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多炉一塔烟气脱硫系统 热工主保护逻辑分析

高宝生

（国电天津第一热电厂 天津 河东 300171）

[摘 要] 基于石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术多台锅炉共用一套脱硫装置的多炉一塔脱硫改造方案很好地解决了国内一些老电厂面临着资金困难、机组容量小、没有脱硫预留场地等实际问题。本文简要介绍多炉一塔烟气脱硫工艺、多炉一塔脱硫系统主保护逻辑方案的选择、分析及与单炉单塔逻辑的比较。

[关键词] 多炉一塔；保护逻辑

1 引言

目前，国家进一步推进节能减排工作，现役火电机组脱硫改造工程分批实施。中小火电机组脱硫改造势在必行。脱硫效率较高的石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术在世界脱硫行业已经得到了广泛的应用。我国大型电站燃煤锅炉也普遍采用这种方法。然而目前国内一些老电厂在进行脱硫改造过程中通常面临着资金困难、机组容量小、没有脱硫预留场地等实际问题。因此一种基于石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术多台锅炉共用一套脱硫装置的多炉一塔脱硫改造方案被提了出来。所谓“多炉一塔“烟气脱硫装置是指两台或者三台，甚至更多台锅炉的引风机出口进入同一台增压风机，将多台锅炉的烟气引入同一套吸收装置进行化学反应实现脱硫。然而，锅炉数量的增加也增加了锅炉与脱硫系统间协调的难度，决定脱硫岛解裂的条件相对于单炉单塔也要变得复杂一些。这也给热工控制提出了新的要求。国电天津第一热电厂脱硫改造工程作为国内首台三炉一塔脱硫改造工程， #9-#11炉三台炉共用一套吸收塔，投入运行以来运行稳定，保持了较高的脱硫效率，脱硫减排效果明显。本文结合国电天津第一热电厂实例，简要介绍多炉一塔烟气脱硫工艺、多炉一塔脱硫系统主保护逻辑方案的选择、分析、及与单炉单塔逻辑的比较。

2 三炉一塔烟气脱硫工艺

天津一热三炉一塔脱硫系统中#9-#11锅炉的烟气经过电场静电除尘后通过引风机被增压风机引入，经过烟气-烟气换热器用净烟气降温后，原烟气进入吸收塔与脱硫剂进行反应，脱除二氧化硫后的净烟气再由烟气-烟气换热器用原烟气升温至80℃左右后通过烟囱排放。脱硫剂使用外购石灰石粉，制成石灰石浆液后送至吸收塔。吸收系统设3台循环泵，将浆液输送到吸收塔喷淋层进行喷淋。吸收塔持液槽中的石膏浆液将进入脱水系统进行二级脱水处理，最终得到纯度90%以上的石膏副产品。

图1为天津一热三炉一塔脱硫系统烟道布置图。在脱硫系统正常投入的情况下，#9-11炉引风机出口的烟气经各自烟道进入主烟道，经过入口挡板门进入脱硫系统，处理后的净烟气经过出口挡板经烟囱排入大气。旁路挡板门在脱硫系统运行过程中，始终处于关闭状态。入口挡板门、出口挡板门、旁路挡板门三个挡板门的协调动作决定烟气是否经过脱硫系统，从而决定脱硫岛是否解裂：当入口挡板门、出口挡板门打开而旁路挡板门关闭时，烟气经过脱硫岛进行处理，脱硫系统投入；当入口挡板门、出口挡板门关闭而旁路挡板门打开时，烟气直接由旁路挡板门经过烟道排入大气，脱硫系统退出。

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图1 三炉一塔烟气脱硫系统烟道布置图

#11炉还增加了独立的一套入口挡板门和旁路挡板门，使#11炉的烟气脱硫的运行方式更加灵活。当#11炉入口挡板门打开而#11炉旁路挡板门关闭时，#11炉的烟气与#9、#10炉的烟气一道进入脱硫系统进行处理；当#11炉入口挡板门关闭而#11炉旁路挡板门打开时，#11炉的烟气直接通过小旁路进入烟道排出，#11炉的烟气将不经过脱硫系统。

3 三炉一塔烟气脱硫装置主保护逻辑

脱硫装置主保护逻辑根据锅炉运行状况及脱硫装置出入口烟气参数决定脱硫岛的解裂，让脱硫系统退出运行。从而维持锅炉稳定运行或起到保护脱硫装置的作用。退出脱硫系统的条件主要包括：锅炉MFT信号、有油枪投入、燃烧器投入数量不足、除尘器投入不足、FGD入口压力高、FGD入口压力低、FGD出口压力高、FGD入口温渡高、烟气系统故障等。FGD出入口压力、温度条件以及烟气系统故障等条件单炉单塔与多炉一塔情况相似；这里主要分析锅炉MFT信号、有油枪投入、燃烧器投入数量不足、除尘器投入不足的情况。 3.1 锅炉MFT信号 3.1.1 单炉单塔情况

锅炉MFT信号标志锅炉丧失了全部燃料已经停炉，对于单炉单塔系统，因为系统中吸收塔只对应一台锅炉，锅炉停炉，脱硫装置也就随之退出，停止运行。 3.1.2 三炉一塔情况

