淺析某電廠四臺(tái)機(jī)組脫硫保護(hù)優(yōu)化

溫建春

（南陽鴨河口發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 南陽 473000）

淺析某電廠四臺(tái)機(jī)組脫硫保護(hù)優(yōu)化

溫建春

（南陽鴨河口發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 南陽 473000）

本文主要通過對(duì)某電廠脫硫DCS控制系統(tǒng)并入主控系統(tǒng)過程中潛在和面臨的主要問題的分析，提出相關(guān)的DCS保護(hù)邏輯優(yōu)化方案。進(jìn)而通過一系列的實(shí)驗(yàn)、分析和實(shí)施，最終解決了這些影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行和主要設(shè)備異常狀態(tài)下影響機(jī)組接帶負(fù)荷能力的問題，保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，使系統(tǒng)處于良好穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

脫硫系統(tǒng)；DCS系統(tǒng)；增壓風(fēng)機(jī)；負(fù)荷

伴隨著我國火力發(fā)電企業(yè)環(huán)境保護(hù)達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高，火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)逐漸融入機(jī)組的主控系統(tǒng)。其主要設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接與機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和接帶負(fù)荷能力掛鉤，重要程度不言而喻。這對(duì)該系統(tǒng)各主要設(shè)備的相關(guān)控制保護(hù)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

一、現(xiàn)狀調(diào)查和問題分析

1.系統(tǒng)現(xiàn)狀

某電廠四臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)2007年開始建設(shè)，2008年投入運(yùn)行，采用一爐一塔石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。

每臺(tái)機(jī)組脫硫系統(tǒng)煙道上均設(shè)有擋板系統(tǒng)，包括原煙氣擋板，凈煙氣擋板和旁路煙氣擋板。在正常運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)GD進(jìn)、出口擋板開啟，旁路擋板關(guān)閉。在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板門，關(guān)閉FGD進(jìn)、出口擋板，煙氣通過旁路煙道繞過FGD系統(tǒng)直接排到煙囪。

隨著環(huán)保要求的逐步提高，某廠適時(shí)取消了脫硫系統(tǒng)的旁路擋板。

2.問題分析

（1）主機(jī)組安全運(yùn)行問題

脫硫系統(tǒng)跳閘，主機(jī)系統(tǒng)是否聯(lián)鎖跳閘，各方意見不一。

（2）脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行問題

脫硫系統(tǒng)以前的安全保護(hù)設(shè)計(jì)已不能滿足要求，需要重新設(shè)計(jì)并升級(jí)。

二、對(duì)策制定

1.針對(duì)主機(jī)的安全運(yùn)行問題，有兩種方案：

A.脫硫跳閘，主機(jī)組聯(lián)鎖跳閘；

B.脫硫跳閘，主機(jī)組RB動(dòng)作。

方案A：在脫硫系統(tǒng)跳閘后，主機(jī)組聯(lián)鎖跳閘。在安全性上比較穩(wěn)妥，但必須考慮到，主機(jī)組跳閘，對(duì)于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響較大，故作為后備方案。

方案B：可以使運(yùn)行人員針對(duì)具體的故障原因，必要的判斷和反應(yīng)時(shí)間，是我們可以優(yōu)先考慮的方案。但此方案由于牽扯設(shè)備太多（包括增壓風(fēng)機(jī)、漿液循環(huán)泵、脫硫煙道內(nèi)襯；引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給煤機(jī)、油槍系統(tǒng)、給水泵等等主輔設(shè)備），系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，技術(shù)難度較高，改造的技術(shù)要求全面而龐雜。針對(duì)該方案，技術(shù)人員首先詳細(xì)討論、分析了工藝、設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，理論上具有可行性。同時(shí)考慮到機(jī)組的安全性，改造后必須進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，最終確認(rèn)是否可行。該方案充分考慮到機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，故作為優(yōu)選方案。

2.針對(duì)新的脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行要求，優(yōu)化方案如下：

（1）FGD保護(hù)相關(guān)邏輯全部取消，改報(bào)警。

（2）增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)相關(guān)邏輯進(jìn)保留油站重故障保護(hù)，其他全部取消，改報(bào)警。

