脱硫系统拆除烟气旁路逻辑优化分析
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摘要：本文针对下花园发电厂拆除脱硫烟气旁路工程，全面分析脱硫系统烟气旁路拆除前后的设备状况变化及对系统的影响，并完善方案，优化DCS逻辑，确保烟气旁路拆除机组运行的可靠性及稳定性。
1.前言
脱硫系统设置烟气旁路的最初目的是当脱硫系统因故障停运时，开启旁路，防止锅炉灭火，保证机组正常运行。但随着社会的发展，环保要求越来越严格，国家“十二五”主要污染物总量减排要求燃煤机组实施脱硫烟气旁路拆除，以提高对燃煤电厂脱硫设施运行监管水平，也是实现“十二五”二氧化硫排放持续削减的关键举措。下花园电厂响应国家环保政策，制定方案，对脱硫系统旁路烟道进行拆除。
2.脱硫系统拆除安全性分析
下花园发电厂拆除脱硫烟气旁路后，彻底做到了脱硫系统无旁路运行，脱硫和锅炉启停同步，脱硫系统的安全提高到与主机相同的高度，对脱硫系统运行提出了新的挑战。
3.原系统运行状况
下花园发电厂#3燃煤锅炉额定蒸发量670t/h，采用石灰石─石膏湿法脱硫工艺，烟气自锅炉引风机出口烟道引出，经增压风机升压后进入脱硫吸收塔进行脱硫。以浓度为30%的石灰石浆液作为脱硫吸收剂，在吸收塔内与烟气充分接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气中氧气进行化学反应被脱除。经一、二级脱水后，得到含水率不大于10%的石膏，最终用于综合利用，烟气系统如图3-1所示：
4.总体施工方案
机组停运检修时，拆除脱硫烟气旁路后如图4-1所示，并制定了详细施工方案。
4.1.对比图3-1和4-1看到，工程拆除了旁路挡板及烟道，取消密封风机管路，常开脱硫系统入口挡板及出口挡板，并增加了事故喷淋水，以防止烟气温度高损坏吸收塔壁的鳞片，并设置了联锁逻辑。
4.2.浆液循环泵接于不同的供电段，避免因某段电源故障导致脱硫塔浆液循环泵全部停运，造成机组停运。
4.3.脱硫塔搅拌器、事故喷淋系统、增压风机配备可靠电源。
4.4.在锅炉最高排烟温度时，脱硫塔入口事故喷淋系统应保证脱硫塔出口烟温小于70℃，并保证事故喷淋系统可靠供水。
4.5.为保证脱硫供浆系统可靠性，必要时应增设备用供浆设备。
4.6.优化联锁保护回路，用于联锁的信号原则上应采取三取二方式，现有测点数量不足的补齐。
5.拆除烟气旁路后逻辑优化方案
脱硫控制系统采用福州福大自动化科技有限公司提供的FDControl分布式控制系统，操作画面为成熟的iFIX3.5人机界面。控制部分如下。
5.1.删除所有原烟气、净烟气及旁路烟气挡板保护、联锁和启动允许逻辑及DCS相关操作监视画面，并彻底拆除旁路烟气挡板、旁路烟道及密封风机等相应的附属设备。
5.2.增压风机逻辑优化
5.2.1.增压风机保护跳闸条件
5.2.1.（1）拆除烟气旁路前，增压风机原保护跳闸条件：
1） FGD跳闸；
2） 增压风机电气故障；
3） 增压风机电机定子温度高130℃；
4） 无增压风机冷却风机运行延时10秒；
5） 增压风机运行且净烟气挡板未开延时10秒；
6） 增压风机运行且原烟气挡板未开延时90秒。
5.2.1.（2）拆除烟气旁路后，增压风机保护跳闸的逻辑优化
删除“FGD跳闸联锁停增压风机”条件，是为了停炉后增压风机运行保持锅炉通风。由于原、净烟气挡板均必须开展，因此删除“增压风机运行且净烟气挡板未开延时10秒联锁停增压风机”和“增压风机运行且原烟气挡板未开延时90秒联锁停增压风机”条件。
为保护增压风机，保留“增压风机电气故障联锁停增压风机”条件；将“无增压风机冷却风机运行延时10秒联锁停增压风机”延时时间修改为60秒。并且要确保冷却风机的双路电源是从不同段上母线取出，提高电源可靠性。
5.2.2 增压风机启动逻辑优化
5.2.2.（1）拆除烟气旁路前，增压风机原启动允许条件
