海水脱硫装置取消烟道旁路的控制系统改造

张海忠

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北唐山 063200）

1 引言

首钢京唐公司自备电站位于河北省唐山市曹妃甸工业区，是国家十一五规划内首钢搬迁工程中最重要的项目之一，设计装机容量为2×300 MW，脱硫系统采用海水脱硫工艺、一炉一塔一曝气池单元配置、100%全烟气处理、脱硫效率不低于95%，海水脱硫技术采用ALSTOM挪威环境控制中心海水脱硫公司提供的设计概念，系统设置有旁路烟道，在事故状态下，全流量的旁路挡板将立即打开，烟气经过旁路烟道直接排入大气以保障吸收塔的设备安全，因此存在排放污染物超标的隐患，京唐公司根据环保要求，对旁路烟道进行了拆除改造。

2 烟道旁路取消前后的运行特性

2.1 海水脱硫工艺流程

烟气海水脱硫是用海水作为脱硫剂达到脱除烟气中SO2目的的一种工艺 脱硫系统中的海水采用一次直流的方式吸收烟气中的 SO2，不需再循环系统，其工艺流程如下图1所示。

图1 海水脱硫工艺流程

来自冷凝器的海水一部分进入逆流式填料吸收塔，通过海水分配器将海水均匀地分布到填料表面，原烟气经吸收塔底部进入吸收塔，与填料层的海水充分接触，烟气中 SO2被海水吸收生成亚硫酸根离子 SO32-和氢离子H+,使海水呈酸性，海水中H+浓度的增加，导致该部分海水pH下降成为酸性海水，吸收塔排出的酸性海水依靠重力流入海水恢复系统，这一部分的酸性海水与更多来自冷凝器的新鲜海水(碱性)在混合区中混合，混合后海水的pH值被提高到5左右，并通过曝气扩散装置鼓入大量空气，有效地产生大量细碎的气泡使海水中的化学耗氧量(COD)及溶解氧(DO)得到恢复，并将亚硫酸根氧化成稳定的硫酸根，通过曝气还可以使大量 CO2从海水中释出，有利于酸碱中和作用的进行，消耗更多海水中的H+离子，使海水中的 pH 值得以恢复 并提高到 6.8以上，并使COD、DO等恢复到水质标准的要求，最终把水质合格的海水排回大海。

2.2 烟道旁路取消前后的运行特点

取消烟道旁路前，FGD在正常运行时，旁路阀门处于关闭状态，运行人员监视各种参数，确保控制系统排放海水的pH值＞6.8，脱硫效率＞95%。

以下三种情况下，需要对运行进行调整或停运。

（1）海水pH值偏低，需汇报值长，调整机组负荷以减少烟气量，或更换低硫煤种，当pH＜6.8经调整无效，短时间不能恢复时，打开旁路挡板，停运脱硫烟气系统运行。

（2）烟气温度过高，FGD入口烟气温度在118～169℃之间，当入口温度偏高时，打开烟气旁路挡板，调整烟气入口挡板，减少进入脱硫系统的烟气量，若旁路挡板已全开，吸收塔入口温度达到190℃时，需停运FGD烟气系统。

（3）烟气浓度超标时，除尘器停运或其其它故障导致烟气含尘量浓度超标，段时间无法恢复时，必须停止FGD运行。

图2 改造前控制流程示意图

图3 改造后控制流程示意图

取消旁路烟道的改造如上图所示，图2为改造前示意图，图3为改造后示意图，将旁路挡板门、原烟气挡板门、净烟气挡板门全部取消，在FGD原烟气入口新增事故喷淋装置，事故喷淋水取自厂用消防水管路，并新设减温水电动阀门一台。

取消烟道旁路后，烟气必须全部通过FGD系统，在上面三种情况下，都无法绕过吸收塔走旁路进入烟囱排放，原烟气超温时，直接通过设置在入口的喷淋装置进行喷水减温，保证吸收塔内填料安全，运行方式有很了很大的变化，因此脱硫系统的控制策略和保护逻辑就必须进行相应调整，以满足新的工艺要求。

3 控制系统的改造

控制系统系统改造首先将原来的设备进行拆除，并将相应的程序删除，然后安装新增设备、敷设新路及打点调试，根据运行方式变化对控制逻辑进行变更，最后对FGD的保护逻辑及与主控系统的连锁信号进行了调整。

控制系统中关于旁路挡板门、原烟气挡板门、净烟气挡板门相关的控制逻辑和SOE等信息全部删除，包括原来送至主控系统的烟气挡板状态信号。在FGD烟气入口处新增两支热电阻，与原先的一个温度测点形成冗余配置，保护逻辑中所采用的原烟气温度信号均改为3取2的原则，确保温度测量的可靠准确。新增减温水电动门，程序中组态其开关指令和状态；新增减温水压力变送器一台，用于检测减温水管道压力变化，新增信号完成通道选择和画面组态。

3.1 急冷水系统控制逻辑

急冷水系统是本次改造新增的安全保障系统，在吸收塔入口烟气温度超温时，用于紧急喷淋减温，对FGD系统的安全运行有至关重要的作用，其控制逻辑必须考虑周全。

急冷水系统包括配套管路，减温水电动门和急冷水压力检测元件，急冷水压力检测元件采用的罗斯蒙特压力变送器，而其关键设备就是新增设的减温水电动门，作为系统的执行机构，所选用的设备要求响应快、可靠性高，其控制逻辑如图4所示。

3.2 保护逻辑

取消旁路烟道之后，FGD成为锅炉风烟系统的一个组成部分，其运行状态和连锁保护与锅炉关系更为密切，针对运行方式的调整，FGD侧和锅炉侧的相关保护需进行重新设计和调试。

FGD侧需引入锅炉MFT信号、A/B引风机运行状态信号、并向锅炉发送降负荷或停机请求指令。

锅炉侧需新增MFT触发条件“FGD请求停机”、“FGD请求降负荷”，并向FGD发送MFT动作状态、A/B引风机运行状态。

FGD请求锅炉降负荷运行和触发锅炉MFT的保护逻辑见图5所示

图4 减温水电动门控制逻辑图

图5 FGD与锅炉MFT保护连锁逻辑图

4 小结

海水脱硫系统取消旁路烟道后，其运行状态对主机系统的影响较大，事故状态下，为保护吸收塔需主机跳闸停炉，因此，脱硫控制系统的改造必须和主机系统同时进行，并进行重新调试。同时公用系统的安全性直接影响脱硫系统的投运，必须提高脱硫系统维护要求，做好设备备品备件工作；提高运行人员技术水平，加强运行管理。

[1]赵生光.火电厂湿法烟气脱硫取消旁路烟道可行性分析与探讨[J].中国电力,2007,06:81-85.

[2]白云峰,许正涛,吴树志,高翔,骆仲泱,岑可法.脱硫机组取消旁路烟道的技术经济分析[J].中国电力,2008,01:73-75.

[3]张金伦,隋建才,廖能斌,李紫龙.湿法脱硫系统取消旁路烟道的技术经济性分析[J].热力发电,2009,10:1-4.

[4]曾吟操,罗舜旭.火电厂SCR脱硝系统旁路烟道的不利影响分析[J].电力环境保护,2009,06:37.

[5]吴永存.大型机组旁路烟道取消后系统控制可靠性提高及优化[J].电站系统工程,2013,04:72-74+76.

[6]陈玉和,王建国.首钢京唐钢铁厂海水脱硫工艺及特点分析[J]，天津电力技术，2011(02)