三、對(duì)策實(shí)施

1.脫硫跳閘后主機(jī)RB動(dòng)作，確定了兩大步試驗(yàn)方案：

1.1預(yù)備性試驗(yàn)

（1）增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)，機(jī)組最大出力。

（2）增壓風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)試驗(yàn)。

（3）增壓風(fēng)機(jī)跳閘試驗(yàn)。

1.2RB試驗(yàn)

90%負(fù)荷以上增壓風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)。

2.在對(duì)相關(guān)控制邏輯進(jìn)行充分討論和研究后，進(jìn)行了控制邏輯和相關(guān)保護(hù)的大范圍修改。相關(guān)邏輯修改完成后，進(jìn)入試驗(yàn)階段。

3.試驗(yàn)過程

3.1增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)，機(jī)組最大出力試驗(yàn)

（a）實(shí)驗(yàn)過程

機(jī)組冷態(tài)運(yùn)行，兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)均運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)。引風(fēng)機(jī)在自動(dòng)方式運(yùn)行，逐漸增加送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，使引風(fēng)機(jī)接近最大出力。

（1）檢查鍋爐相關(guān)系統(tǒng)具備正常啟動(dòng)運(yùn)行條件。撈渣機(jī)水封已建立正常，投入火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐輸灰系統(tǒng)、省煤器輸灰系統(tǒng)、脫硫漿液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行、增壓風(fēng)機(jī)油站運(yùn)行、增壓風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

（2）檢查脫硫通道（增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度100%）及鍋爐煙風(fēng)通道建立正常，啟動(dòng)鍋爐A側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行，檢查各部參數(shù)正常，引風(fēng)機(jī)靜葉投自動(dòng)，手動(dòng)增加送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)至20%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（3）啟動(dòng)鍋爐B側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行，檢查各部參數(shù)正常，并入引風(fēng)機(jī)后靜葉投自動(dòng)，手動(dòng)增加送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)至20%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（4）手動(dòng)增加A、B送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)至30%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）手動(dòng)增加A、B送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)至40%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

逐漸增加送風(fēng)量，使煙氣量達(dá)到最大，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（b）發(fā)現(xiàn)問題及改進(jìn)措施

由于冷態(tài)運(yùn)行與熱態(tài)有較大的差別，冷態(tài)時(shí)阻力很小，故冷態(tài)數(shù)據(jù)只能作為參考。熱態(tài)試驗(yàn)具體試驗(yàn)方法如下。

機(jī)組在負(fù)荷400MW時(shí)，引風(fēng)自動(dòng)方式運(yùn)行，記錄增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出差壓和引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉逐漸關(guān)小，引風(fēng)自動(dòng)開大，直到引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓等于試驗(yàn)前增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出差壓與引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓之和。

如果引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓等于試驗(yàn)前增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出差壓與引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓之和時(shí)，引風(fēng)機(jī)還未達(dá)到最大出力，可以通過增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓差和引風(fēng)機(jī)余量適當(dāng)增加發(fā)電功率得到增壓風(fēng)機(jī)RB最大出力；否則引風(fēng)機(jī)已達(dá)到最大出力且引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓小于試驗(yàn)前增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出差壓與引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓之和時(shí)，則減小發(fā)電功率使引風(fēng)機(jī)接近最大出力且引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓等于試驗(yàn)前增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)出差壓與引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口差壓之和，

3.2增壓風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)試驗(yàn)

（a）實(shí)驗(yàn)過程

機(jī)組冷態(tài)運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)作，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)。

調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度，觀察增壓風(fēng)機(jī)入口壓力。

（1）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度由100%調(diào)至90%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至80%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（3）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至70%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（4）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至60%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至50%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（6）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至40%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（7）手動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度調(diào)至30%，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

（b）啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，觀察增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電流和爐膛壓力。

（1）增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度30%，啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表略。

（c）發(fā)現(xiàn)問題及改進(jìn)措施

為了防止6kV電機(jī)頻繁啟動(dòng)，在送風(fēng)量接近60%負(fù)荷，增壓風(fēng)機(jī)開度在30%時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)成功。在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)此數(shù)據(jù)只能作為參考，由于熱態(tài)時(shí)煙氣密度較小，在同樣開度啟動(dòng)電流可能有所降低。

3.3增壓風(fēng)機(jī)跳閘試驗(yàn)

