于小慢

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)的鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)調(diào)試及投運(yùn)方案

于小慢

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

介紹了燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝裝置的煙氣流程、增壓風(fēng)機(jī)配置及控制。針對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)中出現(xiàn)的2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)不同步開(kāi)啟、鍋爐引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行及2臺(tái)鍋爐不同步投運(yùn)等難點(diǎn)問(wèn)題，制定了增壓風(fēng)機(jī)控制和投運(yùn)方案，成功實(shí)現(xiàn)2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)與2臺(tái)燃煤鍋爐聯(lián)合穩(wěn)定投運(yùn)。

燃煤鍋爐 脫硫 脫硝 增壓風(fēng)機(jī) 并聯(lián) 協(xié)調(diào) 控制

江蘇王子制紙有限公司自備熱電站現(xiàn)有2臺(tái)200 t/h高溫、超高壓循環(huán)流化床燃煤鍋爐。該鍋爐目前采用的煙氣脫硫脫硝處理方式為爐內(nèi)石灰石法脫硫、尿素法脫硝，當(dāng)前鍋爐SO2排放質(zhì)量濃度小于400 mg/m3。根據(jù)2011年7月29日國(guó)家環(huán)保部GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和2013年2月27日國(guó)家環(huán)保部《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》(環(huán)保部公告2013年第14號(hào))要求，該燃煤鍋爐排放無(wú)法達(dá)標(biāo)，故新建一套燃煤鍋爐煙氣脫硫脫硝裝置。

按照新環(huán)保要求新建的脫硫脫硝系統(tǒng)不允許設(shè)旁路，故脫硫脫硝系統(tǒng)成為電站鍋爐與煙囪之間的唯一通路，而新增的脫硫脫硝系統(tǒng)給爐膛負(fù)壓控制帶來(lái)新的擾動(dòng)。增壓風(fēng)機(jī)是脫硫脫硝系統(tǒng)的重要設(shè)備，增壓風(fēng)機(jī)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行是保障鍋爐正常運(yùn)行的必要條件。

基于工程實(shí)例，以2臺(tái)并聯(lián)增壓風(fēng)機(jī)的特殊流程為例，介紹增壓風(fēng)機(jī)調(diào)試與投運(yùn)的多個(gè)難點(diǎn)，提出了一套切實(shí)可行的增壓風(fēng)機(jī)控制、調(diào)試方案，從而保證了燃煤鍋爐和脫硫系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 脫硫脫硝煙氣流程

該項(xiàng)目是對(duì)自備熱電站2臺(tái)200 t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐的煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。根據(jù)項(xiàng)目條件采用先脫硝后脫硫的總體流程。來(lái)自燃煤鍋爐引風(fēng)機(jī)的原煙氣先進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的蒸汽加熱器，被蒸汽加熱后再經(jīng)脫硝GGH與脫硝反應(yīng)器出口的高溫?zé)煔鈸Q熱升溫；摻入來(lái)自天然氣燃燒爐的高溫?zé)煔猓_(dá)到脫硝催化劑的活性反應(yīng)溫度后進(jìn)入脫硝反應(yīng)器。在脫硝催化劑的催化作用下與來(lái)自氨水蒸發(fā)器的蒸汽混合并發(fā)生脫硝反應(yīng)，脫除煙氣中的氮氧化物。

脫硝后的煙氣經(jīng)脫硝GGH換熱降溫后由增壓風(fēng)機(jī)加壓至2 kPa，再經(jīng)脫硫GGH與脫硫塔出口的低溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，進(jìn)一步降溫后進(jìn)入脫硫塔，脫硫后經(jīng)煙囪排放。

2 增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置

2.1 增壓風(fēng)機(jī)布置位置

增壓風(fēng)機(jī)布置方案有3種：①方案1，進(jìn)脫硝系統(tǒng)之前；②方案2，脫硝系統(tǒng)之后，進(jìn)脫硫系統(tǒng)之前；③方案3，脫硫系統(tǒng)之后，進(jìn)煙囪之前。這3種布置方案優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 3種增壓風(fēng)機(jī)布置方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

