脱硫系统超低排放改造电气设备电源优化研究

由于国家环保部大气污染排放标准越来越严，对燃煤发电厂污染物浓度排放标准值越来越低，尤其是东部地区。因此，许多燃煤电厂不得不进行超低排放改造。超低改造电气系统，针对原脱硫系统主接线，提出电气电源优化设计方案，以及解决原系统越级跳闸、低压设备掉闸等问题，确定合理的电气接线方案。

1概述

随着我国政府逐年提高的环境保护要求，国家环保部门以及能源局，在大气污染物排放标准的基础上，提出了超低排放的要求。大唐集团以及所属燃煤电厂，为满足国家污染物排放标准值要求，尤其是东部许多燃煤电厂对脱硫脱硝系统进行超低排放改造工作。而其中的电气系统安全可靠性仍然是一项重要的工作。电气设备电源优化设计的基木原则是经济适用性电气设计。

2脱硫系统超低改造前电气设备电源分析

2.1 脱硫超低改造前电气设备故障原因

脱硫系统电气设备由于环境和设备本身质量等因素，具有极高的故障率，容易引起越级跳闸故障，必须值得足够重视，其原因主要有以下几个方面内容。

(1)脱硫系统泵机械卡涩、漏浆液等原因致使电机接地，造成电机电流增大，开关正确动作并跳闸。

(2)开关无零序保护，两种空气开关均无漏电保护。电气设备电源发生故障时，不完善的开关防跳回路，电气设备过载电流增大，造成脱硫保安段内失电，致使电源开关接地保护动作多次强行送电。开关动作正确时，接地短路故障并跳闸。

(3)无防跳回路多次合闸至故障点，使进线开关及备用开关辅助保护，搅拌器电机烧毁接地，装置接地保护动作跳闸。吸收塔搅拌器投联锁，液位高于3.5m时搅拌器自动发启动指令。强行合闸是造成脱硫保安段跳闸，热工分布式控制系统继续发合闸信号。

2.2 脱硫系统电气设备电源现存在问题

脱硫配电间运行管理存在漏洞，造成备用抽屉开关拆除。电气设备电源发生故障时，随意更改保护定值，保护功能随意退出。电气设备过热烧毁或越级跳闸，成装置产生负序电流，定值归继电保护计算，使用直流电源保护器，交流电源供电属于继电保护装置范畴，脱硫配电间保护器电流互感器极性接反，脱硫系统电气设备电源存在问题如下。

(1)热工逻辑问题。

向故障设备发合闸指令，投入联锁后自动信号进行自保持，热工逻辑中不能将事故，搅拌器等设备发生故障。

(2)定值整定存在问题。

造成脱硫系统电气设备拒动，现场执行较为混乱，定值无法按定值单执行，按照定值执行比较容易，继电保护计算定值接地、过热和过流等功能。

因此，脱硫脱硝各工艺泵与电源开关的时间配合，控制柜配置空开及热继电器，搅拌器设备过流保护定值偏大，热继电器及空开不能对接地故障进行有效保护，保护配置不完善或配合时间存在，脱硫系统电气电源开关未配置保护，电流互感器断线监视接地保护，测控装置合跳闸同路断线，短延时脱扣及瞬时脱扣保护，开关自身带的智能脱扣器。

2.3 脱硫超低改造电气设备电源主接线设计原则

脱硫系统电气设备电源是脱硫的重要组成部分，方便操作和维护，节省投资起重要作用。保证脱硫系统安全稳定运行，都源于合理的电气主接线设计。伴随着脱硫系统电气设备电源工艺改进，比较关键技术的经济性，确定本文最适合脱硫系统电气设备电源主接线方案。衡量脱硫系统电气设备电源主接线是否合理，主要采用以下设计原则。

(1)经济性。

整个超低改造电气系统本着经济性原则，在满足排放要求的情况下，尽量不更换高压厂用变，减少电厂投资。另外，在设计上，具有消耗比较少的电能损耗，设备占用的空间非常小，尽量简洁的二次接线，设备造价近一步降低，短路水平得到有效遏制。由于力求简单的接线需求，可以有效节省设备运行。