（a）實(shí)驗(yàn)過程

機(jī)組冷態(tài)運(yùn)行，總風(fēng)量約為90%負(fù)荷對(duì)應(yīng)的風(fēng)量，將增壓風(fēng)機(jī)跳閘，觀察增壓風(fēng)機(jī)對(duì)爐膛壓力、總風(fēng)量等參數(shù)的影響，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表略。

（b）發(fā)現(xiàn)問題及改進(jìn)措施

在增壓風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)引風(fēng)機(jī)開度超馳到當(dāng)時(shí)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的開度，是否開到最大或者在原基礎(chǔ)上增加多少?zèng)]有具體數(shù)據(jù)，故試驗(yàn)后修改為增壓風(fēng)機(jī)跳閘后將引風(fēng)機(jī)開度增加4%，增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)引風(fēng)機(jī)開度減少4%，此回路作為粗調(diào)，爐膛壓力控制PID作為細(xì)調(diào)，保證爐膛壓力在正常波動(dòng)范圍。

4.進(jìn)一步的改進(jìn)措施

4.1RB發(fā)生后運(yùn)行人員監(jiān)控注意事項(xiàng)

（1）密切監(jiān)視爐膛壓力變化，避免出現(xiàn)發(fā)散振蕩和大幅度波動(dòng)，出現(xiàn)這些情況要及時(shí)手動(dòng)調(diào)整。

（2）密切監(jiān)視引風(fēng)機(jī)出口、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，試驗(yàn)時(shí)最大達(dá)到2.5kPa，當(dāng)出現(xiàn)壓力較大超出報(bào)警值后及時(shí)手動(dòng)干預(yù)，防止煙道撕裂。

（3）密切監(jiān)視引風(fēng)機(jī)出力，如果達(dá)到最大值并且長時(shí)間爐膛壓力大于200Pa，就要及時(shí)手動(dòng)調(diào)整，減少給煤量，降低負(fù)荷。

（4）注意避免發(fā)生風(fēng)機(jī)喘振。

（5）注意監(jiān)視中間點(diǎn)溫度、主汽溫度、再熱汽溫，以及除氧器、高加、低加、凝汽器的水位。

4.2邏輯修改

（1）增加增壓風(fēng)機(jī)跳閘觸發(fā)RB邏輯，RB目標(biāo)值360MW。

（2）設(shè)增壓風(fēng)機(jī)RB切磨數(shù)量選擇開關(guān)。

（3）增加增壓風(fēng)機(jī)跳閘超馳送風(fēng)動(dòng)葉開度邏輯，超馳到22%開度與送風(fēng)機(jī)指令選小值。

（4）增加增壓風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)，減小引風(fēng)調(diào)節(jié)一定開度（5%）邏輯；增壓風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)增加引風(fēng)調(diào)節(jié)一定開度（5%）。

（5）增加送風(fēng)引風(fēng)調(diào)節(jié)抗積分飽和邏輯。

（6）增壓風(fēng)機(jī)停止，超馳增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉全開。

（7）修改增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度小于42%允許啟動(dòng)。

四、效果檢查與驗(yàn)證

通過試驗(yàn)，主要檢驗(yàn)了系統(tǒng)的控制功能、邏輯、時(shí)序等設(shè)計(jì)的合理性及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性及特性。試驗(yàn)過程中，先后進(jìn)行了3項(xiàng)冷態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后機(jī)組各主要參數(shù)都維持在正常范圍內(nèi)，滿足機(jī)組正常運(yùn)行要求，試驗(yàn)取得了成功。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)增壓風(fēng)機(jī)RB功能可以投入。

隨后，我們分別在其他機(jī)組進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)都非常成功。

結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)和改造，完善了脫硫系統(tǒng)并入主控系統(tǒng)后的相關(guān)控制缺陷，進(jìn)一步保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為我們以后的類似工作也提供了較為科學(xué)合理的解決方案。

［1］集控運(yùn)行規(guī)程南陽天益發(fā)電有限責(zé)任公司［Z］.

［2］電業(yè)安全工作規(guī)程（熱力和機(jī)械部分）［S］.

［3］李鱗章，霍耀光.熱工自動(dòng)化600MW火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材第2版［M］.北京：中國電力出版社，2006.

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