重庆发电厂脱硫控制系统改造

2011-06-26谢碧蓉朱红绫

重庆电力高等专科学校学报 2011年4期

李梅，谢碧蓉，朱红绫

(1.重庆电力高等专科学校，重庆400053;2.重庆发电厂，重庆400053)

0 引言

重庆发电厂2×200MW机组脱硫装置系全套引进德国脱硫设备和脱硫技术，是在2台200MW机组配套的锅炉上，安装一套共用的湿式石灰石——石膏法烟气脱硫装置，该装置主要包括烟气处理系统、石灰石浆制备系统、石膏脱水系统、工艺水供应系统及相应的电气和监控系统。2000年10月投入试运行以来，通过对运行设备不断消化吸收，优化和完善，设备投入率不断提高，二氧化硫排放量逐年减少，为改善重庆市大气环境质量起到了较大作用。近年来，由于该装置及配套使用的DCS系统的硬件已经老化，又缺少备品备件，严重影响脱硫的质量和效率，导致环保数据不达标，发电量降低，经济效益下降显著。

1 湿法烟气脱硫工艺流程

来自电除尘器的烟气在轴流式增压风机的作用下，经各自的原烟气挡板汇合后进入吸收塔，烟气自下向上流动，被向下喷淋的石灰石浆液微滴洗涤。喷淋层有4层，分别对应4台循环泵。循环泵将吸收塔反应池底部的浆液打到喷淋层，通过喷嘴雾化，使气液充分接触、反应，吸收烟气中的酸性气体SO2、SO3、HF和HCL。新鲜的石灰石浆液补充到2个对应上层喷淋层的循环泵出口。烟气中的SO2与水和石灰石反应生成CaSO3，除少量的CaSO3被烟气中的氧自然氧化外，大部分在吸收塔反应池中被氧化风机鼓入的空气氧化生成石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去携带的浆雾后，进入再热器，被蒸汽加热至80℃以上，然后由烟囱排入大气。

2 控制系统存在的问题

2.1 脱硫环保数据不达标

重庆电厂脱硫控制系统采用Siemens公司TELEPERM XP分散控制系统，由自动控制、操作监视和工程师站组成。由于其生产于上世纪九十年代，内存很小，早已不能满足国家环保节能减排要求的“脱硫技术参数至少需要保存三个月以上的历史数据”的要求。如果环保数据不达标，就必须降低发电量，直到环保数据达标为止。这样就会造成经济效益显著下降。

2.2 脱硫电动执行器经常损坏

脱硫吸收塔除雾器是脱硫工艺的最后一道工序，脱硫后的净烟气将从除雾器中通过进入烟道，所以会粘上石膏浆液和雾气，需要随时进行冲洗，因此设计有冲洗水门四十个，而控制冲洗水门的电动头均采用德国进口的AUMA电动执行器。这些执行器运行了近十年，并且是脱硫工艺中的关键环节，动作频繁，导致冲洗水阀门磨损，经常会损坏，需要及时更换。但AUMA执行器要求使用配套的进口蝶阀，使用国产蝶阀，因性能无法满足其要求，会导致执行器损坏。目前已有多个执行器带病运行，严重影响脱硫的质量和效率，必须更换。

3 控制系统改造措施

3.1 脱硫DCS系统改造

由于该系统是原装德国全套进口设备，升级换代成本非常高。经过考察后决定利用主机现有的DCS控制系统，将脱硫环保参数从脱硫TXP系统中引出，送入主机DCS系统进行处理保存，这样就可以随时调用三个月以上的环保历史数据，完全满足了节能减排的要求。

将从现场送到脱硫系统FGD控制室的环保参数采用一分二的方法再送到主机控制室，如图1所示。在脱硫控制室安装一分二的电流隔离器，将现场送来的环保信号一分为二，一组仍然送到脱硫OT上进行监控，另外一组则经过电缆送到主机控制室，当需要时可随时调用环保数据。

图1 Ⅰ/Ⅰ一分二隔离器示意图

由于脱硫的卡件接线方式为绕线式，没有端子连接，如想从中接出信号很困难。为了不破坏原有的线路，隔离器的接线方式采用了两种方法:TXP的AO信号采用一进二出的方式，AI信号则采用一进一出的串联方式。这样既不破坏卡件的绕线，又将信号接出，成功地解决了这个问题。

3.2 更换脱硫电动执行器

由于德国进口的AUMA执行器价格昂贵，且与阀门配套，没有备品更换，成本太高。为节约成本，决定选用价格适宜的国产SDJ角行程阀门电动执行机构。

脱硫使用的TXP控制系统要求，当阀门关闭时关限位信号先到，关力矩信号后到，否则会产生报警。采用的扬州电动头只有4个限位开关，两开两关，如图2所示。没有力矩开关限位，这样在运行中会产生报警。针对此种情况，将扬州电动头的四个开关中的S3设为关限位信号，S1设为关力矩(使用闭点)，将S1的动作时间调整为稍迟于S3的动作时间，形成一个假力矩，即关限位S3先动作，关行程S1后动作，不同之处在于前者接受开点信号，后者接受闭点信号。这样，电动头完全可以正常动作，满足了生产上的要求，且节约了大量的资金。需要注意的是，调整关信号时要特别小心，一定要调整到阀门刚好关完的位置。

图2 SDJ电动执行机构结构原理图

改造的关键技术主要有如下几点:

(1)国产执行器和DCS系统控制信号、状态信号二次回路的改造。扬州执行器接线方式与控制方式均与AUMA执行器不同，为了实现控制，经过反复论证，研究出一套适合扬州执行器的二次接线方式。用S2与S3微动开关作为开关限位，S1与S4微动开关作为开关力矩，且将S1与S4的动作时间调整为延迟于S2与S3的动作时间，形成一个类似于原AUMA执行器的“力矩关”信号，这样，在不改变控制逻辑的情况下，DCS才会确认系统正常。

(2)机械连接方式的改造。设计制作了多方向连接器来解决国产电动执行器与原有进口阀门、国产阀门的连接器改造。AUMA执行器使用花键连接，连接的角度非常多，360度均可。但是扬州电动头就只有一个方向，衔接不匹配，因此将连接键位增加了三个键槽，这样可以四个方向调整，连接起来就比以前容易多了。