“煙(yan)塔合一”脫硫系統設計無旁路的運行(xing)控制方式

摘要： 三河(he)(he)發電(dian)廠(chang)二期工程2×300 MW 機(ji)(ji)(ji)組(zu)是(shi)國內(nei)首臺(tai)設(she)計“煙(yan)(yan)塔(ta)(ta)合一” 脫(tuo)(tuo)硫系(xi)統無(wu)旁(pang)路的(de)機(ji)(ji)(ji)組(zu)，為確保(bao)(bao)機(ji)(ji)(ji)組(zu)在任何運(yun)行工況(kuang)下進(jin)入(ru)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)煙(yan)(yan)氣溫度和(he)粉(fen)塵濃度在設(she)計范圍內(nei)，保(bao)(bao)證吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)的(de)安全(quan)，制定與常規脫(tuo)(tuo)硫系(xi)統設(she)計有旁(pang)路的(de)機(ji)(ji)(ji)組(zu)煙(yan)(yan)風系(xi)統不同的(de)運(yun)行控制方(fang)式， 通過制定無(wu)旁(pang)路脫(tuo)(tuo)硫機(ji)(ji)(ji)組(zu)煙(yan)(yan)風系(xi)統啟停及改(gai)變設(she)備投入(ru)順序，控制進(jin)入(ru)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)的(de)煙(yan)(yan)氣溫度。機(ji)(ji)(ji)組(zu)穩定運(yun)行的(de)實踐證明，三河(he)(he)發電(dian)廠(chang)二期工程設(she)計“煙(yan)(yan)塔(ta)(ta)合一” 脫(tuo)(tuo)硫系(xi)統無(wu)旁(pang)路方(fang)式是(shi)可行的(de)。

關鍵詞： 煙氣脫硫,煙道無旁路,煙塔合一,運行控制

概述

神(shen)華國(guo)華三河(he)(he)發(fa)電股份公司（簡稱國(guo)華三河(he)(he)發(fa)電廠）地處北(bei)京周邊，電廠廠址(zhi)位于(yu)河(he)(he)北(bei)省三河(he)(he)市燕郊(jiao)，地處燕郊(jiao)經濟技術開發(fa)區東(dong)側，廠址(zhi)西距通州區 17 km、北(bei)京市區37.5 km，東(dong)距三河(he)(he)市17 km。

電廠規(gui)劃容量為1.3~1.4 GW。一期工程已(yi)安裝 2 臺350 MW 凝(ning)汽(qi)式汽(qi)輪(lun)發(fa)電機組，1、2 號機組分(fen)別于(yu)1999 年12 月(yue)、2000 年4 月(yue)投產(chan)。二(er)期工程將安裝2 臺300 MW 供熱機組，煙氣采(cai)用脫(tuo)硫、脫(tuo)硝、“煙塔合一”技術，已(yi)于(yu)2007 年8 月(yue)、11 月(yue)投產(chan)發(fa)電。

國華三河發電廠(chang)擴(kuo)(kuo)建(jian)的二期工(gong)(gong)程(cheng)為熱電聯產擴(kuo)(kuo)建(jian)工(gong)(gong)程(cheng)，采用“煙塔合(he)一”技術并將一、二期機組(zu)同(tong)步(bu)建(jian)設脫硫，達(da)到了整個電廠(chang)“增(zeng)產不增(zeng)污、增(zeng)產減排污”的目的。

1 “煙塔合一”技術的特點

國(guo)華三(san)河(he)發電廠為滿足城市社(she)會(hui)經濟的快速發展(zhan)，改善北京市區(qu)的大氣環境質(zhi)量，三(san)河(he)電廠二期工程（2×300 MW 機(ji)組）項(xiang)目(mu)決定采用煙塔合一(yi)技術，主要基于以下幾方面考(kao)慮(lv)：

（1）由于采用(yong)石灰(hui)石-石膏濕(shi)法脫硫系統(tong)(tong)，脫硫系統(tong)(tong)排放煙(yan)氣溫(wen)度只(zhi)有(you)50 ℃左右， 若采用(yong)煙(yan)囪排放須對其進行再加(jia)熱， 溫(wen)度達到SO2 的露(lu)點溫(wen)度（72℃）以上。而采用(yong)冷卻塔排煙(yan)則(ze)無(wu)此限制(zhi)，還可(ke)節省GGH 系統(tong)(tong)和煙(yan)囪初期投資及運行費用(yong)。

