單列引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)運行與控制

周世杰，徐同社（河北省電力勘測設(shè)計研究院，河北 石家莊 050031）

單列引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)運行與控制

周世杰，徐同社（河北省電力勘測設(shè)計研究院，河北 石家莊 050031）

針對電廠輔機(jī)單列系統(tǒng)配置及引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運行方式，統(tǒng)籌考慮余熱回收裝置投運等因素，分析研究串聯(lián)風(fēng)機(jī)啟/停順序，給出增壓風(fēng)機(jī)投運/切除最佳工況（負(fù)荷）點，并設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)RB控制回路，以達(dá)到安全、節(jié)能降耗目的。

電廠；輔機(jī)單列配置；引風(fēng)機(jī)；增壓風(fēng)機(jī)；控制

1 引言

為了降低煤耗，提高發(fā)電效率，國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠一期2×660MW超超臨界發(fā)電機(jī)組從設(shè)備配置方面進(jìn)行大幅度優(yōu)化，鍋爐輔機(jī)包括送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器及增壓風(fēng)機(jī)等采用單列配置方案，有利于機(jī)組長期安全、經(jīng)濟(jì)運行，具有較好的節(jié)能降耗效果。

因風(fēng)機(jī)由雙列配置改為單列，簡化了工藝系統(tǒng)和復(fù)雜的控制邏輯，但相應(yīng)增加了安全風(fēng)險。因此控制策略需隨設(shè)備的配置而做較大改變。本文針對鍋爐引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)采用單列配置后的串聯(lián)運行控制方案進(jìn)行研究。

2 引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)運行工況分析

布連電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)及其小旁路，并與引風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置，詳見煙氣流程圖1，兩臺風(fēng)機(jī)在啟動、運行中會對爐膛負(fù)壓及其他煙風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)互相干擾，啟動方案和運行方式的選擇直接影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運行。為此需認(rèn)真研究、統(tǒng)籌考慮引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)的啟動順序和控制方案。

圖1 引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)煙氣流程圖

2.1 脫硫增壓風(fēng)機(jī)及煙氣系統(tǒng)設(shè)計特點

（1）煙氣系統(tǒng)無大旁路煙道；

（2）增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)為串聯(lián)單列配置；

（3）增壓風(fēng)機(jī)設(shè)有50%旁路煙道；

（4）無GGH系統(tǒng)，增設(shè)了煙氣余熱回收裝置。

2.2 風(fēng)機(jī)運行選擇

按FGD運行條件要求，只有當(dāng)FGD啟動后才能進(jìn)行爐膛吹掃和鍋爐點火，在鍋爐啟動與運行時FGD裝置必須處于正常運行工況，并且當(dāng)FGD故障時觸發(fā)MFT停爐信號，F(xiàn)GD裝置成為鍋爐煙道系統(tǒng)的重要組成部分。按以往設(shè)有脫硫增壓風(fēng)機(jī)的工程在引風(fēng)機(jī)啟動前，首先啟動脫硫系統(tǒng)包括增壓風(fēng)機(jī)。布連電廠引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)如何配合啟動，何種運行情況能使風(fēng)機(jī)效率較高，現(xiàn)分析如下：

（1）單臺引風(fēng)機(jī)運行情況

首先考慮啟動引風(fēng)機(jī)且采用增壓風(fēng)機(jī)小旁路煙道運行情況，此時減少了增壓風(fēng)機(jī)和煙氣余熱回收裝置的煙道阻力，并且根據(jù)引風(fēng)機(jī)容量配置及特性曲線（圖2）可以看出，在小旁路運行工況下引風(fēng)機(jī)能夠滿足機(jī)組帶75%THA負(fù)荷的工況下，使機(jī)組安全運行。

圖2 引風(fēng)機(jī)特性曲線

表1 引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)理論計算數(shù)據(jù)列表

從理論計算數(shù)據(jù)表（表1）中可以看出，當(dāng)在75%THA工況下，引風(fēng)機(jī)單獨運行和引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)串聯(lián)運行方式比較，單引風(fēng)機(jī)運行效率明顯高于兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)時各風(fēng)機(jī)的運行效率，且軸功率明顯減少。例如：機(jī)組在75%THA運行工況時，單引風(fēng)機(jī)運行效率為87%，而兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)運行時各自效率分別為74%和80%。

由于引風(fēng)機(jī)單獨運行帶負(fù)荷能力可達(dá)到機(jī)組75%THA，所以當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于75%THA時在未投入煙氣余熱回收裝置情況，采用單引風(fēng)機(jī)運行效率較高。

