“脱硫挡板门”挡板门在脱硫系统中的应用?

     连云港市神美电力辅机有限公司专业制造挡板门、脱硫挡板门、烟气挡板门、电动脱硝挡板门、锅炉烟道挡板门、隔绝门、冷热风隔绝门、电动隔绝门、除尘器隔绝门、新型人孔隔绝门磨煤机热风隔绝门等。
     今天神美公司主题：脱硫系统中烟气挡板门是保证机组安全经济运行的重要设施。介绍了挡板门在脱硫系统中的实际应用、相关选型原则和控制逻辑等,并重点对旁路挡板门的控制方式进行了深入探讨,提出了多种保护措施,大大提高了机组运行的稳定性。
     随着国家对大气环境治理的逐步实施,燃煤电厂烟气排放成为监测重点,电厂配套脱硫装置成为重要的减排、节能措施。湿式石灰石—石膏法以其95%以上的脱硫率在国内得到广泛应用。
    
1、挡板门在烟气脱硫系统中的应用

     目前,国内运行的湿法脱硫装置基本上都是设在除尘器与烟囱之间,并以吸收塔为核心。其中烟气系统包括原烟气管道、净烟气管道和旁路烟气管道,并分别装有原烟气挡板门,净烟气挡板门和旁路烟气挡板门。这些挡板门(特别是旁路挡板门)能否良好地开启与关闭,将直接影响整个机组的安全、经济运行。一般一炉一塔的脱硫系统共设置3套挡板门机构,以保证机组的正常运行,如图1所示。

     2、挡板门的选型原则

     烟气挡板门一般采用单轴双层百叶窗型式,在每层挡板上配有密封元件。同时,为提高挡板门的密封性,防止烟气进入挡板门的内室引起结露而腐蚀叶片,还向2层挡板之间的空腔通入密封空气,其压力至少比烟气运行压力高0.5kPa。每台机组原烟气挡板门、净烟气挡板门及旁路挡板门共用1套密封系统,每套密封系统至少应包括2台密封风机及1台电加热装置。后者是为了减少双层挡板门2层板之间的温差变形和热变形应力,提高挡板门的密封性和使用寿命,加热温度一般高于100℃。根据脱硫系统运行特征,本文以600MW机组烟气脱硫为例,列举各挡板门的选型参数。
2.1原烟气挡板门选型参数

     (1)烟气介质工况:设计压力-2kPa～+5kPa;工作温度80～180℃,正常为121℃;非正常温度/持续时间:220℃/20min;关闭时工作压力:挡板叶片前-500～200Pa,挡板叶片后0Pa。
     (2)驱动装置:驱动功率4.0kW;正常情况下启闭时间45～60s;电源380V、50Hz;开关型电动执行机构。
     (3)材质:框架Q235A,叶片Q235A,密封材料316L,轴为35#钢,其他为Q235A,不需内村。
     2.2净烟气挡板门选型参数
     (1)烟气介质工况:设计压力-2kPa～+5kPa,正常工作温度80℃,FGD旁路运行时,原烟
气侧80～180℃;非正常温度/持续时间:220℃/
20min;关闭时工作压力:挡板叶片前-500～200Pa,挡板叶片后0Pa。
     (2)驱动装置:驱动功率4.5kW;正常情况下启闭时间45～60s;电源380V、50Hz;开关型电动执行机构。
     (3)材质:框架Q235A+1.4529(厚度2mm);叶片DIN1.4529(包覆厚度2mm);密封材料C276;轴35#钢+1.4529(包覆厚度5mm);内衬为玻璃鳞片;其他为Q235A。

2.3?旁路烟气挡板门选型参数：

     (1)烟气介质工况:设计压力为-0.5kPa～+0.2kPa;原烟气侧工作温度为80～180℃,正常121℃,净烟气侧正常工作温度80℃;非正常温度/持续时间:220℃/20min;关闭时工作压力:挡板叶片前-500～200Pa,挡板叶片后0Pa。
     (2)驱动装置:驱动功率2×5.5kW;正常情况下启闭时间45～60s,快开小于15s;电源380V、50Hz;调节型电动双执行机构。
     (3)材质:框架Q235A+1.4529(厚度2mm);净烟气侧叶片1.4529(包覆2mm),原烟气侧Q235A;密封材料C276;轴35#钢+DIN1.4529(包覆厚度5mm);内衬:净烟气侧玻璃鳞片;其他为Q235A。
    
