浙江省火力发电厂脱硫旁路挡板运行现状分析

何翊皓， 陈 彪， 乐园园

（1.浙江省能源集团有限公司， 杭州 310012； 2.浙江省电力公司电力科学研究院， 杭州 310014）

浙江省火力发电厂脱硫旁路挡板运行现状分析

何翊皓1， 陈 彪2， 乐园园2

（1.浙江省能源集团有限公司， 杭州 310012； 2.浙江省电力公司电力科学研究院， 杭州 310014）

叙述了脱硫旁路挡板的作用，分析了浙江省各火力发电厂脱硫旁路挡板的现状和动作逻辑设置情况，讨论了存在的问题。对旁路铅封后异常开启原因进行统计分析，指出影响脱硫旁路开启次数的主要原因是增压风机和 GGH 故障，为相关部门有针对性地进行技改提供参考。

烟气脱硫；旁路挡板；现状；分析

随着环保要求的提高，有关部门已明确规定新建机组不得设置旁路烟道，同时鼓励逐步拆除现有机组的脱硫旁路烟道，为研究浙江省（以下简称省内）现役火电机组取消旁路烟道的可行性，摸清旁路烟道系统的运行现状，在对省内各大型火力发电厂脱硫旁路挡板运行状况进行调研的基础上，分析了机组旁路异常开启的原因。

1 浙江省火力发电机组脱硫旁路挡板运行现状

1.1 旁路挡板的设备概况

在烟气脱硫（FGD）系统运行中， 脱硫烟气旁路挡板作为隔离脱硫原烟气和净烟气的重要设备，如图1所示，其结构和性能要求有其特殊性。

图1 带旁路的脱硫系统（增压风机热态布置方式）

目前省内各大发电厂现役脱硫系统旁路挡板以法国的 Technip 公司和无锡华通生产的双百叶型挡板为主， 其他品牌比如巴克曼（Bachmann）等为数不多。 在 300 MW 级别以上的机组中， 均采用双执行机构来驱动所有叶片旋转的方式；在600 MW 级及以上机组中百叶窗挡板门一般分为2～3 组， 分别由 2 个执行机构来驱动， 在 FGD 系统启动、关闭旁路挡板门时最大限度地降低对炉膛压力的影响，在需要快速开启旁路时，降低所有叶片不能开启的风险。这种设置的合理性在脱硫运行中得到验证。到目前为止，未发生在异常情况下脱硫旁路挡板不能完全开启而导致停机的情况，说明旁路挡板设备的开关可靠性尚可。

1.2 运行中旁路挡板的问题

1.2.1 挡板密封片经常损坏

旁路挡板门的每个叶片边缘一般都设计有密封条，在挡板门关闭时起叶片之间相互密封的作用，各密封条布置在叶片门框的边缘上，以防止烟气从叶片两端泄漏。这种密封条极易损坏，对安装工艺要求非常高。由于挡板密封风加热后温度均不高（一般实际值在 70～90℃之间）热态下烟温偏差带来的挡板变形经常导致密封片损坏，必须定期更换，维护更换不及时将在挡板边缘产生烟气泄漏。

1.2.2 挡板前后积灰卡涩

运行中烟道沉积物如飞灰、吸收塔浆液带出的固体物会积聚在烟道内，尤其是会在旁路挡板底部堆积，这会直接影响旁路挡板保护动作时顺畅开启。为避免在异常状态下旁路的卡涩导致机组非停，一般采取以下2种方式：

（1）进行旁路挡板定期活动试验。

（2）在安装时会考虑对旁路的全关限位进行精细调整，以达到密封性和灵活性之间的平衡。

1.2.3 密封差压不高

为进一步提高旁路挡板的密封性，各挡板均设置了密封风系统，当双百叶窗挡板门关闭时，两层挡板门中间通入的密封空气可以阻止烟气由挡板门一侧泄漏到另一侧。但实际上密封风机的容 量 和 压 力 均 不 高 ， 一 般 风 压 在 2.5 kPa 左 右 ，几乎没有 1 台机组的旁路挡板差压能维持在 500 Pa以上， 这至少可以说明 2个问题：

（1）对挡板密封风机设计的裕量和压力稍显不足。

（2）旁路挡板的边缘间隙过大， 导致密封风泄漏后风压无法建立，调整边缘间隙后可能又会影响热态下旁路的顺畅开启。

2 旁路挡板动作逻辑设置分析

2.1 脱硫旁路的开启方式

旁路挡板的开启方式分为手动开启和自动开启两大类，手动开启适用于旁路定期活动试验、脱硫深度盲区处理及系统设备需要紧急抢修等情况。 自动开启是运行中分散控制系统（DCS）根据设定的逻辑条件保护性开启。自动开启方式分为2 种， 一种是快开， 设计上要求挡板在 25 s之内能完全开启到位，这种方式应用于系统处于破坏性工况下，如循泵全部跳停、增压风机跳闸等；另外一种是慢开，应用于非危急工况下，对脱硫塔及机组进行保护。