（2）啟動增壓風(fēng)機(jī)運行情況

由于引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)為串聯(lián)方式，引風(fēng)機(jī)無旁路煙道。增壓風(fēng)機(jī)啟動時需要引風(fēng)機(jī)開大動葉，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)運行后，引風(fēng)機(jī)無法再啟動，因此本系統(tǒng)不具備先啟增壓風(fēng)機(jī)條件，必須在引風(fēng)機(jī)啟動后，才可以啟動增壓風(fēng)機(jī)。

（3）煙氣余熱回收裝置對增壓風(fēng)機(jī)啟動影響

為提高機(jī)組熱回收效率，本工程在增壓風(fēng)機(jī)通道增加了煙氣余熱回收裝置，用于回收部分煙氣側(cè)的熱損耗。煙氣余熱回收裝置的運行工況見下表2。

表2 煙氣余熱回收裝置各工況性能數(shù)據(jù)表

煙氣余熱回收裝置除對煙氣增加一定阻力外，投入需滿足入口凝結(jié)水溫>70℃條件。而根據(jù)表2所列數(shù)據(jù)可知，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷上升到50%THA工況時，且在投入6號低加出口凝結(jié)水再循環(huán)的情況下，才能滿足投運條件。即在<50%THA工況下不能投入增壓風(fēng)機(jī)及余熱回收裝置。

3 爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計

對于風(fēng)機(jī)串聯(lián)運行系統(tǒng)，一般情況爐膛負(fù)壓由引風(fēng)機(jī)控制，以克服引風(fēng)機(jī)前煙氣阻力，增壓風(fēng)機(jī)控制其入口壓力并主要克服風(fēng)機(jī)之后脫硫系統(tǒng)和煙道阻力。這種控制方式易于實現(xiàn)，但是當(dāng)出現(xiàn)煙氣流量大幅變動工況時，由于爐膛負(fù)壓和增壓風(fēng)機(jī)入口壓力之間的耦合作用，串聯(lián)控制方式容易產(chǎn)生振蕩甚至對機(jī)組運行帶來較大風(fēng)險。為此采用爐膛壓力由增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)聯(lián)合控制方式，將引風(fēng)機(jī)動葉指令作為增壓風(fēng)機(jī)前饋信號加入控制系統(tǒng)，使增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)同向調(diào)節(jié)，能有效克服兩臺風(fēng)機(jī)之間的耦合作用[1]。

另外在爐膛壓力調(diào)節(jié)回路除引入送風(fēng)機(jī)指令前饋信號、磨煤機(jī)跳閘前饋及主燃料跳閘（MFT）負(fù)荷超馳控制外，增加了增壓風(fēng)機(jī)跳閘前饋信號，以減少增壓風(fēng)機(jī)跳閘對爐膛壓力的影響。引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)聯(lián)合控制爐膛壓力的控制系統(tǒng)示意圖見圖3。

4 單列輔機(jī)RUNBACK控制設(shè)計

當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)故障跳閘造成機(jī)組實發(fā)功率受到限制時（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在自動狀態(tài)），為適應(yīng)設(shè)備出力，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)強(qiáng)制將機(jī)組負(fù)荷減到尚在運行的輔機(jī)所能承受的負(fù)荷目標(biāo)值。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的該功能稱為輔機(jī)故障減負(fù)荷（RUNBACK），簡稱RB。

4.1 輔機(jī)單列配置RB方案

布連電廠輔機(jī)采用單列配置，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)及鍋爐給水泵汽輪機(jī)的RB將不存在，僅保留磨煤機(jī)跳閘RB功能。制粉系統(tǒng)配置按照直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配6臺磨煤機(jī)，5臺運行，一臺備用。因此，在“RB”聯(lián)鎖保護(hù)邏輯中分別考慮了3至5臺磨煤機(jī)同時運行而1臺磨煤機(jī)跳閘的“RB”工況。

圖3 爐膛壓力控制系統(tǒng)示意圖

由于增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)串聯(lián)布置，并且增壓風(fēng)機(jī)設(shè)有旁路煙道，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)停運時，通過引風(fēng)機(jī)的出力和旁路煙道配合，機(jī)組可以在一定負(fù)荷下運行。因此，為避免增壓風(fēng)機(jī)事故跳閘觸發(fā)MFT停爐的發(fā)生，布連電廠設(shè)計了增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB功能。

增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB時，目標(biāo)負(fù)荷按引風(fēng)機(jī)的最大安全出力給出，此時增壓風(fēng)機(jī)旁路門全開，延時一定時間后（增壓風(fēng)機(jī)允許的最大通流時間以內(nèi)），增壓風(fēng)機(jī)入口門全關(guān)。根據(jù)引風(fēng)機(jī)運行特性曲線及本文2.2中分析結(jié)論，引風(fēng)機(jī)的最大安全出力計算負(fù)荷值可達(dá)75%。因此，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷≥70%THA時，增壓風(fēng)機(jī)事故跳閘觸發(fā)RB控制系統(tǒng)，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷值可定為75%THA。

