由于國(guó)家環(huán)保部大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)，對(duì)燃煤發(fā)電廠污染物濃度排放標(biāo)準(zhǔn)值越來(lái)越低，尤其是東部地區(qū)。因此，許多燃煤電廠不得不進(jìn)行超低排放改造。超低改造電氣系統(tǒng)，針對(duì)原脫硫系統(tǒng)主接線(xiàn)，提出電氣電源優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以及解決原系統(tǒng)越級(jí)跳閘、低壓設(shè)備掉閘等問(wèn)題，確定合理的電氣接線(xiàn)方案。

1概述

       隨著我國(guó)政府逐年提高的環(huán)境保護(hù)要求，國(guó)家環(huán)保部門(mén)以及能源局，在大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了超低排放的要求。大唐集團(tuán)以及所屬燃煤電廠，為滿(mǎn)足國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值要求，尤其是東部許多燃煤電廠對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)行超低排放改造工作。而其中的電氣系統(tǒng)安全可靠性仍然是一項(xiàng)重要的工作。電氣設(shè)備電源優(yōu)化設(shè)計(jì)的基木原則是經(jīng)濟(jì)適用性電氣設(shè)計(jì)。

       2脫硫系統(tǒng)超低改造前電氣設(shè)備電源分析

       2.1 脫硫超低改造前電氣設(shè)備故障原因

       脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備由于環(huán)境和設(shè)備本身質(zhì)量等因素，具有極高的故障率，容易引起越級(jí)跳閘故障，必須值得足夠重視，其原因主要有以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

       (1)脫硫系統(tǒng)泵機(jī)械卡澀、漏漿液等原因致使電機(jī)接地，造成電機(jī)電流增大，開(kāi)關(guān)正確動(dòng)作并跳閘。

       (2)開(kāi)關(guān)無(wú)零序保護(hù)，兩種空氣開(kāi)關(guān)均無(wú)漏電保護(hù)。電氣設(shè)備電源發(fā)生故障時(shí)，不完善的開(kāi)關(guān)防跳回路，電氣設(shè)備過(guò)載電流增大，造成脫硫保安段內(nèi)失電，致使電源開(kāi)關(guān)接地保護(hù)動(dòng)作多次強(qiáng)行送電。開(kāi)關(guān)動(dòng)作正確時(shí)，接地短路故障并跳閘。

       (3)無(wú)防跳回路多次合閘至故障點(diǎn)，使進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)及備用開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)，攪拌器電機(jī)燒毀接地，裝置接地保護(hù)動(dòng)作跳閘。吸收塔攪拌器投聯(lián)鎖，液位高于3.5m時(shí)攪拌器自動(dòng)發(fā)啟動(dòng)指令。強(qiáng)行合閘是造成脫硫保安段跳閘，熱工分布式控制系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)合閘信號(hào)。

       2.2 脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源現(xiàn)存在問(wèn)題

       脫硫配電間運(yùn)行管理存在漏洞，造成備用抽屜開(kāi)關(guān)拆除。電氣設(shè)備電源發(fā)生故障時(shí)，隨意更改保護(hù)定值，保護(hù)功能隨意退出。電氣設(shè)備過(guò)熱燒毀或越級(jí)跳閘，成裝置產(chǎn)生負(fù)序電流，定值歸繼電保護(hù)計(jì)算，使用直流電源保護(hù)器，交流電源供電屬于繼電保護(hù)裝置范疇，脫硫配電間保護(hù)器電流互感器極性接反，脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源存在問(wèn)題如下。

       (1)熱工邏輯問(wèn)題。向故障設(shè)備發(fā)合閘指令，投入聯(lián)鎖后自動(dòng)信號(hào)進(jìn)行自保持，熱工邏輯中不能將事故，攪拌器等設(shè)備發(fā)生故障。

       (2)定值整定存在問(wèn)題。造成脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備拒動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行較為混亂，定值無(wú)法按定值單執(zhí)行，按照定值執(zhí)行比較容易，繼電保護(hù)計(jì)算定值接地、過(guò)熱和過(guò)流等功能。

       因此，脫硫脫硝各工藝泵與電源開(kāi)關(guān)的時(shí)間配合，控制柜配置空開(kāi)及熱繼電器，攪拌器設(shè)備過(guò)流保護(hù)定值偏大，熱繼電器及空開(kāi)不能對(duì)接地故障進(jìn)行有效保護(hù)，保護(hù)配置不完善或配合時(shí)間存在，脫硫系統(tǒng)電氣電源開(kāi)關(guān)未配置保護(hù)，電流互感器斷線(xiàn)監(jiān)視接地保護(hù)，測(cè)控裝置合跳閘同路斷線(xiàn)，短延時(shí)脫扣及瞬時(shí)脫扣保護(hù)，開(kāi)關(guān)自身帶的智能脫扣器。

        2.3 脫硫超低改造電氣設(shè)備電源主接線(xiàn)設(shè)計(jì)原則

        脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源是脫硫的重要組成部分，方便操作和維護(hù)，節(jié)省投資起重要作用。保證脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，都源于合理的電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)。伴隨著脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源工藝改進(jìn)，比較關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，確定本文最適合脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源主接線(xiàn)方案。衡量脫硫系統(tǒng)電氣設(shè)備電源主接線(xiàn)是否合理，主要采用以下設(shè)計(jì)原則。