在三台锅炉共用一个吸收塔的情况下，只有当系统中三台锅炉全部停止运行时，脱硫才应该退出运行，因此可以对三台炉的MFT信号取“与”操作，其逻辑图如图2

图2

3.2 油枪投入 3.2.1 单炉单塔情况

锅炉侧一般在锅炉点火投油阶段或者燃烧不稳定投油助燃时会投入全部或部分油枪。燃油燃烧产生的油烟等污物除尘器无法处助理，如果直接让这些污物进入吸收塔就会阻塞喷嘴，腐蚀吸收塔，影

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响脱硫装置的正常运行。因此，在锅炉有油枪投入的情况下应退出脱硫系统运行。 3.2.2 三炉一塔情况

在三台锅炉共用一个吸收塔的情况下，因为存在类似#11炉这样的小旁路系统，在#11炉点火投油阶段，利用#11炉小旁路系统：关闭#11炉入口挡板门，打开#11炉旁路挡板门。使燃油阶段的烟气不经过脱硫装置。因此脱硫系统不需要退出运行。因为机组容量比较小，如果用#9、#10带基本负荷，用#11炉实现调峰，#11炉的启停也不会影响其他锅炉脱硫的连续性。另外，在对四角油阀进行检修时也有可能会产生有油枪投入信号。因此，需要在DCS画面中增加各台炉有油枪投入保护开关的软手操。在#11炉点火或各炉有油枪检修的情况下，切掉相应炉的有油枪投入保护开关。 3.3 燃烧器投入不足 3.3.1 单炉单塔情况

锅炉由于某种原因燃烧器投入不足，锅炉有可能燃烧不稳定，为了避免脱硫增压风机等对炉膛压力造成较大的扰动导致锅炉停炉灭火。一般在单炉单塔情况下，当锅炉燃烧器投入数量不足总数的四分之三时，退出脱硫运行。 3.3.2 三炉一塔情况

3.3.2.1 任一台锅炉燃烧器投入不足

采用这种方案当任意一台锅炉的燃烧器投入不足而导致其燃烧不稳定时，脱硫系统即退出运行。同时每台锅炉增加燃烧器投入不足保护开关的软手操。在锅炉正常切粉嘴停炉的情况下，不至于使脱硫系统退出，保证其他两台锅炉脱硫的连续性。 3.3.2.2 最后一台锅炉燃烧器投入不足

采用这种方案只有当其他两台锅炉处于停炉状态，仅剩一台锅炉运行时燃烧器投入不足燃烧不稳时，脱硫系统才退出。其逻辑图如图３

图３

在#10、#11炉已经停炉而#9炉正在运行的情况下，#10、#11炉的MFT信号都为1，#9炉MFT信号为0。此时出现#9炉燃烧器投入不足信号，将触发主保护，解裂脱硫岛。其他两台炉的逻辑也和#9炉类似。

3.4 除尘器投入不足 3.4.1 单炉单塔情况

除尘器电场投入不足时，会导致原烟气粉尘浓度大量增加，粉尘量的增加会阻塞吸收塔的喷嘴严重影响脱硫效率，同时还会降低石膏的品质。一般在电除尘的电场投入不足电场数量的三分之二时，退出脱硫系统运行。 3.4.2 三炉一塔情况

3.4.2.1 判断锅炉运行和油枪投入状态

三炉一塔情况下，锅炉正常运行时除尘器电场投入不足同样应该退出脱硫系统运行。但在锅炉正常停炉一段时间后以及锅炉点火投油阶段除尘器电场也会停止运行，此时的电场停运不应作为脱硫退

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出的条件。逻辑图如图4

图4

只有在#9炉MFT信号为0也就是#9炉正常运行时，并且#9炉不是点火投油，没有油枪投入时，电场投入不足才会触发主保护，退出脱硫系统。 3.4.2.2 判断原烟气粉尘浓度

判断原烟气粉尘浓度可以不用关心除尘器的投入状态，直接将分析仪表测得的粉尘浓度模拟量引入比较器与定值比较，比较的结果作为主保护的触发条件。这种做法要依赖于仪表测量的可靠性和稳定性。同时，用它来作为保护的触发条件存在一定的滞后性。

4 结束语

烟气脱硫装置主保护逻辑负责协调锅炉与脱硫装置，保障锅炉安全运行，保护脱硫装置安全稳定运行。同时，多炉一塔烟气脱硫系统的主保护逻辑又有很多其自身的特点和不同之处。其保护逻辑要根据具体的烟道布置和系统设计来确定。

参 考 文 献

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[2] 白焰，吴鸿，杨国田.分散控制系统与现场总线控制系统—基础、评选、设计和应用.北京：中国电力出版社，2003. [3] 何衍庆，陈积玉，俞金寿编著.XDPS分散控制系统.北京：化学工业出版社，2002.

[4] 王志轩，彭俊，张家杰，成先红. 石灰石—石膏法烟气脱硫费用分析. 中国电力，2004第二期. [5] 国电环境保护研究院. 三炉一塔方案论证报告.

0.2440.30.350.40.50.60.70.80.9 0.2981990.29738010.2952530.2917810.2805810.2630650.2378420.2020460.1482042k/√(10+1.2457)0.306670.30166210.2962260.2898280.2738610.2529820.2258320.1897370.1378405√(1-ε2)/10 差值-0.00847-0.004282-0.000970.0019540.006720.0100830.012010.012310.0103637ε 相对差值 ‰

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