4.2 增壓風(fēng)機(jī)RB試驗及數(shù)據(jù)分析

根據(jù)布連電廠的試驗報告，試驗前設(shè)置參數(shù)：增壓風(fēng)機(jī)RB后目標(biāo)負(fù)荷為P=660x70%=462MW取450MW為目標(biāo)負(fù)荷值，負(fù)荷降速率為300MW/min。2月21日17點41分進(jìn)行了增壓風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗。試驗前機(jī)組的工況如下：

在協(xié)調(diào)控制方式下機(jī)組負(fù)荷：550MW；主汽壓力：25.42MPa；給煤量：204.41t/h。17點46分41秒運行人員手動停掉增壓風(fēng)機(jī)，觸發(fā)增壓風(fēng)機(jī)RB。機(jī)組由協(xié)調(diào)方式切換至機(jī)跟爐運行模式，鍋爐主控切至手動；燃料主控在自動模式，減少給煤量至RB目標(biāo)負(fù)荷對應(yīng)的煤量；汽機(jī)側(cè)按照滑壓方式調(diào)節(jié)主汽壓力。17點55分22秒機(jī)組實際負(fù)荷降至462.43MW，機(jī)組各設(shè)備運行平穩(wěn)，各運行參數(shù)穩(wěn)定，運行人員手動復(fù)位RB，增壓風(fēng)機(jī)RUNBACK試驗結(jié)束，實際負(fù)荷穩(wěn)定在462MW左右。

從表3數(shù)據(jù)中，我們可以看到在增壓風(fēng)機(jī)RB發(fā)生后，機(jī)組壓力平穩(wěn)下降，機(jī)組負(fù)荷也平穩(wěn)下降至目標(biāo)負(fù)荷附近，其他主要參數(shù)也始終在可控范圍之內(nèi)。

表3 增壓風(fēng)機(jī)RUNBACK工況機(jī)組主參數(shù)記錄

5 結(jié)論

（1）本工程煙風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)先啟動引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)單獨運行帶負(fù)荷能力可達(dá)到機(jī)組75%THA，所以當(dāng)機(jī)組負(fù)荷小于75%THA時且未投入煙氣余熱回收裝置情況，不宜啟用增壓風(fēng)機(jī)，單引風(fēng)機(jī)運行效率較高可節(jié)省廠用電。

（2）增壓風(fēng)機(jī)切投工況點應(yīng)以煙氣余熱回收裝置具備投入條件為原則，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于50%THA工況時，可啟動增壓風(fēng)機(jī)，投入余熱回收裝置，以提高機(jī)組運行效率。

（3）由于增壓風(fēng)機(jī)設(shè)有旁路煙道，當(dāng)增壓風(fēng)機(jī)事故停運時，宜投入增壓風(fēng)機(jī)跳閘RB功能，機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷值可定為70%THA。

[1] 張永軍, 陳波. 增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制策略的應(yīng)用[J]. 自動化博覽, 2009 (11) .

[2] 陳剛, 李冰, 王超, 等. 660MW機(jī)組引風(fēng)機(jī)的狀態(tài)檢修[J]. 動力工程, 2006, 26 (5) : 703-707．

[3] 龍輝, 鐘明慧. 影響600MW機(jī)組濕法煙氣脫硫裝置廠用電率主要因素分析[J]. 中國電力, 2006, 39 (2) : 74-77．

[4] 趙軍. 脫硫增壓風(fēng)機(jī)控制對爐膛負(fù)壓的影響分析與控制優(yōu)化[J]. 中國電力, 2008, 41 (2) : 37-40．

The Operation and Control of Single Induced Draft Fan and Booster Fan

Aiming to the single auxiliary equipment configuration system of BULIAN power plant, we consider the factor of waste heat recovery device operation and so on. We analysis the induced draft fan and booster fan’s start / stop order, as well as give the booster fan operation / resection optimum condition (load). Then, we set the booster fan RB control loop to achieve the purpose of energy saving and safety.

Power plant; Single auxiliary equipments configuration; Induced draft fan; Booster fan; Control

B

1003-0492(2014)01-0082-03

TP273

周世杰（1980-），男，河北石家莊人，本科，工程師，現(xiàn)從事火電廠熱工自動化設(shè)計。

徐同社（1957-），男，河北石家莊人，本科，高級工程師，現(xiàn)從事火電廠熱工自動化設(shè)計。