（2）由于該項目選址距北京順義機場較近，采用(yong) “煙塔合(he)一”技(ji)術可有效避(bi)開(kai)對(dui)航(hang)空的影響。

（3） 脫硫系(xi)統所用的(de)增壓風機與鍋(guo)爐(lu)所用的(de)吸風機合(he)而為一既節省了設備的(de)初期投資， 又為整個機組的(de)經濟運行打下了良好基礎。

經測算，通過120 m 高的(de)冷卻塔排煙(yan)(yan)，對(dui)(dui)地面造成的(de)SO2 和PM10、NOx 年均落地濃度總(zong)體(ti)好于(yu)240 m 高煙(yan)(yan)囪排煙(yan)(yan)對(dui)(dui)地面造成的(de)落地濃度。工程建成后，每(mei)年可減少排放SO2 2 萬(wan)t，煙(yan)(yan)塵(chen)100 t，具有(you)良好的(de)環保效(xiao)益。

本(ben)工程排(pai)(pai)(pai)煙(yan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)技術取消(xiao)了傳統的(de)高煙(yan)囪，將脫硫后(hou)的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)通過(guo)煙(yan)道直(zhi)接引入自然通風冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)塔(ta)(ta)與水(shui)蒸氣(qi)(qi)混合(he)后(hou)，由冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)出(chu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)入大氣(qi)(qi)。經環境評價分析，盡(jin)管傳統煙(yan)囪一(yi)般(ban)比雙曲線冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)要高，煙(yan)囪排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)溫(wen)度(du)也比冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)排(pai)(pai)(pai)出(chu)混合(he)氣(qi)(qi)體的(de)溫(wen)度(du)要高， 但(dan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)煙(yan)氣(qi)(qi)時其(qi)熱抬升高度(du)及擴散效果是相當的(de)。原(yuan)因(yin)主要是由于煙(yan)氣(qi)(qi)通過(guo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)，煙(yan)氣(qi)(qi)和冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔(ta)(ta)的(de)熱汽(qi)混合(he)一(yi)起排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)，具有巨大的(de)熱釋放(fang)(fang)率。

由于冷(leng)(leng)卻(que)塔(ta)可以(yi)直接接受經(jing)濕(shi)法脫硫(liu)后溫度較低（為50~55 ℃）的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)，這就省去了(le)脫硫(liu)系(xi)統(tong)(tong)的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)加熱器(qi)（GGH），可以(yi)簡(jian)化脫硫(liu)工(gong)(gong)藝系(xi)統(tong)(tong)和布置，取消旁路煙(yan)道(dao)，采用(yong)(yong)直通式，增(zeng)壓風機(ji)與引風機(ji)合(he)二為一。加之省去了(le)傳統(tong)(tong)高(gao)煙(yan)囪的(de)建(jian)設，既節(jie)約了(le)設計占地(di)， 又減少了(le)工(gong)(gong)程量和施工(gong)(gong)用(yong)(yong)地(di)， 有利(li)于施工(gong)(gong)組織。在考慮了(le)冷(leng)(leng)卻(que)塔(ta)防腐(fu)、加固(gu)、煙(yan)道(dao)等(deng)引起的(de)費用(yong)(yong)增(zeng)加后，綜合(he)比較，采用(yong)(yong)排煙(yan)冷(leng)(leng)卻(que)塔(ta)仍然有利(li)于節(jie)省工(gong)(gong)程投資并減少運(yun)營費用(yong)(yong)。

2 機組采用的運行控制方式

由(you)于國(guo)華三河發(fa)電廠二期機(ji)組采用引風(feng)機(ji)與增壓風(feng)機(ji)合并、沒有旁路、沒有GGH、“煙(yan)塔(ta)合一(yi)(yi)”等技(ji)術特點，脫硫吸收(shou)(shou)塔(ta)已(yi)是(shi)鍋爐煙(yan)風(feng)系統的(de)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)，在(zai)機(ji)組運(yun)行(xing)(xing)及(ji)吸收(shou)(shou)塔(ta)運(yun)行(xing)(xing)時， 所考慮的(de)問題是(shi)吸收(shou)(shou)塔(ta)的(de)運(yun)行(xing)(xing)不能(neng)影響機(ji)組任何工況下(xia)運(yun)行(xing)(xing)； 鍋爐的(de)任何運(yun)行(xing)(xing)工況不能(neng)損壞吸收(shou)(shou)塔(ta)本(ben)體及(ji)污染塔(ta)內漿液，避免造成惡(e)性循(xun)環。

