1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 环保786FGD 装置关闭旁路挡板门运行安全问题与优化沈赫男（华电潍坊发电有限公司 261204）【摘 要】围绕保持烟气系统烟气流程畅通这一理念，对火力发电厂脱硫装置烟气系统的安全性进行分析，找出系统中安全薄弱的环节，并针对性的加应优化改进，以达到燃煤电厂主机与脱硫装置共同连续安全运行的目的。【关键词】脱硫装置 烟气系统 安全运行 1 概述2005 年我国二氧化硫排放总量为 2549 万吨，居世界第一位，目前，全国正处在大规模控制二氧化硫排放的初始阶段，二氧化硫排放主要是由工业生产造成的，约占总排放量的 80，而火电行业又是工业中的排放大
2、户，约占全国二氧化硫排放量的 45，2000 年，我国火电装机容量 2.38亿千瓦，消耗煤炭 5.8 亿吨，截止到 2005 年，火电装机容量达到 5.08 亿千瓦，超过规划约亿千瓦，消耗煤炭 11.1 亿吨，增长了近倍。能源消费的超常规增长和火电行业的快速发展是导致二氧化硫排放量增加的主要原因。目前世界范围内控制火力发电机组二氧化硫排放的途径主要有 3 种，一是燃烧前脱硫；二是燃烧中脱硫；三是燃烧后脱硫，即烟气脱硫，烟气脱硫是国际上普遍采取的一种主要脱硫方式。2 烟气系统的组成火力发电机组中，采用石灰石石膏湿法脱硫技术的烟气脱硫装置主要由吸收塔系统、烟气系统、制浆系统、脱水系统、工业水，工艺
3、水系统、废水处理系统、控电系统等组成。其中烟气系统是发电机组与脱硫系统的接口部分，而烟气系统的重要节点设备是旁路挡板门与增压风机，上述设备的运行状态将直接对主机安全运行造成影响。烟气系统主要由烟道、旁路挡板门、增压风机、GGH（烟气-烟气热交换器） 、原烟气挡板门及净烟气挡板门组成，其系统流程如下图：全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 环保787注：1旁路挡板门； 2原烟气挡板门； 3净烟气挡板门；图一 烟气系统流程图3 FGD （烟气脱硫装置）系统安全影响主要因素在目前国内已建或在建的大多火力电厂中均设有旁路挡板门，旁路挡板门的设计为整套发电机组提供了更灵活的运行方式，如
4、：在建过程中，即使脱硫工程工期不与主体工程同步也不会影响机组发电；不会因 FGD 故障或检修影响发电机组运行；当锅炉侧粉尘、烟温超标等异常工况下可打开旁路挡板门运行，确保 FGD 安全。为贯彻落实国务院节能减排工作部署，提高脱硫装置投运率，控制 SO2 排放量，保护环境，国家发展和改革委员会，国家环保总局于 2007 年 6 月 11 日联合发布了燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法（试行） ， 办法从脱硫设施建设安装、在线监测、脱硫电价、运行监管、脱硫产业化等方面提出了全面、系统的措施。因此，全面关闭 FGD 烟气旁路挡板运行为大势所趋。3.1 旁路挡板门的安全问题与优化3.1.1 部
5、分火电厂在正常机组运行时，旁路挡板门处在关闭状态，当脱硫增压风机跳闸时，挡板门可能会因为变形或卡涩无法迅速打开，致使锅炉炉膛正压值越限，造成发电机组跳闸，甚至对水平烟道造成严重损害，因此旁路挡板门定期试验是必须的，考虑到挡板门两侧存在差压以及净烟气中夹带的液滴中含有石灰石浆液易结垢，因此应每周对其进行一次活动试验。3.1.2 为彻底避免旁路挡板门拒动，可将旁路挡板门一分为二，即将旁路挡板门叶片由单执行机构驱动改为双驱动执行机构，可有效的降低挡板门拒动的概率。3.1.3 为防止运行人员操作过程中，误将净烟气挡板门关闭以及其它问题引起事故，应从 DCS 中设计旁路挡板门超施开逻辑。逻辑条件如下：全
6、国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 环保788条件 1：锅炉 MFT条件 2：增压风机入口门不在开位（如设计两台风机可采用“与”逻辑关系）条件 3：FGD 出口净烟气挡板不在开位。 （不采用关到位信号而选用不在开位信号，可为旁路挡板门快开争取更多提前量，降低事故工况对主机及 FGD 侧设备的故障扰动） 。条件 4：GGH 主辅电机全停。条件 5：增压风机跳闸。条件 6：烟尘含量高或烟温高。条件 7：浆液循环泵全停。*根据需要，也可在增压风机入口压力高于 300Pa 时，超驰开旁路挡板门。操作员盘点旁路挡板门事故紧急快开按钮，快开按钮应独立于 DCS（分散控制）系统，直接与执行