        (1)經(jīng)濟(jì)性。整個(gè)超低改造電氣系統(tǒng)本著經(jīng)濟(jì)性原則，在滿(mǎn)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(shè)計(jì)上，具有消耗比較少的電能損耗，設(shè)備占用的空間非常小，盡量簡(jiǎn)潔的二次接線(xiàn)，設(shè)備造價(jià)近一步降低，短路水平得到有效遏制。由于力求簡(jiǎn)單的接線(xiàn)需求，可以有效節(jié)省設(shè)備運(yùn)行。

        (2)靈活性。盡量考慮運(yùn)行檢修方便。

        (3)可靠性。設(shè)備檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)供電影響最小，盡量避免發(fā)電廠廠用電全停的可能，避免重要設(shè)備在一段負(fù)荷上，滿(mǎn)足對(duì)電力質(zhì)量的要求，保證重要負(fù)荷供電可靠。

        3脫硫系統(tǒng)超低改造

        3.1 脫硫系統(tǒng)超低改造及電氣基木方案

        通過(guò)脫硫系統(tǒng)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(guò)28mg/Nm3凈煙氣中的S02含量(含有6%氧氣，標(biāo)態(tài)且干基)，不小于99.2%脫硫效率，濃度3000mg/ Nm3的原煙氣設(shè)計(jì)SO2(含有60%氧氣，標(biāo)態(tài)且干基)。不超過(guò)5mg/ Nm3凈煙氣中的固態(tài)顆粒物含量(含有6%氧氣，標(biāo)態(tài)且干基)，含量為30mg/ Nm3原煙氣中固態(tài)顆粒物(含有6%氧氣，標(biāo)態(tài)且干基)。硫系統(tǒng)超低排放改造基木方案主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)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(duì)下三層噴淋母管、支管、噴嘴及時(shí)更換，保留原有的漿液循環(huán)泵，增加一臺(tái)漿液循環(huán)泵。

        (3)防止煙氣走旁路，適當(dāng)位置設(shè)置1層煙氣分布環(huán)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(tǒng)增加一層催化劑。

        (6)脫硝系統(tǒng)增加一路尿素溶液供應(yīng)系統(tǒng)。

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

        電氣改造方案:

        (1)考慮到高廠變?nèi)萘吭试S的范圍內(nèi)，增加漿液循環(huán)泵的容量。

        (2)改造相應(yīng)的6kV開(kāi)關(guān)柜，同時(shí)更換綜合保護(hù)裝置，修訂保護(hù)定值。

        (3)改造電氣通訊裝置，將電流、電量等信號(hào)，送至DCS。

        (4)改造脫硝380v供電，增加聲波吹灰器等用電負(fù)荷。

        (5)改造前脫硫脫硝系統(tǒng)電氣存在問(wèn)題整改，改造。

        (6)修改脫硫脫硝系統(tǒng)DCS中部分保護(hù)邏輯。

        3.2 脫硫系統(tǒng)超低改造前后效果分析

        脫硫系統(tǒng)超低改造前后性能參數(shù)如表1所示。

表1 脫硫裝置改造前后性能參數(shù)對(duì)比表

       超低改造后，電廠按照《關(guān)于做好煤電機(jī)組達(dá)到燃機(jī)排放水平環(huán)保改造示范項(xiàng)目評(píng)估監(jiān)測(cè)工作的通知》(環(huán)辦[2015]60號(hào))有關(guān)規(guī)定，委托第三方機(jī)構(gòu)對(duì)改造效果進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果符合環(huán)保要求。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 超低排放改造驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果(含有6%氧氣，標(biāo)態(tài)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(fā)生在不同煤質(zhì)條件，不同工況負(fù)荷情況。超低排放改造后，排放標(biāo)準(zhǔn)SO2執(zhí)行≤35mg/m，經(jīng)常出現(xiàn)凈煙氣SO2瞬間跳變超標(biāo)的情祝，脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程主要表象跳變不規(guī)律，跳變持續(xù)時(shí)間短則十幾秒，跳變幅度有大有小，長(zhǎng)則一兩分鐘。可造成小時(shí)均值超標(biāo)情況出現(xiàn)，稍有不慎給運(yùn)行人員造成比較大的麻煩。集中釋放出來(lái)分解形成SO2和水，形成煙氣分析儀表SO2數(shù)據(jù)的異常數(shù)據(jù)高峰，濕煙氣中SO2經(jīng)歷冷凝——積累——釋放的一個(gè)過(guò)程，待蒸發(fā)完后，數(shù)據(jù)可恢復(fù)原數(shù)值。

       4 結(jié)束語(yǔ)

       脫硫系統(tǒng)超低改造后，滿(mǎn)足特別排放限值的要求，各項(xiàng)污染物指標(biāo)均能保持固定值范圍內(nèi)，運(yùn)行過(guò)程加強(qiáng)分析各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)的異常情況，注意將各自獨(dú)立脫除凈化系統(tǒng)相融合，最大限度發(fā)揮煙氣協(xié)同治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)單一污染物在多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)脫除。電氣系統(tǒng)改造，本著經(jīng)濟(jì)可靠原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證超低改造后脫硫脫硝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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