摘  要：现役燃煤机组烟气脱硫设施大都设有烟气旁路， “十二五”期间，为适应减排要求，地方政府鼓励火电企业拆除烟气旁路，但拆除烟气旁路具有一定的技术风险，已成为电力企业广为关注的一个问题。本文以国电怀安电厂#1机组取消烟气旁路的工程实践，对现役燃煤机组烟气脱硫设施拆除烟气旁路的相关问题进行了探讨。

　　一  前言

　　我国是燃煤大国，能源结构决定了以煤炭为主的能源格局将长期存在，煤炭占一次能源消费总量的70%，而电力以燃煤电厂为主。随着煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫也不断增加，我国已成为世界上二氧化硫排放量最大的国家，其中燃煤电厂二氧化硫排放量已达到总排放量的50%以上，致使我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重，控制燃煤电厂二氧化硫污染排放的任务将越来越艰巨。

　　“十一五”时期是我国二氧化硫控制的关键时期，在政府环保政策的引导下，电力行业积极推进烟气脱硫事业，并做了大量卓有成效的工作，90%以上的现役燃煤电厂安装了烟气脱硫装置（简称：FGD）。但据有关权威部门的调查，由于多种原因，已建设完成的脱硫设施投运率并不高，烟气脱硫工程质量及运行效果不太令人满意。   

　　进入“十二五”，新的《火电厂大气污染物排放标准》已颁布，要求2014年后燃煤电厂 SO2出口排放浓度不得大于200mg/Nm3，重点地区燃煤电厂SO2排放浓度不得大于100mg/Nm3。根据《“十二五”节能减排综合性实施方案》的要求，为适应新形势下对大气污染物控制的日益提高，同时为顺利实现“十二五”污染减排目标，通过拆除燃煤电厂烟气旁路来提高脱硫设施投运率及运行效果成为电厂必须研究的课题。

　　二  国内脱硫烟气旁路设置情况

　　2.1  烟气旁路的作用(见图一)

　　燃煤电厂机组FGD烟气系统包括烟道、烟气挡板门、增压风机等组成。在正常运行期间，旁路挡板门关闭，FGD出、入口挡板门打开。由锅炉引风机来的原烟气，经过增压风机增压后进入脱硫吸收塔，脱硫洗涤处理后的净烟气从吸收塔顶部出口排出，再经烟囱排放。

　　而当锅炉启动和故障时或进入FGD的烟气超温和FGD装置故障停运时，紧急开启旁路挡板，关闭FGD出、入口挡板，锅炉原烟气由烟气旁路直接进入烟囱排放，不经过吸收塔，可有效保护脱硫装置及锅炉运行安全。

　　图一 烟气系统示意图

　　2.2  国内电厂烟气旁路设置情况

　　我国火力发电厂烟气脱硫设计出于对锅炉和FGD的安全考虑，现役机组大部分设置了烟气旁路，以保证机组的可靠性，保护FGD吸收塔装置在事故状态时不受损失。随着环保要求的提高，SO2排放总量控制更加严格。《燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法(试行)》、《“十二五”节能减排综合性实施方案》等环保管理措施相继出台，现役机组拆除烟气旁路成为必然的环保措施之一。

　　三  国电怀安电厂拆除烟气旁路改造方案分析

　　国电怀安热电有限公司位于河北省张家口市怀安县，现运营两台330MW空冷机组，燃用大同烟煤。工程配套建设两套石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置，采用一炉一塔的全烟气脱硫，烟气系统设有旁路烟道、增压风机。设置公用的石灰石制备和石膏脱水系统，吸收剂采用外购石灰石粉制备而成，石膏脱水采用石膏旋流和真空皮带机脱水的二级脱水系统。2012年8月，国电怀安热电有限公司#1机组脱硫设施进行了拆除烟气旁路改造。(见图二)

　　图二 改造后烟气系统示意图

　　具体改造方案如下：

　　拆除脱硫装置旁路烟道挡板门

　　将脱硫装置旁路烟道挡板门拆除，对原烟气烟道和净烟气烟道进行单侧分别封堵，从而将脱硫入口的原烟道和脱硫后部的净烟气烟道机械性硬隔离，实现了脱硫与主机同步无旁路运行。

　　增设吸收塔事故喷淋系统

　　无旁路脱硫运行中，入口烟气温度直接关系到原烟道及吸收塔内防腐衬胶的安全，为防止故障状况下，入口烟气温度异常升高对脱硫吸收塔防腐内衬的影响，新增了吸收塔事故喷淋系统。