目前各机组旁路快开的时间略有差异，范围在25～30 s不等。 从时间上看是合理的，均能满足危急情况下对机组的保护性要求。从保护挡板设备及脱硫烟囱衬里的角度来看，快开时间在 30 s左右更为有利。各机组脱硫旁路的慢开时间一般在 120～150 s之间， 根据烟道结构和风机的调节品质，不同的发电机组各有不同。

2.2 旁路快开逻辑设置

2010 年环保部门对旁路挡板实行铅封后，各发电厂为了最大限度地降低旁路启封次数，对各自旁路的控制逻辑进行了重新梳理，对于联锁的触发条件也进行了修改，归纳起来主要为增加延时（如超温、 失速， 信号消失等）和对定值放宽（如压力、温度、 振动条件值）等。

在此选取了省内 14 个主要石灰石-石膏湿法脱硫发电厂作为评估对象，对其修改后旁路挡板保护联锁投入的情况进行了统计。结果显示，在旁路挡板快开保护联锁中，有3个联锁所有发电厂均一致保留投入，它们是增压风机入口压力超限开旁路、多台循泵跳闸开旁路以及增压风机跳闸开旁路，如图2所示。

图2 旁路快开逻辑

其中多台循泵跳闸开旁路是一个综合判断信号，目的在于避免循泵全部跳停后高温烟气对吸收塔塔内件的烧损。

增压风机跳闸开旁路分为以下2种情况：

（1）运行中增压风机电流小于设定值且运行信号消失，这时直接触发快开旁路。

（2）增压风机跳闸条件满足时，如电机轴承温度和风机轴承温度超限、动叶可调风机的油系统故障等直接触发快开旁路，在旁路快开动作进行 2～3 s后再触发停运增压风机。

这种逻辑设置方式保证了旁路优先，对保护机组的安全更为有利，由于它是增压风机的跳闸条件满足而引起的，所以将这两种情况都归纳为增压风机跳闸开旁路。

图2中实线的3项最为重要的联锁被所有发电厂保留，主要基于对脱硫重大设备的保护以及对烟道、挡板安全性的考虑。对机组快速减负荷工况（RB）时是否选择快开旁路， 目前不同的发电厂有不同的处理方式，部分发电厂选择了快开旁路，部分发电厂选择了取消。北仑发电厂等仅设置送引风机RB 时触发开旁路，燃料、给泵 RB时旁路保持不动。由于各个发电厂设备情况，自动调节水平和烟道阻力均有所不一，实际试验是指导RB工况下旁路动作的最佳方法。

2.3 旁路慢开逻辑设置

由于旁路慢开是非危急工况下的保护动作，旁路开启的速度不会对已发生的工况产生根本改变，故各发电厂对旁路慢开逻辑改动比较大。综合起来，其慢开逻辑主要是由图3所示的6大类信号触发。

图3 旁路快开逻辑

调查发现，以下几项联锁是修改最多的：

（1）基于目前电除尘电场运行的可靠性已较高，如果进口烟尘浓度高持续时间不长，不会对电除尘系统造成较大影响，因而大部分发电厂取消了进口烟尘浓度高于定值开启旁路的保护，小部分改成了报警。

（2）对于 FGD 系统进口温度低于定值的情况，主要考虑运行中烟温偏低的情况相对较少且持续时间不长，影响也不大，因此大部分发电厂取消或改成报警。

（3）对于 FGD 系统进口温度高于定值的情况，部分发电厂考虑到烟气超温的情况可能发生仍保留，部分发电厂则改成了报警。

（4）对油枪投运的联锁， 部分发电厂已取消，部分改成人工判断。

（5）进出口挡板开信号消失的联锁也类似， 各发电厂也酌情进行保留或改成报警。

（6）对锅炉主燃料跳闸（MFT）后是否触发慢开旁路，各发电厂处理方式也不一样。部分发电厂取消了 MFT后慢开旁路， 部分仍然保留，主要是为避免 MFT后炉膛吹扫的大量粉尘对脱硫浆液品质的影响。

