余學(xué)軍

(廣東國華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228)

風(fēng)煙系統(tǒng)一體化調(diào)節(jié)初探

余學(xué)軍

(廣東國華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228)

介紹了增壓風(fēng)機(jī)及旁路系統(tǒng)控制邏輯優(yōu)化，闡述了強(qiáng)化增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的功能及動(dòng)、靜葉前饋的注意事項(xiàng)，最后對(duì)邏輯優(yōu)化后事故案例進(jìn)行了分析。

環(huán)保；脫硫旁路；一體化調(diào)節(jié)；邏輯優(yōu)化；爐膛負(fù)壓

0 引言

某電廠一期5臺(tái)600 MW機(jī)組為亞臨界一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，煙氣通過2臺(tái)引風(fēng)機(jī)接至脫硫系統(tǒng)；脫硫系統(tǒng)采用鼓泡塔技術(shù)，系統(tǒng)阻力大，布置一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)以克服煙道阻力。因環(huán)保要求取消脫硫旁路系統(tǒng)，這樣勢(shì)必增加鍋爐啟動(dòng)過程中的操作難度，且事故時(shí)也不能再將開啟旁路作為事故處理的常規(guī)手段，鍋爐極易因爐膛壓力保護(hù)動(dòng)作而發(fā)生MFT(Main Fuel Trip，主燃料切斷)。針對(duì)此情況，對(duì)取消旁路后的風(fēng)煙系統(tǒng)控制邏輯必須進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。

1 增壓風(fēng)機(jī)及旁路系統(tǒng)控制邏輯優(yōu)化

為滿足國家環(huán)保局的無旁路運(yùn)行要求，各臺(tái)機(jī)組在大修期間完成了脫硫系統(tǒng)的控制優(yōu)化工作，使改造后的增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，以保證爐膛負(fù)壓運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫系統(tǒng)與主機(jī)之間的保護(hù)聯(lián)鎖能夠準(zhǔn)確、快速、可靠地動(dòng)作?？傮w目標(biāo)是機(jī)組從啟動(dòng)至并網(wǎng)全程實(shí)現(xiàn)無脫硫旁路運(yùn)行，當(dāng)脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，旁路擋板開啟后延時(shí)觸發(fā)MFT。

1.1 脫硫旁路擋板保護(hù)開啟邏輯優(yōu)化

脫硫旁路擋板保護(hù)開啟邏輯變更如表1所示。

表1 脫硫旁路擋板保護(hù)開啟邏輯變更表

1.2 增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)聯(lián)調(diào)邏輯優(yōu)化

增壓風(fēng)機(jī)前饋信號(hào)及函數(shù)優(yōu)化：以增壓風(fēng)機(jī)入口壓力為主要被調(diào)量，使其控制在微負(fù)壓范圍內(nèi)，同時(shí)引入鍋爐側(cè)2臺(tái)引風(fēng)機(jī)靜葉開度作為前饋信號(hào)，使得增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉能對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。增壓風(fēng)機(jī)控制回路中增加負(fù)荷大小變參數(shù)調(diào)節(jié)功能，提升快速調(diào)節(jié)能力。

1.3 鍋爐MFT保護(hù)邏輯修改

“脫硫系統(tǒng)故障”信號(hào)分3路送入鍋爐MFT主保護(hù)，在主機(jī)側(cè)進(jìn)行3取2計(jì)算后分別給鍋爐MFT、跳送風(fēng)機(jī)、跳引風(fēng)機(jī)?！懊摿蛳到y(tǒng)故障”信號(hào)由2部分組成：第一部分是旁路擋板1全開、旁路擋板3全開、中間快開執(zhí)行器開度大于20%，3取2(旁路擋板開)且增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)停，且鍋爐負(fù)荷大于180 MW，延時(shí)5 min，發(fā)MFT請(qǐng)求；第二部分為旁路擋板1全關(guān)、旁路擋板3全關(guān)、中間快開執(zhí)行器開度小于5%，3取2(旁路擋板關(guān))且增壓風(fēng)機(jī)保護(hù)停，且脫硫入口煙氣壓力大于1 200 Pa(2V3)，延時(shí)5 s發(fā)MFT請(qǐng)求。在鍋爐MFT跳閘后，聯(lián)開脫硫旁路擋板。