1） 至少一台冷却风机已运行；
2） 增压风机前导叶关闭（
3） 原烟气挡板已关闭；
4） 净烟气挡板已开展；
5） 吸收塔排空挡板已关闭；
6） 增压风机轴承温度正常；
7） 电机轴承温度正常；
8） 增压风机电机定子温度正常；
9） 增压风机轴承振动正常；
10） 增压风机无电气故障信号；
11） 至少两台浆液循环泵已运行。
5.2.2.（2）拆除烟气旁路后，增压风机原启动逻辑优化删除“原烟气挡板已关闭；或净烟气挡板已开展”条件。
将“至少两台浆液循环泵已运行”条件修改为“任意1台浆液循环泵已运行”。
5.3.浆液循环泵逻辑优化
5.3.1.浆液循环泵保护跳闸逻辑
5.3.1.（1）拆除烟气旁路前，浆液循环泵原保护条件
1）吸收塔循环泵定子温度高140℃；
2）吸收塔循环泵已运行且入口阀已关；
3）吸收塔循环泵保护装置动作；
5.3.1.（2）拆除烟气旁路后，逻辑优化
保留“吸收塔循环泵已运行且入口阀已关及吸收塔循环泵保护装置动作”条件，为防止浆液循环泵损坏。
为尽量降低信号误动可能，将“吸收塔循环泵定子温度高140℃”条件改为报警。
5.3.2浆液循环泵启动逻辑
5.3.2.（1）拆除烟气旁路前，浆液循环泵原启动条件
1） 入口阀已开；
2） 冲洗水阀已关；
3） 排放阀已关；
4） 吸收塔液位大于9.5米；
5） 循环泵入口压力大于30kpa。
5.3.1.（2）拆除烟气旁路后，逻辑优化
保留原逻辑，将“吸收塔液位大于9.5米”条件更改为6米，以便更快速启动循环泵。
5.4.脱硫系统保护跳闸逻辑优化
5.4.1.拆除烟气旁路前，脱硫系统原保护跳闸条件
1）增压风机跳闸；
2）锅炉MFT信号；
3）净烟气挡板未开到位；
4）增压风机前温度高于160℃；
5）原烟气压力高于±1千帕延时8秒；
6）仅一台循环泵运行延时30分钟；
7）3台浆液循环泵全停；
8）增#3炉点火枪运行延时60分钟。
9）增压风机跳闸后15秒内旁路挡板开度小于80%，请求锅炉MFT；
5.4.2.拆除烟气旁路后，逻辑优化
删除“增压风机跳闸；锅炉MFT信号；净烟气挡板未开到位；仅一台循环泵运行延时30分钟；#3炉点火枪运行延时60分钟”等脱硫系统保护跳闸条件。
新增“脱硫净烟道出口烟气温度大于70℃，延时15秒”条件。并新增3个净烟气温度测点，实现三选二保护，并进行速率判断和断线闭锁条件，当任意1个温度测点变化速率大于5℃/s时，闭锁该测点；当任意一个温度测点断线时，该测点显示最小值，提高了保护可靠性。
此处保留“增压风机跳闸后15秒，触发锅炉MFT”条件。增压风机跳闸判断信号为：当增压风机运行信号消失且停止信号已发。新增“脱硫系统跳闸，触发锅炉MFT条件。
6.新增事故喷淋保护
6.1.联锁开条件：“无浆液循环泵运行且事故喷淋水前原烟气温度大于80℃；或有浆液循环泵运行且事故喷淋水前原烟气温度大于150℃”。当无浆液循环泵运行时，脱硫系统及锅炉主机均已跳闸，吸收塔入口温度大于80℃时，可能会损坏吸收塔鳞片；当有浆液循环泵运行时，证明吸收塔喷淋系统正常，此时吸收塔入口烟气温度在150℃范围内时也不会造成鳞片损坏，当温度高于150℃再将事故喷淋水打开，将快速降低吸收塔入口烟温，进而保护吸收塔。
6.2.联锁关条件：“有浆液循环泵运行且事故喷淋水后原烟气温度小于125℃；或无浆液循环泵运行且事故喷淋水后原烟气温度小于70℃”且“事故喷淋前任意有一个测点的温度低于150℃”。
7.结论
完成烟气旁路拆除及相应逻辑优化后，对所有优化后的脱硫系统的主要保护、联锁进行实际回路传动，机组启动系统投运后，设备运行正常，保护安全可靠，没有发生由于设备改造及运行人员操作问题造成的事故，证明了本次改造工作的成功完成，效果良好。
参考文献
[1] 《中国大唐集团公司脱硫烟气旁路封堵（或拆除）管理指导意见（试行）》
[2] 下花园发电厂脱硫FDControl分布式控制系统 福州福大自动化