脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘控制邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳方前

(淮滬煤電田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

脫硫增壓風(fēng)機(jī)跳閘控制邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳方前

(淮滬煤電田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

某發(fā)電廠在取消600 MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)旁路擋板后，對出現(xiàn)增壓風(fēng)機(jī)故障跳閘后的控制邏輯進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；通過實(shí)際發(fā)生的故障工況處理，驗(yàn)證了該邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理有效性，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，避免了機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

脫硫；鍋爐；增壓風(fēng)機(jī)；跳閘；邏輯

0 引言

我國早期投運(yùn)的脫硫裝置基本都設(shè)置旁路煙道，在機(jī)組啟停過程中及脫硫主要設(shè)備異常工況下，采用開啟旁路的運(yùn)行方式以保證機(jī)組及脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

隨著國家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，國家環(huán)保部要求在2013年底前全部拆除重點(diǎn)燃煤機(jī)組的脫硫煙氣旁路，2014年底前基本完成300?MW以下燃煤機(jī)組脫硫煙氣旁路拆除工作。

取消脫硫煙氣旁路擋板后，脫硫系統(tǒng)成為鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的一部分，與鍋爐尾部煙道串聯(lián)。為了從根本上扭轉(zhuǎn)國內(nèi)的脫硫裝置投運(yùn)率低的局面，脫硫系統(tǒng)必須與機(jī)組同步啟停，從而有效控制火電廠SO2的無組織排放。由于沒有旁路煙道的緩沖，作為發(fā)電機(jī)組一部分的脫硫裝置若發(fā)生故障，將會(huì)引起主機(jī)跳閘，因此需要電廠高度重視脫硫裝置的建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行控制的安全穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)設(shè)備簡介

某發(fā)電廠1期2臺600?MW超臨界燃煤機(jī)組于2007年7，10月相繼投產(chǎn)，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司引進(jìn)美國ALSTOM技術(shù)生產(chǎn)的一次中間再熱超臨界螺旋管圈直流爐。

脫硫系統(tǒng)采用石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝，吸收塔采用AEE公司(Austrian?Energy?&? Environment?AG，奧地利能源及環(huán)境股份公司)的噴淋塔技術(shù)，一爐一塔布置，由重慶中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司設(shè)計(jì)安裝。鍋爐的煙氣系統(tǒng)設(shè)置2臺靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)，1臺動(dòng)葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī)；引風(fēng)機(jī)克服鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力，增壓風(fēng)機(jī)克服脫硫裝置系統(tǒng)阻力。脫硫與主機(jī)集控運(yùn)行采用各自獨(dú)立布置的美國西屋公司OVATION分散控制系統(tǒng)。

1，2號機(jī)組脫硫系統(tǒng)旁路煙道于2013，2014年相繼實(shí)施隔斷封堵，同步對增壓風(fēng)機(jī)裝設(shè)50?%通流量的啟動(dòng)旁路煙道；2014年又對2臺引風(fēng)機(jī)實(shí)施了變頻改造。引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)如表1，2所示。

表1 引風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)

表2 增壓風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)

2 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行方式存在的問題

動(dòng)葉可調(diào)軸流增壓風(fēng)機(jī)將鍋爐來的全部煙氣送入吸收塔，煙氣自下向上流動(dòng)經(jīng)過塔內(nèi)煙氣入口處上部3層漿液噴淋層。煙氣中的SO2和SO3被自上而下噴淋的吸收劑吸收生成CaSO3·1/2H2O，然后在吸收塔下部反應(yīng)池中被鼓入的空氣氧化生成石膏(CaSO4·2H2O)。脫硫后的凈煙氣通過2級串聯(lián)的除霧器，除去煙氣中攜帶的漿液霧滴后，經(jīng)GGH(gas?gas?heater，煙氣換熱器)加熱至(82±5)?℃后，經(jīng)煙囪排入大氣。

增壓風(fēng)機(jī)設(shè)置50?%通流量旁路，在機(jī)組啟停階段開啟，通過2臺引風(fēng)機(jī)克服脫硫系統(tǒng)阻力；在機(jī)組超過50?%負(fù)荷時(shí)關(guān)閉，切至增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行。單一輔機(jī)增壓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障跳閘概率較大，當(dāng)發(fā)生增壓風(fēng)機(jī)故障跳閘后，由于采用獨(dú)立分散控制系統(tǒng)，無法及時(shí)將故障信息傳送至主機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)；同時(shí)旁路煙道通流量受限，當(dāng)故障跳閘發(fā)生在50?%以上負(fù)荷時(shí)必然導(dǎo)致煙氣系統(tǒng)通流受阻，爐膛負(fù)壓高，引起MFT(main?fuel?trip，主燃燒跳閘)。因此，需對脫硫系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行冗余設(shè)置。

3 增壓風(fēng)機(jī)邏輯保護(hù)優(yōu)化

增壓風(fēng)機(jī)在發(fā)生故障跳閘后會(huì)導(dǎo)致煙氣通流受阻，必須設(shè)法降低煙氣流量，快速將負(fù)荷減至50?%以內(nèi)，才能保證主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。為此，應(yīng)提前解決好以下幾個(gè)問題：

(1)?脫硫獨(dú)立控制系統(tǒng)信號與主機(jī)分散控制系統(tǒng)的及時(shí)有效傳送；

(2)?完善增壓風(fēng)機(jī)跳閘機(jī)組的快速減負(fù)荷邏輯控制；

(3)?快速、有效降低鍋爐煙氣流量，避免通流受阻導(dǎo)致系統(tǒng)超壓與引風(fēng)機(jī)失速。

為此，電廠熱控與運(yùn)行專業(yè)人員根據(jù)機(jī)組關(guān)閉旁路煙道啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，并借鑒其他輔機(jī)RB動(dòng)作實(shí)際過程，制定了如下增壓風(fēng)機(jī)跳閘以及控制爐膛負(fù)壓的控制邏輯。