通過(guò)綜合比較，選擇將增壓風(fēng)機(jī)布置在脫硝之后、脫硫系統(tǒng)之前。

2.2 雙增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況

2臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)的出口煙氣合并后進(jìn)入脫硝系統(tǒng)，脫硝后分開(kāi)進(jìn)入2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，再合并進(jìn)入1套脫硫系統(tǒng)，經(jīng)脫硫后送入煙囪排放。煙風(fēng)系統(tǒng)較為復(fù)雜。

單臺(tái)燃煤鍋爐操作氣量在50%～100%波動(dòng)，煙氣在脫硝蒸汽加熱器后合并進(jìn)入1套脫硝系統(tǒng)，故脫硫脫硝系統(tǒng)煙氣量在25%～100%波動(dòng)。因此，該項(xiàng)目選擇配置2臺(tái)50%的變頻離心風(fēng)機(jī)。當(dāng)電站處于最低工況或僅單臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)，只需開(kāi)啟1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)即可，另一臺(tái)作為備用；若電站的2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)須并聯(lián)工作。同時(shí)為方便開(kāi)車調(diào)節(jié)，每臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)同時(shí)配置了入口導(dǎo)葉，更好地適應(yīng)開(kāi)車時(shí)氣量變化。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程，投運(yùn)順序?yàn)殚_(kāi)啟1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，1#鍋爐運(yùn)行，開(kāi)啟2#增壓風(fēng)機(jī)，投運(yùn)2#燃煤鍋爐。

設(shè)置雙增壓風(fēng)機(jī)節(jié)省了運(yùn)行、維護(hù)成本，提高了增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，但2臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行增加了調(diào)試難度，增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)試及控制方案至關(guān)重要[1]。

3 2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)手動(dòng)啟停過(guò)程

3.1 開(kāi)1#增壓風(fēng)機(jī)

首先打開(kāi)增壓風(fēng)機(jī)開(kāi)車擋板門和出口擋板門，關(guān)閉入口擋板門。風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后迅速打開(kāi)入口擋板門，增壓風(fēng)機(jī)可通過(guò)變頻啟動(dòng)也可通過(guò)導(dǎo)葉啟動(dòng)，參數(shù)分別見(jiàn)表2～3。

表2 增壓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)參數(shù)

表3 增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉調(diào)節(jié)參數(shù)

通過(guò)表2～3中參數(shù)可見(jiàn)：①相對(duì)于導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，壓力對(duì)頻率調(diào)節(jié)變化更敏感；②變頻調(diào)節(jié)比導(dǎo)葉調(diào)節(jié)電流更低，更節(jié)能。

3.2 開(kāi)停2#增壓風(fēng)機(jī)

2臺(tái)風(fēng)機(jī)處于并聯(lián)狀態(tài)，風(fēng)機(jī)工作會(huì)隨著運(yùn)行工況的變化而變化。若2臺(tái)風(fēng)機(jī)出力有差異，會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)風(fēng)機(jī)不平衡，風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大甚至跳停[2]。實(shí)際生產(chǎn)中開(kāi)啟第二臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)已經(jīng)有1臺(tái)鍋爐在運(yùn)行，2#增壓風(fēng)機(jī)開(kāi)啟過(guò)程同時(shí)要保證鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。

開(kāi)啟2#增壓風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟步驟和1#風(fēng)機(jī)基本相同。主要有以下注意點(diǎn)：①要逐步提高2#增壓風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開(kāi)度和頻率，速度不宜太快；②降低1#增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度和頻率，至兩者基本平衡；③保持蒸汽加熱器入口壓力以穩(wěn)定爐膛負(fù)壓。調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2臺(tái)風(fēng)機(jī)最終基本平衡，出口壓力相差不到0.1 kPa。

風(fēng)機(jī)停運(yùn)與開(kāi)啟相反，逐步降低2#風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉開(kāi)度和頻率，提高1#風(fēng)機(jī)的頻率和導(dǎo)葉開(kāi)度，再停止2#風(fēng)機(jī)。不可直接關(guān)閉導(dǎo)葉，易造成2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)不平衡而跳停。

4 引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制方案

整套系統(tǒng)上游有鍋爐引風(fēng)機(jī)，下游有增壓風(fēng)機(jī)。鍋爐引風(fēng)機(jī)根據(jù)爐膛負(fù)壓設(shè)定值調(diào)整導(dǎo)葉開(kāi)度以保持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。增壓風(fēng)機(jī)不僅要提供新增脫硫脫硝系統(tǒng)所需要的動(dòng)力，同時(shí)要保證鍋爐爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定[3]。