這種(zhong)設計對(dui)鍋爐及吸(xi)收塔運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)會改(gai)變(bian)一些操(cao)作順序和制(zhi)定必要的(de)(de)連鎖保護， 所以在熱態運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)時針對(dui)此設計特點進行(xing)(xing)如(ru)下(xia)情(qing)況的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)操(cao)作：除(chu)了吸(xi)收塔入(ru)(ru)口煙氣(qi)溫(wen)度高（大于(yu)180℃）、吸(xi)收塔循環泵均停(ting)的(de)(de)情(qing)況下(xia)鍋爐需要停(ting)爐， 一般情(qing)況下(xia)鍋爐出現任何(he)故障及工況發生變(bian)化(hua)， 不(bu)影響脫硫系統(tong)和電(dian)除(chu)塵器(qi)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)，這2 個設備照常(chang)投入(ru)(ru)運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)，但(dan)運(yun)(yun)(yun)(yun)行(xing)(xing)人員需重點監(jian)控。針對(dui)這種(zhong)無(wu)旁路的(de)(de)設計本工程(cheng)機組在下(xia)面(mian)工況采用不(bu)同的(de)(de)控制(zhi)方式。

2.1 鍋爐啟停爐、吹掃、煤油混燒的工況

在調(diao)試運(yun)行期(qi)(qi)間采(cai)取(qu)的(de)操作(zuo)是鍋爐啟(qi)動前脫硫吸收(shou)塔(ta)(ta)循環(huan)泵(beng)投入(ru)運(yun)行，為防止或降低(di)鍋爐啟(qi)停、吹掃、煤油混燒期(qi)(qi)間對吸收(shou)塔(ta)(ta)內石膏漿液及冷卻塔(ta)(ta)內部的(de)污染，電除塵(chen)(chen)器先于吸收(shou)塔(ta)(ta)循環(huan)泵(beng)投入(ru)，鍋爐冷態啟(qi)動時電除塵(chen)(chen)器的(de)灰斗加熱、絕緣支柱(zhu)套管(guan)加熱及放電極絕緣室加熱提(ti)前24 h 投入(ru)。

鍋爐在(zai)以(yi)上工況時投入(ru)電除(chu)塵器(qi)第1 至5 電場， 控制二(er)次(ci)電壓(ya)數(shu)值高(gao)于起暈電壓(ya)且小于閃絡電壓(ya)，并(bing)對二(er)次(ci)電流限流運行(xing)，防止電除(chu)塵器(qi)的內(nei)部燃燒。密切(qie)監視(shi)電除(chu)塵器(qi)出入(ru)口煙氣溫度變(bian)化情況。

吸收(shou)塔內部(bu)防腐(fu)材(cai)料最(zui)高(gao)抗(kang)(kang)煙氣溫(wen)度(du)90℃；吸收(shou)塔出口至冷卻塔的(de)煙道(dao)是玻璃鋼材(cai)質， 最(zui)高(gao)抗(kang)(kang)煙氣溫(wen)度(du)68 ℃， 因此運行期間(jian)要(yao)密切(qie)監測脫硫系(xi)統(tong) CEMS 系(xi)統(tong)的(de)主要(yao)參(can)數及吸收(shou)塔入口、出口溫(wen)度(du)的(de)變化(hua)。

當鍋(guo)爐停爐時煙風(feng)(feng)系統不通風(feng)(feng)， 并(bing)且引(yin)風(feng)(feng)機出口溫度小于65℃時停吸收塔循(xun)環(huan)泵，并(bing)且密切注意吸收塔出入(ru)口溫度， 如果鍋(guo)爐有運行操作或鍋(guo)爐余溫進(jin)入(ru)吸收塔，吸收塔入(ru)口溫度超(chao)過90℃或吸收塔出口超(chao)過65℃，再啟動循(xun)環(huan)泵減溫。

2.2 等離子點火時未完全燃燒的飛灰

本工程鍋(guo)(guo)爐為(wei)了(le)實現無油點火， 采用了(le)等離子(zi)點火技術， 因此鍋(guo)(guo)爐點火前(qian)脫(tuo)硫系(xi)統循環泵(beng)投入(ru)運行(xing)， 為(wei)防止(zhi)或降(jiang)低鍋(guo)(guo)爐啟(qi)(qi)停(ting)煤油混燒時對(dui)吸(xi)收塔內漿液(ye)及冷卻塔內壁的污染， 在鍋(guo)(guo)爐啟(qi)(qi)動前(qian)電(dian)除塵(chen)器和干除灰系(xi)統已投入(ru)，電(dian)除塵(chen)器的灰斗加(jia)熱器、大梁絕緣(yuan)支(zhi)柱套管及放電(dian)極絕緣(yuan)室加(jia)熱提前(qian)24 h 投入(ru)。