3 旁路挡板异常开启统计及分析

3.1 旁路异常开启的主要原因

旁路的开启主要分为人为开启和挡板自动开启两种情况。人为开启中，一种是运行中防止挡板开启卡涩的旁路定期活动试验，另外一种是系统故障处理， 不得不人为开启挡板，如 GGH 差压异常升高，无法继续正常运行等。统计发现省内有 GGH 装置的发电厂， 由于 GGH 的差压升高不得不开启旁路离线冲洗的比例较大，频次高的发电厂 1 个月会进行 2～3 次， 对挡板开启次数和投用率的影响都较大。

在铅封实施后，旁路开启受限，而且环保部门不再允许将旁路挡板定期试验时间计为免责时间，因此发电厂也有意进行了控制，尽量把这项工作安排到与机组检修同步进行。统计发现，有近一半的发电厂已不再进行旁路挡板周期试验，旁路设备状况较差的发电厂在进行定期活动试验时， 其开启时间也不超过 10min， 故在统计铅封后旁路开启次数时，对定期活动试验不作统计，另外机组计划检修、调停、正常启停产生的开启均未计入，两炉一塔的单炉开挡板或两炉同时开挡板均只计 1 次。 2010 年 11 月至 2011 年 9 月旁路开启的统计结果如图4所示。

将统计结果与旁路铅封前的情况比对显示：铅封前全省总计开旁路 436 次， 而铅封后为 318次，开启次数明显下降，说明铅封确实起到了限制旁路开启的作用。旁路开启所占比例最大、位列前 3位的原因分别为 GGH 故障和增压风机故障、锅炉低负荷投油。 增压风机和 GGH 故障占总开启次数的 46.4%， 是取消脱硫旁路后影响脱硫系统可靠性的主要因素。

图4 省内发电厂旁路开启原因占比

3.2 脱硫原因引起的旁路必开次数

旁路开启的原因可以是机组引起，也可以是脱硫系统自身引起。为使统计结果更具指导性和对取消旁路后机组可靠性影响进行一个准确的预估， 以省内 14 个主要发电厂共 57 台燃煤机组为统计对象，仅统计由脱硫系统引起的且必须开旁路（若无旁路则必须停机）才能处理的原因及次数，对通过其他手段可以不开旁路的情况在此不作统计分析。另外，对磨煤机跳闸、炉底水封失去、炉膛塌焦而导致的增压风机前负压波动大等故障，由于在不开启旁路的情况下不一定会导致停机，在此对这些不确定的情况也不作统计，统计数据见表1所示。

从统计结果来看，主要影响开旁路次数的还是增压风机故障和 GGH 故障， 这两个原因必须要开旁路才能处理，其他的如搅拌器泄漏，吸收塔漏等也必须开旁路处理，但占比不大。

由表1可以看出，在现有设备水平下，取消旁路烟道将会使省内机组非停次数年均值增加2.64 次/台。

4 结论

增压风机故障和 GGH 故障是导致铅封后省内机组脱硫旁路挡板异常开启的主要原因，增压风机的故障主要发生在电机、油系统、导叶及电源等；GGH 故障主要是其两侧差压高，到极限后系统无法再继续运行，只能开启旁路离线冲洗，降低这两大设备的故障是减少旁路启封次数的关键环节。 据统计， 浙江省火力发电厂 2011 年每台机组旁路平均开启 2.64 次， 这为进一步进行取消旁路挡板的经济性评价提供了有益的参考数据。

表1 旁路启封主要原因及次数统计

[1]朱北恒.2009 年浙江火电机组热工保护系 统可靠性 改进[J].浙江电力，2010，29（8）∶53-54.

[2]刘绍银.湿法脱硫系统结垢的化学机理及运行控制分析[J].热力发电，2011，40（1）∶70-72.

[3]王树 东.600MW 机组脱硫 系统中循环浆 液 泵 的运行优化 与 改 造 研 究[J].中 国 电 力 ，2010，43（11）∶46-48.

（本文编辑：陆 莹）

Analysis on Bypass Dam per Operation of FGD System in Thermal Power Plants in Zhejiang Province

HE Yi-hao1， CHEN Biao2， LE Yuan-yuan2
（1.Zhejiang Provincial Energy Group Co.， Ltd， Hangzhou 310012， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

This paper introduces functions of bypass damper in FGD system， analyzes status quo and action logic setting of bypass damper in thermal power plants in Zhejiang and discusses the existing problems； it statistically analyzes causes for opening of leading sealing and suggests that opening times of desulphurization are mainly caused by GGH fault of booster fan,providing reference for pertinent technological transformation by concerning departments.

FGD； bypass damper； status quo； analysis

X701.3

： B

： 1007-1881（2012）11-0057-04

2012-03-22

何翊皓（1959-）， 男， 杭州人， 硕士， 高级工程师，从事电力企业生产管理工作。