1.4 RB邏輯優(yōu)化

“脫硫系統(tǒng)異常”信號(hào)：鍋爐負(fù)荷大于420 MW且煙冷泵只有一臺(tái)運(yùn)行。“脫硫系統(tǒng)異?！弊鳛橹匾o機(jī)信號(hào)引入主機(jī)RB邏輯，當(dāng)脫硫島異常時(shí)實(shí)現(xiàn)快速降低負(fù)荷，以使脫硫系統(tǒng)工況快速調(diào)整至正常，防止脫硫系統(tǒng)故障進(jìn)一步惡化甚至跳閘。

2 強(qiáng)化增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓的功能

利用增壓風(fēng)機(jī)入口壓力設(shè)定值SP調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的功率分配，SP設(shè)定為正數(shù)時(shí)，引風(fēng)機(jī)做功增加，增壓風(fēng)機(jī)減少；SP設(shè)定為負(fù)數(shù)時(shí)，引風(fēng)機(jī)做功減少，增壓風(fēng)機(jī)增加。同時(shí)SP應(yīng)有一定范圍限制，通常在±500 Pa之間，當(dāng)SP過高時(shí)，將使引風(fēng)機(jī)至增壓風(fēng)機(jī)段膨脹節(jié)出現(xiàn)裂紋或爆漏；其次引風(fēng)機(jī)出力增加，軸承溫度可能升高達(dá)到跳閘值。當(dāng)SP過低時(shí)，膨脹節(jié)會(huì)吸扁或增壓風(fēng)機(jī)跳閘，對(duì)爐膛負(fù)壓擾動(dòng)大。

從負(fù)壓調(diào)節(jié)的角度看，增壓風(fēng)機(jī)可看成二級(jí)引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)速率與引風(fēng)機(jī)采用1∶4的比例關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定程度上可認(rèn)為引風(fēng)機(jī)作為粗調(diào)，增壓風(fēng)機(jī)作為細(xì)調(diào)。

增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉故障，將閉鎖機(jī)組負(fù)荷增減，同時(shí)觸發(fā)引風(fēng)機(jī)閉鎖自動(dòng)調(diào)節(jié)，原因?yàn)椋涸鰤猴L(fēng)機(jī)反饋信號(hào)需送給引風(fēng)機(jī)做聯(lián)調(diào)信號(hào)；邏輯優(yōu)化時(shí)為防止增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉故障影響安全，在動(dòng)葉故障時(shí)將引風(fēng)機(jī)PID調(diào)節(jié)塊中積分功能置無窮大(使其失效)，失去自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，只能手動(dòng)操作。若增壓風(fēng)機(jī)失速，則會(huì)導(dǎo)致脫硫RB觸發(fā)。

某些故障情況下，比如引風(fēng)機(jī)靜葉卡澀導(dǎo)致指令增加，由于前饋指令信號(hào)的存在，將使增壓風(fēng)機(jī)出力增加，一定程度上使?fàn)t膛負(fù)壓趨于穩(wěn)定。在單臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況下，可適當(dāng)降低SP，使引風(fēng)機(jī)電流不超限。

3 動(dòng)、靜葉前饋的注意事項(xiàng)

為加快各風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)，使負(fù)壓調(diào)節(jié)更為平穩(wěn)，在原有各風(fēng)機(jī)動(dòng)靜葉控制邏輯上增加前一級(jí)風(fēng)機(jī)動(dòng)、靜葉反饋?zhàn)鳛檎{(diào)節(jié)前饋，即送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋送至引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)作為前饋量，引風(fēng)機(jī)靜葉反饋送至增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)作為前饋量(送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋未送至增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉作為前饋量)。

引風(fēng)機(jī)前饋值計(jì)算。A、B側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋送至均值模塊計(jì)算后送至各引風(fēng)機(jī)作為前饋，其中均值模塊中判斷風(fēng)機(jī)反饋取舍條件為：風(fēng)機(jī)動(dòng)葉測(cè)點(diǎn)信號(hào)正常無壞點(diǎn)。正常情況下，2臺(tái)風(fēng)機(jī)反饋值求和后取平均送至引風(fēng)機(jī)作為前饋，當(dāng)某臺(tái)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉測(cè)點(diǎn)故障時(shí)，剩下風(fēng)機(jī)反饋值直接送至引風(fēng)機(jī)作為前饋。風(fēng)險(xiǎn)分析：風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，該風(fēng)機(jī)動(dòng)葉反饋仍將當(dāng)前數(shù)值送入均值模塊中計(jì)算，而不會(huì)判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行。此種情況下，即使單臺(tái)送風(fēng)機(jī)停運(yùn)，也需禁止對(duì)停運(yùn)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉進(jìn)行任何操作，包括DCS及就地控制，如果確需操作則需聯(lián)系熱控人員將該反饋點(diǎn)仿真為0，或者解除2臺(tái)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)后進(jìn)行傳動(dòng)。