3、挡板门的控制逻辑

     机组正常运行时,来自锅炉的烟气经原烟气管道进入吸收塔处理后,再经净烟气管道送至烟囱排放。在此过程中,原烟气、净烟气挡板门在开位,旁路挡板门在关闭位。若脱硫系统出现故障,烟气直接经旁路烟气管道排放,此时,要求旁路挡板门能快速开启(一般在15s之内),原烟气、净烟气挡板门自动关闭。若此时旁路挡板门不能及时开启,主机组会跳闸,严重时造成吸收塔损坏、烟道憋压引起爆炸等重大事故。各电厂脱硫系统中与挡板门有关的联锁、保护逻辑区别不大。
3.1?原烟气挡板门的控制逻辑
     3.1.1允许开条件
锅炉未投油燃烧;脱硫塔入口原烟气温度正常：增压风机已运行;机组除尘器运行正常,粉尘浓度 不高;净烟气挡板门已开;吸收塔通风阀已关闭;至少1台吸收塔循环泵运行。
     3.1.2 允许关条件 增压风机已跳闸;旁路挡板门已开。
     3.2 净烟气挡板门的控制逻辑
     3.2.1 允许开条件 锅炉处于未投油燃烧负荷;脱硫塔入口原烟气温度正常;增压风机已运行;机组除尘器运行正常,粉尘浓度不高;至少1台吸收塔循环泵已运行。
     3.2.2 允许关条件 增压风机已跳闸;旁路挡板门已开。
3.3 旁路挡板门的控制逻辑：
      (1)当原烟气或净烟气挡板门及旁路挡板门均关闭时,立即联锁锅炉MFT,并联跳引风机。
     (2)增压风机跳闸时快开旁路挡板门,待开到位时,联锁关闭原烟气和净烟气挡板门。
     (3)旁路挡板门允许“快开”条件:原烟气或净烟气挡板门离开其“开”位置;增压风机静叶关闭;增压风机前烟气入口压力过高或过低;脱硫塔入口原烟气温度过高;脱硫塔入口原烟气烟尘浓度过高;锅炉油枪投油;吸收塔循环泵少于2台运行;锅炉MFT或2台引风机全部跳闸;GGH(若有)故障停运;所有氧化风机停运时间超过规定值;正常运行时入口原烟气挡板门未开或出口净烟气挡板门未开;脱硫系统失电。只有在确认原烟气和净烟气挡板门已正常开启后,才能关闭旁路挡板门。      4、旁路挡板门的控制要求
     鉴于旁路挡板门的重要性,要求其执行机构自 身具有“三断”保护功能,即在断电、断信号、断气三种情况下,都能保证旁路挡板门立即“快开”。
     4.1断电保护 断电是指执行机构在断掉380/220V动力电源时,能保证快开旁路挡板门。对电动执行机构来说,其本身并不具备此项功能,当电动机动力电源断电后,旁路挡板门只能保持当前位,因此,通常需在挡板门结构上增加一套弹簧储能装置才能实现其“快开”功能。而气动执行机构则可通过电磁换向阀变换通路,用储气罐中的压缩空气快速打开执行机构,实现“快开”功能。
     4.2断信号保护
主要指动力电源不断,只断掉4～20mA控制信号时,能保证快开旁路挡板门。电动执行机构可设置为无信号时,执行机构保持全开位。气动执行机构则可通过电磁换向阀变换通路,用储气罐中的压缩空气快速打开执行机构,实现“快开”功能。
     4.3断气保护此要求主要针对气动执行机构。一般都能通过电磁换向阀变换通路,用储气罐中的压缩空气快速打开执行机构,实现“快开”功能。

     5、DCS系统对旁路挡板门控制的影响

     当旁路挡板门处于“远方”控制位,即DCS系统控制时,DCS系统的可靠性就显得尤为重要。目
前,由于在DCS系统失电或DCS控制器失电时,系统一般默认开关量处于“常开”位、模拟量为4mA,故要求旁路挡板门执行机构厂家在出厂时把“开指令”接点设置为“常闭”点,即DCS系统采用“常闭”点控制。当DCS系统出现失电故障时,该“常闭”点恢复到默认状态时的“常开”位,系统自然发出“开指令”,以保证旁路挡板门“快开”。同样,旁路挡板门位置调节指令和反馈信号也应设置为4mA对应“全开”,20mA对应“全关”,以确保DCS系统故障时旁路挡板门能够全开。

     6、硬手操按钮的设置

     旁路挡板门除了可就地或DCS控制外,通常还在集控室操作台上设置一个“快开”后备按钮,以硬接线方式接到挡板门执行机构的相应端子,以保证在紧急状态下强制“快开”烟气旁路挡板门,确保不因脱硫系统故障影响机组安全运行。按钮具体配置主要依据执行机构的要求而定。值得注意的是,有些挡板门电动执行机构在开关量控制与模拟量调节两种控制模式之间有一个切换信号,即该执行机构只能在一种模式下控制。正常运行时一般为模拟量调节方式,但当要实现开关量控制(如“快开”)时,必须要有相应的切换信号,切换至开关量控制模式下,此时所给开关量信号才起控制作用。返回模拟量调节方式时,此切换信号则需进行复位。当然,如果电动执行机构能通过内部设置实现开关量控制优先,则不需要相应的切换信号,开关量控制指令完成后,阀门也可实现模拟量控制,此种方式最为实用。