在(zai)鍋爐點(dian)火時等(deng)離子點(dian)火時的(de)飛灰未完(wan)全燃燒，因此投入電(dian)除塵器(qi)第1~5 電(dian)場時控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)二(er)次(ci)電(dian)壓(ya)數值，電(dian)壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在(zai)起暈電(dian)壓(ya)和閃絡電(dian)壓(ya)之間，并對二(er)次(ci)電(dian)流限流運行(xing)，防止(zhi)電(dian)除塵器(qi)的(de)二(er)次(ci)內部燃燒。

這種未(wei)完全(quan)燃燒煤粉(fen)不(bu)可能全(quan)部(bu)(bu)由(you)電(dian)除塵(chen)器收集，吸收塔(ta)漿液有一定的污染(ran)可能，根據運行(xing)(xing)情況可進行(xing)(xing)漿液部(bu)(bu)分(fen)置(zhi)換(huan)， 即大(da)量補(bu)充新鮮的石(shi)灰石(shi)漿液同時排放污染(ran)的漿液。

2.3 電除塵器若干電場出現故障造成吸收塔入口粉塵濃度高

脫(tuo)硫系統無旁路為(wei)防止漿液遭受(shou)粉塵(chen)的(de)污染，因此在運(yun)行期間密(mi)切監(jian)測電除塵(chen)器(qi)出入口(kou)粉塵(chen)濃度、CEMS 系統的(de)主要(yao)參數。

（1）每臺(tai)鍋爐配置2 臺(tai)電除(chu)塵(chen)器(qi)，每臺(tai)除(chu)塵(chen)器(qi)有 2 個(ge)通道，共4 個(ge)通道，根據本工程設計脫硫無(wu)旁(pang)路的(de)特點， 鍋爐運行期間如果(guo)發生(sheng)電除(chu)塵(chen)器(qi)其(qi)中1 個(ge)通道跳閘，機組就跳閘。

（2）如果電除塵器其中(zhong)若干(gan)電場或供電區因(yin)故(gu)障(zhang)停運(yun)，造成出口(kou)質(zhi)(zhi)量濃度大于250 mg/m3（標(biao)態、干(gan)基），鍋(guo)爐根據實際情(qing)(qing)況(kuang)降(jiang)負荷運(yun)行，脫(tuo)硫(liu)系(xi)統通過觀(guan)察(cha)吸(xi)(xi)收(shou)塔內(nei)漿液的化學吸(xi)(xi)收(shou)反應(ying)情(qing)(qing)況(kuang)以及石膏品(pin)質(zhi)(zhi)情(qing)(qing)況(kuang)， 需(xu)要(yao)運(yun)行觀(guan)察(cha)確定脫(tuo)硫(liu)系(xi)統能否升降(jiang)負荷及繼續運(yun)行。

（3）如果電(dian)除塵器其中若(ruo)干電(dian)場或(huo)供電(dian)區(qu)因故障停(ting)運(yun)(yun)，造成出口(kou)質量濃度小于(yu)等于(yu)250 mg/m3（標態(tai)、干基），脫硫系統(tong)繼續(xu)保持(chi)運(yun)(yun)行，但需(xu)要長(chang)期運(yun)(yun)行觀察。

2.4 鍋爐出現故障時

鍋(guo)爐運行期(qi)間如果負荷出現驟變(bian)， 如故(gu)障降(jiang)負荷、MFT、RB 等，電除塵(chen)器、干除灰系統、脫(tuo)硫系統應正常(chang)運行，吸(xi)收(shou)塔漿液循環泵繼續運行，吸(xi)收(shou)塔對鍋(guo)爐運行沒(mei)有影響(xiang)。

2.5 鍋爐排煙溫度高

本工程為防(fang)止運行期間進(jin)(jin)入吸收塔(ta)煙氣溫度(du)過(guo)高，特設事故噴(pen)淋罐，事故噴(pen)淋設有2 路，在煙溫過(guo)高時進(jin)(jin)行噴(pen)淋。