7、机构连接，防止 DCS 故障情况下，无法及时打开旁路挡板门。电动型旁路挡板门应设计可靠的供电电源，如带有保安电源的双路供电电源。气动执行机构选型应考虑选择带有三断保护功能的执行机构。应根据烟道承压在水平烟道设计防爆门，作为烟风系统最后一道安全防范手段。3.2 增压风机及自动控制策略的安全问题与优化大多数火电厂脱硫系统均设有增压风机。增压风机主要用于克服 FGD 系统（如烟道、GGH 、吸收塔等设备）的压降，增压风机常见为轴流式，其控制方式为静叶可调或动叶可调式。增压风机是 FGD 侧最重要的是设备之一。增压风机与旁路挡板门二者有序配合，可确保烟气系统安全稳定。增压风机控制应注重考虑如下问题：3
8、.2.1 在发电机组正常运行情况下，与旁路挡板配合，确保水平烟道侧或 FGD 侧任一路烟气流程畅通。根据生产厂家建议，在增压风机跳闸后，为避免热烟气进入风机，以及下次启动时风机不带负荷启动，一般要求此时联锁关闭增压风机静叶(或动叶)，从保护设备角度来讲，该功能设计合情合理，但从全局角度来分析，当增压风机跳闸后，如果静叶（或动叶）联关而旁路挡板门未及时打开，则整个烟气流程被旁路挡板门与增压风机静叶堵塞，势必造成水平烟道超压，将引起主机侧炉膛压力保护动作，因此，在静叶（或动叶）联关保护功能设计时，应重点考虑此时旁路挡板门的位置开度，此外，为保证增压风机不带负荷启动，可在增压风机允许启动条件中加入“
9、静叶（或动叶）不在关位”的闭锁启动条件。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 环保7893.2.2 增压风机静叶（或动叶）应投入自动控制，正常情况下可优化风压调节品质，在主机事故情况下，可快速响应，降低风压波动造成的负面影响。实践证明，增压风机自动控制被调量可选择增压风机入口压力或旁路挡板门前后差压，自动控制可引入主机侧总风量信号或吸风机执行机构开度信号做前馈，以达到迅速响应主机工况变化的目的，增压风机静叶（或动叶）自动控制输出指令应设置高、低限幅，避免因热控测量元件故障，造成静叶（或动叶）向极限方向误动，根据风机特性，上、下极限一般设为 1575。3.2.3 增压风机静叶自
10、动控制调节对象取样装置应合理布置且定期维护，由于原烟气中夹带有一定的灰尘，可能会堵塞增压风机入口压力测量装置取样孔，影响调节品质，在每次机组停运检修时，应注意对管路吹扫，另外，安装防堵取样器也可降低灰尘对取样装置造成的影响。入口压力测量开孔位置应避开气流紊乱的（如烟道拐角、烟气汇合处）区域。3.3 GGH 及原、净烟气挡板门的安全问题与优化3.3.1 GGH 安全问题3.3.1.1 GGH 一般设有主、辅电机切换功能，应定期进行切换试验，确保主电机故障时辅电机能够及时、可靠投入。3.3.1.2 GGH 应根据原、净烟气侧出入口差压变化情况进行定期吹扫，保障烟气流程畅通，降低烟风系统功耗。3.3
11、.2 原、净烟气挡板的安全问题3.3.2.1 为保障烟气流程畅通，只有在旁路挡板门打开的情况下方能允许关闭原烟气挡板门。3.3.2.2 为隔离系统、保护设备，当增压风机停运且旁路挡板门已打开时，应允许关闭原烟气挡板门。3.3.2.3 在特殊恶劣工况下，如烟尘大、烟温高时，为保护设备，建议短时间打开旁路挡板门，避免损坏 FGD 装置设备。3.3.2.4 净烟气挡板不在开位时，应超施开旁路挡板门。4 FGD 烟气系统安全影响总结在采取上述安全措施后，即使 FGD 装置发生事故，旁路挡板门未及时打开且增压风机跳闸，只要原净烟气挡板门及增压风机静叶在开位，烟气流程畅通，就不会对发电机组造成重大的安全影响，因此关闭旁路挡板门后主机及脱硫挡板门的安全、稳定运行是可以保障的。参考文献：1 帕尔森斯公司 湿式石灰石烟气脱硫系统的设计与采购2 赵燕平火电厂分散控制系统检修运行维护手册作者简介：作者：沈赫男 专业：热工自动化控制 工作单位：华电潍坊发电有限公司 联系地址：山东潍坊市高新区清池街办潍坊发电有限公司控仪队 邮政编码：261204
