脫硫系統超低改造電氣設備電源優化研究

       由于國家環保部大氣污染排放標準越來越嚴，對燃煤發電廠污染物濃度排放標準值越來越低，尤其是東部地區。因此，許多燃煤電廠不得不進行超低排放改造。超低改造電氣系統，針對原脫硫系統主接線，提出電氣電源優化設計方案，以及解決原系統越級跳閘、低壓設備掉閘等問題，確定合理的電氣接線方案。

1概述

       隨著我國政府逐年提高的環境保護要求，國家環保部門以及能源局，在大氣污染物排放標準的基礎上，提出了超低排放的要求。大唐集團以及所屬燃煤電廠，為滿足國家污染物排放標準值要求，尤其是東部許多燃煤電廠對脫硫脫硝系統進行超低排放改造工作。而其中的電氣系統安全可靠性仍然是一項重要的工作。電氣設備電源優化設計的基木原則是經濟適用性電氣設計。

       2脫硫系統超低改造前電氣設備電源分析

       2.1 脫硫超低改造前電氣設備故障原因

       脫硫系統電氣設備由于環境和設備本身質量等因素，具有極高的故障率，容易引起越級跳閘故障，必須值得足夠重視，其原因主要有以下幾個方面內容。

       (1)脫硫系統泵機械卡澀、漏漿液等原因致使電機接地，造成電機電流增大，開關正確動作并跳閘。

       (2)開關無零序保護，兩種空氣開關均無漏電保護。電氣設備電源發生故障時，不完善的開關防跳回路，電氣設備過載電流增大，造成脫硫保安段內失電，致使電源開關接地保護動作多次強行送電。開關動作正確時，接地短路故障并跳閘。

       (3)無防跳回路多次合閘至故障點，使進線開關及備用開關輔助保護，攪拌器電機燒毀接地，裝置接地保護動作跳閘。吸收塔攪拌器投聯鎖，液位高于3.5m時攪拌器自動發啟動指令。強行合閘是造成脫硫保安段跳閘，熱工分布式控制系統繼續發合閘信號。

       2.2 脫硫系統電氣設備電源現存在問題

       脫硫配電間運行管理存在漏洞，造成備用抽屜開關拆除。電氣設備電源發生故障時，隨意更改保護定值，保護功能隨意退出。電氣設備過熱燒毀或越級跳閘，成裝置產生負序電流，定值歸繼電保護計算，使用直流電源保護器，交流電源供電屬于繼電保護裝置范疇，脫硫配電間保護器電流互感器極性接反，脫硫系統電氣設備電源存在問題如下。

       (1)熱工邏輯問題。向故障設備發合閘指令，投入聯鎖后自動信號進行自保持，熱工邏輯中不能將事故，攪拌器等設備發生故障。

       (2)定值整定存在問題。造成脫硫系統電氣設備拒動，現場執行較為混亂，定值無法按定值單執行，按照定值執行比較容易，繼電保護計算定值接地、過熱和過流等功能。

       因此，脫硫脫硝各工藝泵與電源開關的時間配合，控制柜配置空開及熱繼電器，攪拌器設備過流保護定值偏大，熱繼電器及空開不能對接地故障進行有效保護，保護配置不完善或配合時間存在，脫硫系統電氣電源開關未配置保護，電流互感器斷線監視接地保護，測控裝置合跳閘同路斷線，短延時脫扣及瞬時脫扣保護，開關自身帶的智能脫扣器。

        2.3 脫硫超低改造電氣設備電源主接線設計原則

        脫硫系統電氣設備電源是脫硫的重要組成部分，方便操作和維護，節省投資起重要作用。保證脫硫系統安全穩定運行，都源于合理的電氣主接線設計。伴隨著脫硫系統電氣設備電源工藝改進，比較關鍵技術的經濟性，確定本文最適合脫硫系統電氣設備電源主接線方案。衡量脫硫系統電氣設備電源主接線是否合理，主要采用以下設計原則。

        (1)經濟性。整個超低改造電氣系統本著經濟性原則，在滿足排放要求的情況下，盡量不更換高壓廠用變，減少電廠投資。另外，在設計上，具有消耗比較少的電能損耗，設備占用的空間非常小，盡量簡潔的二次接線，設備造價近一步降低，短路水平得到有效遏制。由于力求簡單的接線需求，可以有效節省設備運行。