（1）當煙溫(wen)(wen)（噴淋前溫(wen)(wen)度(du)測點、三取(qu)中）大于(yu)等于(yu) 160℃啟動(dong)事故(gu)噴淋1 路事故(gu)噴淋氣動(dong)閥門，如(ru)果煙氣溫(wen)(wen)度(du)（噴淋前溫(wen)(wen)度(du)測點、三取(qu)中） 小于(yu)等于(yu) 155℃并且(qie)吸收塔出口溫(wen)(wen)度(du)小于(yu)等于(yu)65℃， 自動(dong)停這路事故(gu)噴淋。

（2）當煙溫(wen)(wen)(wen)（噴淋(lin)(lin)(lin)前溫(wen)(wen)(wen)度測點、三(san)取中(zhong)）大于等于 170℃時，同時啟(qi)動(dong)2 路事故噴淋(lin)(lin)(lin)氣動(dong)閥(fa)門，如煙溫(wen)(wen)(wen)（噴淋(lin)(lin)(lin)前溫(wen)(wen)(wen)度測點、三(san)取中(zhong)）低(di)于160 ℃并(bing)(bing)且吸收塔出口溫(wen)(wen)(wen)度小于等于65 ℃，自動(dong)停(ting)止1 路噴淋(lin)(lin)(lin)；如果煙氣溫(wen)(wen)(wen)度小于等于155℃并(bing)(bing)且吸收塔出口溫(wen)(wen)(wen)度小于等于65℃，自動(dong)停(ting)止另一路事故噴淋(lin)(lin)(lin)。

（3）當煙(yan)溫達(da)到大于等(deng)于180℃同時自動啟動2 路事故噴(pen)(pen)淋(lin)氣動閥門，如噴(pen)(pen)射20 min 煙(yan)溫繼續大于等(deng)于180℃，則鍋爐風機(ji)跳閘(zha)停爐。運(yun)行人員手動關閉事故噴(pen)(pen)淋(lin)。

（4）脫(tuo)硫吸收塔3 臺循環泵(beng)跳閘時(shi)引風機跳閘，同時(shi)自動啟動2 路事故噴淋氣動閥(fa)門， 運行人員手動關閉(bi)事故噴淋。

2.6 脫硫系統保護

由于(yu)三河發電廠二(er)期(qi)機組采用引風機與增壓風機合并(bing)、沒(mei)有(you)旁(pang)路、沒(mei)有(you)GGH、“煙(yan)塔合一(yi)(yi)”等(deng)技(ji)術(shu)特點在(zai)(zai)國內(nei)屬于(yu)首次采用， 并(bing)且(qie)有(you)等(deng)離(li)子點火等(deng)新技(ji)術(shu)， 如(ru)何將這些技(ji)術(shu)很好地應用且(qie)各自運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)不受影響，避免在(zai)(zai)運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)期(qi)間出(chu)(chu)現技(ji)術(shu)問(wen)(wen)題，在(zai)(zai)調試(shi)期(qi)間進(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)了運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi)方(fang)面的探索(suo)。通過實踐，調試(shi)期(qi)間制(zhi)定的控(kong)制(zhi)方(fang)式(shi)可使機組和脫硫(liu)系(xi)統運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)穩定正常， 目(mu)前應用“煙(yan)塔合一(yi)(yi)”的二(er)期(qi)工程(cheng)的3、4 號機組已運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)近 1 a，目(mu)前沒(mei)有(you)出(chu)(chu)現因為運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi)方(fang)式(shi)的問(wen)(wen)題影響機組和脫硫(liu)系(xi)統的安全運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)。

3 結語

通(tong)過對采用的增壓風(feng)機和引風(feng)機合二(er)為(wei)一、無旁路、無GGH 的“煙(yan)塔合一”技術(shu)調試，摸(mo)索出我國無旁路的機組運行的自主創新的鍋爐和脫硫系統(tong)啟停的步驟，總結了許多(duo)寶(bao)貴(gui)的經驗。

國內(nei)首(shou)例無旁路脫(tuo)硫系(xi)統(tong)運行的關鍵(jian)是考慮將脫(tuo)硫吸收塔(ta)作為鍋(guo)爐(lu)(lu)煙風(feng)系(xi)統(tong)的一部分(fen)， 鍋(guo)爐(lu)(lu)和(he)脫(tuo)硫啟停步驟要相(xiang)結(jie)合(he)，并進行相(xiang)應的聯鎖保護，避免因鍋(guo)爐(lu)(lu)和(he)脫(tuo)硫出現的問題相(xiang)互影響(xiang)或損壞設備。

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