　　由两级喷淋装置组成，事故状态下投用事故喷淋系统时，分级进行喷淋，当一级喷淋故障或无法将吸收塔入口烟温降低至设定值时第二级喷淋启动。

　　增设废浆抛弃池

　　为防止无旁路情况下，在锅炉启动及低负荷运行或除尘器故障时，由于锅炉燃烧不稳定，煤粉燃烧不完全，使烟气中携带的粉尘等杂质增加。这此杂质随烟气进入吸收塔后，会被浆液洗涤下来，沉积在吸收塔浆池中，进而会影响二氧化硫吸收反应的进行。当这些杂质含量到达一定浓度后，使二氧化硫吸收反应无法进行，即造成浆液中毒，如果不及时处理，会使脱硫效率降低、石膏无法脱水和石灰石粉过剩率加大，系统无法运行。为此增设废浆抛弃池，将受污染中毒的浆液及时排放置换。主要由抛弃池和相应的管路组成。中毒浆液由吸收塔石膏浆液排出泵，打到事故浆罐，再由事故浆罐泵打到抛浆池，废弃浆液在池内沉淀。澄清液由便携式潜水泵从抛浆管道原路打回至事故浆罐，进入脱硫系统重复利用，沉淀的浆液靠人工或机械铲除，装车外运。

　　增设增压风机旁路烟道

　　取消脱硫装置旁路烟道后，锅炉两台引风机直接与增压风机（常规只有一台）串联运行，一旦增压风机停运，引风机将无法克服烟气系统的阻力，为了保护锅炉安全，主机只能被迫停运，为提高主机运行安全可靠性，防止增压风机故障时主机跳机，增设增压风机旁路烟道，当增压风机故障时可以从脱硫系统解列，烟气走旁路烟道进入脱硫系统，此时主机可以降负荷运行。

　　热工控制系统进行了相应的改造

　　由于增加增压风机旁路，增加增压风机入、出口及旁路挡板门，增加增压风机挡板密封风机，增加增压风机入、出口和旁路挡板门、密封风机相关的所有控制电缆和电源。热工控制系统相应拆除所有与旁路挡板门、原烟气挡板门相关的所有控制电缆和电源电缆，拆除脱硫控制室操作台上的紧急打开旁路按钮，以使运行人员适应无旁路的操作工况。增加喷淋水压力、事故冷却水箱液位和增压风机出口压力等信号，增加增压风机入、出口及旁路挡板门等的控制。

　　四　 拆除烟气旁路后对主机和脱硫运行产生的影响

　　4.1、脱硫与主机需要高度统一协调

　　原脱硫装置取消旁路后，脱硫系统成了锅炉烟风系统的一部分，脱硫装置必须与机组同步启停，既要保证主机顺利启动，同时又要充分考虑到脱硫系统设备的安全，与以往设置旁路的脱硫装置在启停操作上有很大的不同。脱硫与主机烟风系统必须统一协调，以保证主机与脱硫参数稳定，尤其是增压风机入口压力和流量的控制。尽可能避免锅炉启动过程（投油或少投油）和低负荷情况下燃烧不完全，污染吸收塔内浆液品质。在锅炉事故工况下，吸收塔入口烟气温度异常高时，需要紧急投运事故喷淋系统。

　　4.2、脱硫系统的安全可靠性需要提高

　　今后脱硫系统的安全性和可靠性，直接影响到机组的安全性和可靠性，这对脱硫主、辅设备的稳定运行提出了更高的要求，脱硫设施需与主机同步启停、同步运行、同步检修，并满足在事故紧急工况下系统能安全运行。

　　4.3、需要解决脱硫装置取消旁路后产生的问题

　　现役燃煤机组拆除烟气旁路，其关键点是如何提高脱硫装置的可靠性和系统运行的可控性，从而保障整套机组的安全可靠性。 本工程增加事故喷淋装置，解决了高温烟气问题；增设抛浆池，解决了浆液污染中毒问题，增设增压风机旁路，解决了增压风机故障造成主机跳闸问题等。同时增加锅炉MFT信号、增加增压风机与引风机协调控制方式、增加事故喷淋系统逻辑、增加锅炉启动顺序控制逻辑、改进浆液循环泵控制逻辑等措施，保障了脱硫系统及主机运行可靠性和安全性。

　　五　拆除烟气旁路实施效果

　　国电怀安电厂实施#1机组拆除烟气旁路改造后，（见图三）实现了拆除烟气旁路的各项要求和目标，脱硫设施与主机同步启停、运行，提高了脱硫系统投运率；在机组启停、事故工况时，有效避免了烟气超标排放对周边环境的影响。但在模拟增压风机事故停运，烟气通过增压风机旁路，由引风机来的烟气直接进入脱硫吸收塔，锅炉除负荷运行的过程中，发现引风机出现异常喘振。下一步，在#2机实施拆除旁路改造中，考虑增压风机与引风机合并方案。

　　图三 无旁路运行效果图

　　六、结论

　　国电怀安电厂#1机组拆除烟气旁路改造是成功的，有效控制了污染物排放。为实现“十二五”污染减排目标，减少大气污染，拆除烟气旁路是设有烟气旁路的现役燃煤电厂提高脱硫设施投运率及脱硫效果的必然手段。——王文福（国电怀安热电有限公司）