(2)灵活性。

尽量考虑运行检修方便。

(3)可靠性。

设备检修时对系统供电影响最小，尽量避免发电厂厂用电全停的可能，避免重要设备在一段负荷上，满足对电力质量的要求，保证重要负荷供电可靠。

3脱硫系统超低改造

3.1 脱硫系统超低改造及电气基木方案

通过脱硫系统超低排放改造，脱硫装置在锅炉(Boiler maximum continuous rating, BMCR)工况条件下，不超过28mg/Nm3净烟气中的S02含量(含有6%氧气，标态且干基)，不小于99.2%脱硫效率，浓度3000mg/ Nm3的原烟气设计SO2(含有60%氧气，标态且干基)。不超过5mg/ Nm3净烟气中的固态颗粒物含量(含有6%氧气，标态且干基)，含量为30mg/ Nm3原烟气中固态颗粒物(含有6%氧气，标态且干基)。硫系统超低排放改造基木方案主要包括以下几个方面的内容。

(1)加装气液再平衡均流器，位于吸收塔底层喷淋下部。

(2)采用300%高覆盖率的高效喷嘴，且具有小流量，喷淋装置重新布置，针对下三层喷淋母管、支管、喷嘴及时更换，保留原有的浆液循环泵，增加一台浆液循环泵。

(3)防止烟气走旁路，适当位置设置1层烟气分布环板，位于吸收塔下部三层喷淋。

(4)原除雾器改造为一层管式+三层屋脊式高效除尘除雾装置，拆除吸收塔原除雾装置。

(5)脱硝系统增加一层催化剂。

(6)脱硝系统增加一路尿素溶液供应系统。

(7)改造完成后系统总阻力增加不超过950Pa，限制在改造范围之内。

电气改造方案:

(1)考虑到高厂变容量允许的范围内，增加浆液循环泵的容量。

(2)改造相应的6kV开关柜，同时更换综合保护装置，修订保护定值。

(3)改造电气通讯装置，将电流、电量等信号，送至DCS。

(4)改造脱硝380v供电，增加声波吹灰器等用电负荷。

(5)改造前脱硫脱硝系统电气存在问题整改，改造。

(6)修改脱硫脱硝系统DCS中部分保护逻辑。

3.2 脱硫系统超低改造前后效果分析

脱硫系统超低改造前后性能参数如表1所示。

表1 脱硫装置改造前后性能参数对比表

超低改造后，电厂按照《关于做好煤电机组达到燃机排放水平环保改造示范项目评估监测工作的通知》(环办[2015]60号)有关规定，委托第三方机构对改造效果进行测试，试验结果符合环保要求。试验结果如表2所示。

表2 超低排放改造验收监测结果(含有6%氧气，标态且干基)

由以上可以看出，烟气污染物排放浓度均低于污染物超低排放限值的要求，发生在不同煤质条件，不同工况负荷情况。超低排放改造后，排放标准SO2执行≤35mg/m，经常出现净烟气SO2瞬间跳变超标的情祝，脱硫系统在运行过程主要表象跳变不规律，跳变持续时间短则十几秒，跳变幅度有大有小，长则一两分钟。可造成小时均值超标情况出现，稍有不慎给运行人员造成比较大的麻烦。集中释放出来分解形成SO2和水，形成烟气分析仪表SO2数据的异常数据高峰，湿烟气中SO2经历冷凝——积累——释放的一个过程，待蒸发完后，数据可恢复原数值。

4 结束语

脱硫系统超低改造后，满足特别排放限值的要求，各项污染物指标均能保持固定值范围内，运行过程加强分析各项污染物排放指标的异常情况，注意将各自独立脱除净化系统相融合，最大限度发挥烟气协同治理技术的优势，实现单一污染物在多个系统同时脱除。电气系统改造，本着经济可靠原则，进行设计优化，保证超低改造后脱硫脱硝系统的安全稳定运行。