(1)?將脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號、動(dòng)葉開度、進(jìn)出口及旁路擋板信號引入主機(jī)控制器，解決了2者之間的獨(dú)立性。

(2)?增加增壓風(fēng)機(jī)跳閘機(jī)組RB動(dòng)作邏輯，動(dòng)作減負(fù)荷至50?%，減煤速率8?t/s。50?%負(fù)荷以下不觸發(fā)機(jī)組RB邏輯。

(3)?修改增壓風(fēng)機(jī)跳閘動(dòng)作邏輯，閉鎖進(jìn)、出口擋板聯(lián)鎖關(guān)閉，超馳開啟動(dòng)葉至100?%，聯(lián)鎖旁路進(jìn)出口擋板快開，從而增加煙氣通道容量。由于潤滑油站或液壓油站故障跳閘增壓風(fēng)機(jī)，通過咨詢增壓風(fēng)機(jī)廠家得知，其軸承與液壓缸腔室內(nèi)部的余油足以支持完成RB動(dòng)作處理過程。

(4)?雙風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，跳閘一臺送風(fēng)機(jī)，閉鎖同側(cè)引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘。目的是快速降低煙氣流量，避免在快速減負(fù)荷過程中，由于爐膛負(fù)壓波動(dòng)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制切除；同時(shí)避免一臺引風(fēng)機(jī)不足以輸送50?%以上的煙氣量并克服脫硫系統(tǒng)的阻力。

(5)?跳閘送風(fēng)機(jī)時(shí)增加引風(fēng)機(jī)變頻(工頻)狀態(tài)下出口壓力高對變頻器頻率(動(dòng)葉開度)的方向性閉鎖，增加前饋量，用于快速克服煙氣流動(dòng)阻力的增加。引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)跳閘后變頻器指令以0.375?Hz/s的速率快速增加，最高可增加至50?Hz。

2013-10-01，機(jī)組調(diào)停期間完成脫硫系統(tǒng)至主機(jī)控制器信號電纜敷設(shè)與遠(yuǎn)傳信號校對，同步完成增壓風(fēng)機(jī)跳閘相關(guān)控制邏輯搭建、下裝與信號校驗(yàn)。但由于在網(wǎng)運(yùn)行RB試驗(yàn)存在機(jī)組非停的風(fēng)險(xiǎn)，以及增壓風(fēng)機(jī)跳閘相對小概率等原因，該邏輯的可靠性一直未能實(shí)際驗(yàn)證。

4 控制邏輯優(yōu)化后的故障工況

2015年10月某日，該發(fā)電廠2號機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷412?MW，A，C，D，E磨煤機(jī)運(yùn)行。在處理1臺增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)潤滑油泵接地故障時(shí)，停運(yùn)潤滑油泵后備用泵未聯(lián)啟，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)跳閘。

當(dāng)日18:11:46，增壓風(fēng)機(jī)跳閘，動(dòng)葉由59?%超馳開啟至100?%，旁路進(jìn)出口擋板聯(lián)鎖開啟。增壓風(fēng)機(jī)入口壓力由-137?Pa快速上升，升高至882?Pa后趨于穩(wěn)定。

18:11:47，主機(jī)RB動(dòng)作，跳閘E磨煤機(jī)，鍋爐主控煤量由158?t/h減煤至120?t/h，目標(biāo)負(fù)荷300?MW。

18:11:48，聯(lián)鎖跳閘A送風(fēng)機(jī)，鍋爐總風(fēng)量由58?%下降至49?%，B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度由44?%開啟至74?%，A，B引風(fēng)機(jī)變頻器頻率由32?Hz增加至40.8?Hz，爐膛負(fù)壓最低至-486?Pa，后逐漸恢復(fù)至正常。

19:00，在電機(jī)潤滑油泵故障處理正常后，啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)，恢復(fù)了機(jī)組負(fù)荷至事故前狀態(tài)。

5 結(jié)束語

通過脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)跳閘事故的整個(gè)處理過程，驗(yàn)證了邏輯優(yōu)化方向的準(zhǔn)確性，較好地實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的安全在網(wǎng)運(yùn)行。故障消除后，在啟動(dòng)跳閘輔機(jī)過程中，RB信號一直無法啟動(dòng)或開啟，后期完善了邏輯，將RB信號改為3?s脈沖。為了防止增壓風(fēng)機(jī)RB信號消失后送風(fēng)機(jī)跳閘聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引風(fēng)機(jī)，將送風(fēng)機(jī)至引風(fēng)機(jī)的跳閘聯(lián)鎖信號也改為3?s脈沖。結(jié)合該廠小旁路改造后試驗(yàn)，啟動(dòng)初期煙氣只走小旁路；在機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷240?MW左右，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力在1.2?kPa以上時(shí)，引風(fēng)機(jī)即出現(xiàn)失速的現(xiàn)象，當(dāng)故障消除后啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)關(guān)閉動(dòng)葉與入口煙氣擋板前，應(yīng)適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷及煙氣量，防止煙氣阻力過大導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)失速喘振。

2017-03-18。

陳方前(1976—)，男，高級工程師，主要從事鍋爐運(yùn)行管理工作，email：1312637433@qq.com。