增壓風(fēng)機(jī)前饋值計(jì)算。A、B側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉反饋在該風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況下送至增壓風(fēng)機(jī)取和后除以2作為增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的前饋量，如果單臺(tái)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)則將0送至增壓風(fēng)機(jī)邏輯進(jìn)行運(yùn)算，即將0加運(yùn)行風(fēng)機(jī)靜葉反饋求和后除以2作為增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)前饋量。風(fēng)險(xiǎn)分析：在某臺(tái)引風(fēng)機(jī)靜葉反饋?zhàn)儔狞c(diǎn)時(shí)，由于靜葉反饋壞點(diǎn)會(huì)保持最后值，所以仍會(huì)送至運(yùn)算中作為前饋量計(jì)算，也將會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)行處理事故中增壓風(fēng)機(jī)正常調(diào)節(jié)。此種情況下，運(yùn)行人員需盡快解除增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)，并聯(lián)系熱控人員盡快處理靜葉壞點(diǎn)故障，正常后方可投入增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)；另外，在單臺(tái)引風(fēng)機(jī)停運(yùn)，但電機(jī)需要試運(yùn)時(shí)存在誤動(dòng)可能(此時(shí)傳動(dòng)停運(yùn)風(fēng)機(jī)靜葉會(huì)影響前饋量)時(shí)，運(yùn)行人員需禁止停運(yùn)風(fēng)機(jī)靜葉傳動(dòng)或聯(lián)系熱控人員仿真停運(yùn)風(fēng)機(jī)靜葉反饋為0，或解除增壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)后進(jìn)行傳動(dòng)，但如果停運(yùn)引風(fēng)機(jī)電機(jī)未運(yùn)行，可進(jìn)行停運(yùn)風(fēng)機(jī)靜葉傳動(dòng)。

4 邏輯優(yōu)化后事故案例分析

某日4號(hào)機(jī)組A側(cè)送、引、一次風(fēng)機(jī)動(dòng)靜葉控制發(fā)Drive fault故障報(bào)警，執(zhí)行4號(hào)機(jī)組A側(cè)引風(fēng)機(jī)靜葉執(zhí)行器控制頭檢查更換安措時(shí)，在將靜葉執(zhí)行器開關(guān)停電后，爐膛負(fù)壓突降至-1 100 Pa，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力最低降至-1 840 Pa(-2 000 Pa旁路擋板開啟)，經(jīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)后恢復(fù)正常。

在執(zhí)行工作票措施后，已經(jīng)將A側(cè)送、引、一次風(fēng)機(jī)動(dòng)靜葉切手動(dòng)方式，就地執(zhí)行器打至禁操位(因?yàn)锳側(cè)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)執(zhí)行器的指令反饋在同一卡件上，為防止插拔插頭引起該卡件初始化而使動(dòng)葉調(diào)節(jié)異常)，以往在將引風(fēng)機(jī)靜葉執(zhí)行器開關(guān)停電后并無異常發(fā)生，為什么這次導(dǎo)致鍋爐工況大幅波動(dòng)呢？后經(jīng)熱控檢查，靜葉執(zhí)行器開關(guān)停電后4A引風(fēng)機(jī)靜葉開度變星號(hào)，其增壓風(fēng)機(jī)的前饋信號(hào)由20%突變至100%，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉突開，爐膛負(fù)壓突降。

5 結(jié)語

爐膛負(fù)壓是表征鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)，對(duì)負(fù)壓良好的調(diào)節(jié)能力不但有利于爐膛燃燒，還能在一定程度上保證鍋爐及相關(guān)設(shè)備的安全，風(fēng)煙一體化調(diào)節(jié)是為適應(yīng)當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)所作的積極探索，需要指出的是，上述關(guān)于脫硫旁路的分析針對(duì)的是從邏輯上取消旁路的情況，如果物理旁路也取消，則將開啟脫硫旁路直接改為鍋爐MFT即可。

2014-09-18

余學(xué)軍(1982—)，男，湖北孝感人，助理工程師，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。