        (2)靈活性。盡量考慮運行檢修方便。

        (3)可靠性。設備檢修時對系統供電影響最小，盡量避免發電廠廠用電全停的可能，避免重要設備在一段負荷上，滿足對電力質量的要求，保證重要負荷供電可靠。

        3脫硫系統超低改造

        3.1 脫硫系統超低改造及電氣基木方案

        通過脫硫系統超低排放改造，脫硫裝置在鍋爐(Boiler maximum continuous rating, BMCR)工況條件下，不超過28mg/Nm3凈煙氣中的S02含量(含有6%氧氣，標態且干基)，不小于99.2%脫硫效率，濃度3000mg/ Nm3的原煙氣設計SO2(含有60%氧氣，標態且干基)。不超過5mg/ Nm3凈煙氣中的固態顆粒物含量(含有6%氧氣，標態且干基)，含量為30mg/ Nm3原煙氣中固態顆粒物(含有6%氧氣，標態且干基)。硫系統超低排放改造基木方案主要包括以下幾個方面的內容。

        (1)加裝氣液再平衡均流器，位于吸收塔底層噴淋下部。

        (2)采用300%高覆蓋率的高效噴嘴，且具有小流量，噴淋裝置重新布置，針對下三層噴淋母管、支管、噴嘴及時更換，保留原有的漿液循環泵，增加一臺漿液循環泵。

        (3)防止煙氣走旁路，適當位置設置1層煙氣分布環板，位于吸收塔下部三層噴淋。

        (4)原除霧器改造為一層管式+三層屋脊式高效除塵除霧裝置，拆除吸收塔原除霧裝置。

        (5)脫硝系統增加一層催化劑。

        (6)脫硝系統增加一路尿素溶液供應系統。

        (7)改造完成后系統總阻力增加不超過950Pa，限制在改造范圍之內。

        電氣改造方案:

        (1)考慮到高廠變容量允許的范圍內，增加漿液循環泵的容量。

        (2)改造相應的6kV開關柜，同時更換綜合保護裝置，修訂保護定值。

        (3)改造電氣通訊裝置，將電流、電量等信號，送至DCS。

        (4)改造脫硝380v供電，增加聲波吹灰器等用電負荷。

        (5)改造前脫硫脫硝系統電氣存在問題整改，改造。

        (6)修改脫硫脫硝系統DCS中部分保護邏輯。

        3.2 脫硫系統超低改造前后效果分析

        脫硫系統超低改造前后性能參數如表1所示。

表1 脫硫裝置改造前后性能參數對比表

       超低改造后，電廠按照《關于做好煤電機組達到燃機排放水平環保改造示范項目評估監測工作的通知》(環辦[2015]60號)有關規定，委托第三方機構對改造效果進行測試，試驗結果符合環保要求。試驗結果如表2所示。

表2 超低排放改造驗收監測結果(含有6%氧氣，標態且干基)

       由以上可以看出，煙氣污染物排放濃度均低于污染物超低排放限值的要求，發生在不同煤質條件，不同工況負荷情況。超低排放改造后，排放標準SO2執行≤35mg/m，經常出現凈煙氣SO2瞬間跳變超標的情祝，脫硫系統在運行過程主要表象跳變不規律，跳變持續時間短則十幾秒，跳變幅度有大有小，長則一兩分鐘?？稍斐尚r均值超標情況出現，稍有不慎給運行人員造成比較大的麻煩。集中釋放出來分解形成SO2和水，形成煙氣分析儀表SO2數據的異常數據高峰，濕煙氣中SO2經歷冷凝——積累——釋放的一個過程，待蒸發完后，數據可恢復原數值。

       4 結束語

       脫硫系統超低改造后，滿足特別排放限值的要求，各項污染物指標均能保持固定值范圍內，運行過程加強分析各項污染物排放指標的異常情況，注意將各自獨立脫除凈化系統相融合，最大限度發揮煙氣協同治理技術的優勢，實現單一污染物在多個系統同時脫除。電氣系統改造，本著經濟可靠原則，進行設計優化，保證超低改造后脫硫脫硝系統的安全穩定運行。

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