4.1 控制點(diǎn)選取及控制值設(shè)置

此次變頻增壓風(fēng)機(jī)的控制，選取壓力為被控參數(shù)，可選為控制點(diǎn)的壓力點(diǎn)有脫硫脫硝系統(tǒng)(蒸汽加熱器)入口壓力、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力、煙囪入口壓力。

該套增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在脫硝系統(tǒng)后，脫硝系統(tǒng)設(shè)備較多，為減小滯后性對(duì)爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)的影響，選取脫硝蒸汽加熱器入口壓力作為控制點(diǎn)。選取蒸汽加熱器入口壓力作為控制點(diǎn)，在鍋爐升降負(fù)荷或開(kāi)停機(jī)的時(shí)候能快捷動(dòng)作，以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的快速變化，維持蒸汽加熱器入口壓力的穩(wěn)定，并且不影響鍋爐負(fù)壓調(diào)節(jié)。

同時(shí)考慮到引風(fēng)機(jī)和爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)關(guān)系，此蒸汽加熱器入口壓力的設(shè)定值要考慮鍋爐引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)之間出力的分配。設(shè)定一個(gè)合適的壓力值，可使引風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)和增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)均穩(wěn)定，從而使脫硫系統(tǒng)和鍋爐正常運(yùn)行。

開(kāi)車過(guò)程中，鍋爐最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)，2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)的頻率和導(dǎo)葉開(kāi)度見(jiàn)表4。

脫硫系統(tǒng)未投運(yùn)時(shí)，引風(fēng)機(jī)出口壓力在-0.2～0.2 kPa之間，鍋爐爐膛呈負(fù)壓狀態(tài)。脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，設(shè)定蒸汽加熱器入口壓力控制在-0.3 kPa，此時(shí)爐膛仍呈負(fù)壓狀態(tài)，增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)能力均有富裕，可以保證調(diào)節(jié)的靈活。從8月開(kāi)車、試運(yùn)行、投運(yùn)至12月，未出現(xiàn)因增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)不匹配造成的跳停。

表4 鍋爐最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)增壓風(fēng)機(jī)參數(shù)

4.2 控制方案

1)變量。蒸汽加熱器入口壓力和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，被調(diào)變量有頻率和導(dǎo)葉。先通過(guò)頻率變化調(diào)節(jié)壓力，再通過(guò)導(dǎo)葉變化調(diào)節(jié)壓力。當(dāng)鍋爐負(fù)荷加大，通過(guò)增加風(fēng)機(jī)頻率，控制蒸汽加熱器入口壓力穩(wěn)定；當(dāng)鍋爐負(fù)荷減小，通過(guò)降低風(fēng)機(jī)頻率，控制蒸汽加熱器入口壓力穩(wěn)定；當(dāng)鍋爐負(fù)荷繼續(xù)減低時(shí)，先降風(fēng)機(jī)頻率，再降低入口導(dǎo)葉開(kāi)度。

2)被控參數(shù)。2臺(tái)燃煤鍋爐有3種工作狀態(tài)：①僅1#鍋爐運(yùn)行；②僅2#鍋爐時(shí)；③1#、2#鍋爐同時(shí)運(yùn)行。對(duì)應(yīng)聯(lián)鎖被控參數(shù)需設(shè)置3種狀態(tài)[1#、2#、(1#+2#)/2]：當(dāng)1#鍋爐運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖投1#蒸汽加熱器入口壓力；當(dāng)2#鍋爐運(yùn)行，聯(lián)鎖投2#蒸汽加熱器入口壓力；當(dāng)2臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行，投兩者的平均壓力。

5 2臺(tái)燃煤鍋爐的投運(yùn)

5.1 1#鍋爐投運(yùn)

增壓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定在低頻率、低開(kāi)度。打開(kāi)引風(fēng)機(jī)旁路擋板，開(kāi)啟鍋爐一二次風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟鍋爐引風(fēng)機(jī)。

1)手動(dòng)控制增壓風(fēng)機(jī)開(kāi)度，為避免鍋爐壓力變化太快，逐步加大頻率和導(dǎo)葉開(kāi)度。

2)自動(dòng)控制。增壓風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)入口壓力投自動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐引風(fēng)機(jī)投自動(dòng)調(diào)節(jié)。

