行或者原煙氣溫度小于60℃。

氧化風機啟動允許條件中，脫硫出口擋板已開保留。原跳閘條件中包含出入口擋板及排空門邏輯（三者全關延時5 s），取消。

排空閥原開允許條件為脫硫進口擋板關，取消。關允許為脫硫進口或出口擋板開，取消。保護開為脫硫進出口擋板全關，取消。

脫硫出口擋板增加已開、已關行程開關，給脫硫PLC提供反饋信號。

噴淋后溫度增加4個測點，進脫硫PLC。

凈煙氣溫度增加4個測點，進脫硫PLC。

#1、#2除霧器沖洗水泵出口門由手動門改為電動門。

增加1個事故噴淋閥（氣動門）。

事故噴淋閥聯鎖開啟條件：原煙氣溫度（3取中）大于150℃；只有1臺漿液循環泵運行，并且凈煙氣溫度（3取中）大于60℃；只有1臺漿液循環泵運行，并且原煙氣溫度（3取中）大于100℃；4臺漿液循環泵全停，并且原煙氣溫度（3取中）大于80℃；四臺循環泵全停導致鍋爐MFT后，聯關除霧器沖洗水總門，防止除霧器沖洗水漏流卸壓。

“至少1個事故噴淋閥開”作為第二臺除霧器沖洗水泵的聯鎖啟動條件。

MFT后聯跳電除塵。

增加原煙氣溫度高兩級光字報警，定值分別為140℃、150℃。

增加凈煙氣溫度高兩級光字報警，定值分別為65℃、75℃。

為確保FGD系統可靠穩定運行，應加強燃料采購管理，運行合理摻配煤，盡可能保證煤質和石灰石品質在設計允許范圍。

2 #2脫硫旁路封堵改造方案

①#2脫硫旁路擋板兩側采用6 mm鋼板進行封堵，如圖1所示，兩側封堵面積共150 m2，其中凈煙氣側做玻璃鱗片防腐75 m2。旁路擋板門執行機構拆除，出口擋板門保留不動，入口擋板門整體拆除，原入口擋板門位置改為直煙道。

②拆除原有增壓風機及油站，保留原增壓風機出入口煙道，采用直煙道代替。

③對鍋爐吸風機進行增容改造。

3 旁路封堵后脫硫系統運行管理要求

①鍋爐冷態啟動時，電除塵需提前8 h投運啟動，各加熱器確保灰斗及各絕緣件的干燥。

②鍋爐點火啟動風機前投運1臺吸收塔漿液循環泵。

③做好機組日常吹灰工作及氧量的控制。

4 結 語

從以上可以看出封堵FGD旁路從技術上是可行的，取消旁路后脫硫裝置和主機組成為串聯的生產系統，脫硫系統的安全運行對電廠的安全運行更加重要，脫硫裝置必須與主機組設備按照同樣的標準和要求進行運行和維護，對鍋爐和脫硫的檢修及運行都提出了更高要求：

①根據本公司實際運行情況制定《脫硫旁路封堵后事故處理預案》，進一步細化主機與脫硫系統啟停、輔機故障等情況下的操作程序和配套措施，保證鍋爐燃燒穩定、電除塵高效運行，避免因投油穩燃對吸收塔漿液品質的影響。

②定期進行事故噴淋系統噴淋試驗，保證事故噴淋效果。

參考文獻：

[1] 張金倫.濕法脫硫系統取消旁路煙道的技術經濟性分析[J].熱力發電，2009，（10）.

[2]徐華春.提高無旁路脫硫塔可靠性的措施[J].電力建設，2010，31（4）.