陳方前

(淮滬煤電田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

脫硫增壓風機跳閘控制邏輯優(yōu)化設計

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機組脫硫系統(tǒng)旁路擋板后，對出現(xiàn)增壓風機故障跳閘后的控制邏輯進行了優(yōu)化設計；通過實際發(fā)生的故障工況處理，驗證了該邏輯優(yōu)化設計的合理有效性，保證了機組的安全運行，避免了機組非計劃停運。

脫硫；鍋爐；增壓風機；跳閘；邏輯

0 引言

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

隨著國家環(huán)保政策的日益嚴格，國家環(huán)保部要求在2013年底前全部拆除重點燃煤機組的脫硫煙氣旁路，2014年底前基本完成300?MW以下燃煤機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)的脫硫裝置投運率低的局面，脫硫系統(tǒng)必須與機組同步啟停，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)電機組一部分的脫硫裝置若發(fā)生故障，將會引起主機跳閘，因此需要電廠高度重視脫硫裝置的建設質(zhì)量和運行控制的安全穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)設備簡介

某發(fā)電廠1期2臺600?MW超臨界燃煤機組于2007年7，10月相繼投產(chǎn)，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司引進美國ALSTOM技術生產(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，一爐一塔布置，由重慶中電投遠達環(huán)保工程有限公司設計安裝。鍋爐的煙氣系統(tǒng)設置2臺靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風機，1臺動葉可調(diào)軸流式增壓風機；引風機克服鍋爐煙風系統(tǒng)阻力，增壓風機克服脫硫裝置系統(tǒng)阻力。脫硫與主機集控運行采用各自獨立布置的美國西屋公司OVATION分散控制系統(tǒng)。

1，2號機組脫硫系統(tǒng)旁路煙道于2013，2014年相繼實施隔斷封堵，同步對增壓風機裝設50?%通流量的啟動旁路煙道；2014年又對2臺引風機實施了變頻改造。引風機與增壓風機規(guī)格參數(shù)如表1，2所示。

表1 引風機規(guī)格參數(shù)

表2 增壓風機規(guī)格參數(shù)

2 脫硫系統(tǒng)運行方式存在的問題

動葉可調(diào)軸流增壓風機將鍋爐來的全部煙氣送入吸收塔，煙氣自下向上流動經(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。

增壓風機設置50?%通流量旁路，在機組啟停階段開啟，通過2臺引風機克服脫硫系統(tǒng)阻力；在機組超過50?%負荷時關閉，切至增壓風機運行。單一輔機增壓風機發(fā)生故障跳閘概率較大，當發(fā)生增壓風機故障跳閘后，由于采用獨立分散控制系統(tǒng)，無法及時將故障信息傳送至主機運行系統(tǒng)；同時旁路煙道通流量受限，當故障跳閘發(fā)生在50?%以上負荷時必然導致煙氣系統(tǒng)通流受阻，爐膛負壓高，引起MFT(main?fuel?trip，主燃燒跳閘)。因此，需對脫硫系統(tǒng)設備進行冗余設置。

3 增壓風機邏輯保護優(yōu)化

增壓風機在發(fā)生故障跳閘后會導致煙氣通流受阻，必須設法降低煙氣流量，快速將負荷減至50?%以內(nèi)，才能保證主機的穩(wěn)定運行。為此，應提前解決好以下幾個問題：

(1)?脫硫獨立控制系統(tǒng)信號與主機分散控制系統(tǒng)的及時有效傳送；

(2)?完善增壓風機跳閘機組的快速減負荷邏輯控制；

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

為此，電廠熱控與運行專業(yè)人員根據(jù)機組關閉旁路煙道啟動經(jīng)驗，并借鑒其他輔機RB動作實際過程，制定了如下增壓風機跳閘以及控制爐膛負壓的控制邏輯。

(1)?將脫硫系統(tǒng)增壓風機運行狀態(tài)信號、動葉開度、進出口及旁路擋板信號引入主機控制器，解決了2者之間的獨立性。

(2)?增加增壓風機跳閘機組RB動作邏輯，動作減負荷至50?%，減煤速率8?t/s。50?%負荷以下不觸發(fā)機組RB邏輯。

(3)?修改增壓風機跳閘動作邏輯，閉鎖進、出口擋板聯(lián)鎖關閉，超馳開啟動葉至100?%，聯(lián)鎖旁路進出口擋板快開，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機，通過咨詢增壓風機廠家得知，其軸承與液壓缸腔室內(nèi)部的余油足以支持完成RB動作處理過程。

(4)?雙風煙系統(tǒng)運行時，跳閘一臺送風機，閉鎖同側(cè)引風機聯(lián)鎖跳閘。目的是快速降低煙氣流量，避免在快速減負荷過程中，由于爐膛負壓波動導致風機自動控制切除；同時避免一臺引風機不足以輸送50?%以上的煙氣量并克服脫硫系統(tǒng)的阻力。

(5)?跳閘送風機時增加引風機變頻(工頻)狀態(tài)下出口壓力高對變頻器頻率(動葉開度)的方向性閉鎖，增加前饋量，用于快速克服煙氣流動阻力的增加。引風機變頻運行時，增壓風機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，機組調(diào)停期間完成脫硫系統(tǒng)至主機控制器信號電纜敷設與遠傳信號校對，同步完成增壓風機跳閘相關控制邏輯搭建、下裝與信號校驗。但由于在網(wǎng)運行RB試驗存在機組非停的風險，以及增壓風機跳閘相對小概率等原因，該邏輯的可靠性一直未能實際驗證。

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號機組運行負荷412?MW，A，C，D，E磨煤機運行。在處理1臺增壓風機電機潤滑油泵接地故障時，停運潤滑油泵后備用泵未聯(lián)啟，導致增壓風機跳閘。

當日18:11:46，增壓風機跳閘，動葉由59?%超馳開啟至100?%，旁路進出口擋板聯(lián)鎖開啟。增壓風機入口壓力由-137?Pa快速上升，升高至882?Pa后趨于穩(wěn)定。

18:11:47，主機RB動作，跳閘E磨煤機，鍋爐主控煤量由158?t/h減煤至120?t/h，目標負荷300?MW。

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

19:00，在電機潤滑油泵故障處理正常后，啟動增壓風機，恢復了機組負荷至事故前狀態(tài)。

5 結束語

通過脫硫系統(tǒng)增壓風機跳閘事故的整個處理過程，驗證了邏輯優(yōu)化方向的準確性，較好地實現(xiàn)了機組的安全在網(wǎng)運行。故障消除后，在啟動跳閘輔機過程中，RB信號一直無法啟動或開啟，后期完善了邏輯，將RB信號改為3?s脈沖。為了防止增壓風機RB信號消失后送風機跳閘聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引風機，將送風機至引風機的跳閘聯(lián)鎖信號也改為3?s脈沖。結合該廠小旁路改造后試驗，啟動初期煙氣只走小旁路；在機組運行負荷240?MW左右，增壓風機入口壓力在1.2?kPa以上時，引風機即出現(xiàn)失速的現(xiàn)象，當故障消除后啟動增壓風機關閉動葉與入口煙氣擋板前，應適當降低機組負荷及煙氣量，防止煙氣阻力過大導致引風機失速喘振。

2017-03-18。

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