1#鍋爐投運(yùn)，通煙氣。緩慢關(guān)閉增壓風(fēng)機(jī)開(kāi)車擋板門。

5.2 2#鍋爐不同步投運(yùn)

2#鍋爐投運(yùn)前，先解除1#增壓風(fēng)機(jī)和1#蒸汽加熱器入口壓力的聯(lián)鎖，投手動(dòng)狀態(tài)。然后開(kāi)啟2#增壓風(fēng)機(jī)，2#鍋爐開(kāi)始投運(yùn)。

因1#和2#鍋爐不同步，而風(fēng)機(jī)布置在煙氣合并后的煙道下游，投運(yùn)時(shí)易造成增壓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)鍋爐壓力協(xié)調(diào)不能及時(shí)匹配，從而導(dǎo)致1#或2#爐解列。如何實(shí)現(xiàn)2臺(tái)鍋爐之間的匹配是操作的關(guān)鍵。

先開(kāi)啟2#鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)，再準(zhǔn)備開(kāi)啟2#鍋爐引風(fēng)機(jī)。此時(shí)引風(fēng)機(jī)出口擋板門開(kāi)啟，聯(lián)鎖投1#蒸汽加熱器入口壓力。開(kāi)啟2#引風(fēng)機(jī)，同時(shí)立即將增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖投1#和2#系統(tǒng)入口平均壓力，選取平均壓力作為被控參數(shù)。逐步加大鍋爐負(fù)荷，引風(fēng)機(jī)、變頻增壓風(fēng)機(jī)均處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖投入的先后關(guān)系到2臺(tái)鍋爐之間的匹配。開(kāi)車實(shí)踐證明開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)后，此時(shí)引風(fēng)機(jī)出口壓力為負(fù)壓，應(yīng)立即將增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖投平均壓力，否則容易造成2#鍋爐爐膛壓力急劇上升。

6 結(jié)論

該次調(diào)試及聯(lián)鎖控制方案在開(kāi)車過(guò)程中一次成功，節(jié)約人力物力。實(shí)踐證明，整套開(kāi)車調(diào)試方案符合工程實(shí)際，切實(shí)可行，對(duì)以后類似的工程控制開(kāi)車

調(diào)試具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1)脫硫增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)方案可行、風(fēng)機(jī)選型合理、布置科學(xué)。

2)脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)壓力控制點(diǎn)選取合適，壓力控制值設(shè)置正確。風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方案能保證鍋爐爐膛壓力的穩(wěn)定，保證了引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)控制的協(xié)調(diào)進(jìn)行。

3)逐步調(diào)整頻率和導(dǎo)葉開(kāi)度是保證了兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)不同步開(kāi)啟的正確方法。

4)增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖投平均值的時(shí)間點(diǎn)是保證兩臺(tái)鍋爐不同步開(kāi)啟的順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

[1] 陳偉中.引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制對(duì)維護(hù)爐膛負(fù)壓穩(wěn)定的探討[J].廣東電力，2012(8)：126-130.

[2] 張永軍，陳波.增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，2009(11)：87-89.

[3] 閆楠，羅瑱.濕法脫硫2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行調(diào)試技術(shù)探討[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009(4)：33-35.

Debuggingandcommissioningofboilerdesulphurizationanddenitrationsystemwithtwoparallelboosterfan

YUXiaoman

(China Nerin Engineering Technology Co., Ltd, Nanchang, Jiangxi, 330031, China)

The flue gas flow, booster fan configuration and control of flue gas desulphurization and denitration device in coal-fired boiler are described. Aiming at unability to simnltaneous running of two parallel booster fan in desulphurization and denitration system, the coordinated operation of boiler induced draft fan and booster fan, and the two boilers were not put into operation at the same time. A scheme of booster fan control and commissioning was established, achieving two booster fans and two coal-fired boilers combined operation and stability successfully.

coal-fired boiler; desulphurization; denitrification; booster fan; parallel; coordinated; control

2017-09-14。

于小慢，女，中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司工程師，主要從事硫酸及脫硫工藝設(shè)計(jì)。電話：15679199971；E-mail：yuxiaoman@nerin.com。

TQ111.16;TQ051.21

B

1002-1507(2017)11-0029-04