CCPP机组焦炉煤气压力低跳机原因分析及改进措施

喻忠武

（马鞍山钢铁股份有限公司热电总厂,安徽马鞍山243000）

CCPP机组焦炉煤气压力低跳机原因分析及改进措施

喻忠武

（马鞍山钢铁股份有限公司热电总厂,安徽马鞍山243000）

马钢新区电厂CCPP机组2008年投产以来，因焦炉煤气压力低多次引发机组跳闸保护动作，通过对跳机故障原因进行分析，提出了防范措施。

CCPP;焦炉煤气;机组跳闸;措施

1 前言

马钢新区电厂选用日本三菱公司的燃气-蒸汽联合循环发电机组，简称CCPP，装机容量153 MW。CCPP机组直接以马钢新区大量富余的高炉煤气和焦炉煤气为原料来燃烧发电，不仅效率很高，还减少了煤气放散对环境的污染。但是焦炉煤气供给压力控制部分经常出现问题，造成焦炉煤气压力低跳机事故，不仅发电效益受到损失，也造成煤气放散对环境的污染。针对煤气系统的运行情况进行分析，找出机组跳闸原因并提出防范措施，下面作简要介绍。

2 CCPP机组煤气系统运行情况介绍

2.1 CCPP机组煤气系统

高炉煤气热值较低不能满足机组的启动，在燃机600 r/min高盘时，需要启动1台焦炉煤气COG风机，另一台备用，将高热值的焦炉煤气混合到高炉煤气中，使热值提高到5250 kJ/m3,然后才能点火启动。CCPP机组煤气系统图详见图1,假如1#COG风机开启，2#COG风机就处于备用状态，通过自动调节其入口阀V103、出口阀V104、再循环阀V107,最终保证COG风机供应压力P2处于稳定状态，一旦P2压力低至14 kPa时，CCPP机组立即跳闸。焦炉煤气供应阀V101和V102逐步打开后焦炉煤气也就混合到了高炉煤气中，也就实现了煤气升热值的过程。

2.2 焦炉煤气压力供给过程

COG风机启动30 s后，COG风机出口阀V104以33%/min速率逐渐开启，30 s后入口阀V103也相应开启至30%～40%。整个过程COG再循环阀V107参与COG风机出口压力P1的自动调节，维持压力在19 kPa左右稳定不变，从而保证焦炉煤气供给压力P2在14KPa以上。各阀门的自动调节特性曲线见图2。

在以上阀门正常切换且压力维持稳定后，开启并调节COG流量调节阀V101、V102，焦炉煤气与高炉煤气不断混合，煤气热值上升至规定值，保证了机组的启动和稳定运行。

2.3 焦炉煤气压力低跳机的几种情况

2.3.1 COG风机异常跳闸

（1）COG风机轴承超温跳闸

COG风机前后轴承温度都设置了超过75℃风机跳闸停运，防止温度过高烧瓦。我厂曾因温度元件接线处氧化，阻值偏高造成COG风机跳闸，使焦炉煤气供给压力迅速下降引发机组跳闸。

（2）COG风机重故障跳闸

图1 CCPP机组煤气系统图

图2 COG风机入口阀、出口阀、再循环阀自动调节特性曲线

COG风机电气保护，防止故障出现后风机继续运行，损坏设备。

2.3.2 COG风机进出阀及循环阀控制异常

我厂COG风机入口阀，出口阀和循环阀存在指令反馈跟踪不一致现象，造成自动调节异常，引发多次跳机事故。

2.3.3 COG风机冗余切换故障

两台COG风机的在线切换，入口阀、出口阀和循环阀全部处于自动调节状态，无法手动干预，COG风机切换过程很容易出现焦炉煤气供给压力低引发跳机。

3 COG压力低跳机事故的解决方案

3.1 COG风机轴承温度防误动方案

3.1.1 为了防止温度元件接线处松动，采用焊接或者更换端子排，设备停运时定期紧固。

3.1.2 针对温度元件易氧化和松动现象，逻辑软件中对温度检测增加升速率判断。但轴承温度温升超过5℃/s的，该点温度予以排除，认为是假信号不参与跳闸保护，但触发报警，运行确认该温度信号后才能恢复参与正常保护功能。

3.2 COG风机重故障跳闸控制方案

设备停运期间，对控制回路进行试验检查，对电气保护输出的重故障信号在电气回路已经实现了跳COG风机功能，重故障信号远程转送至CCPP控制系统实现COG风机跳闸可以取消，但对就地电气重故障跳COG风机功能机组停运时要定期试验，对回路接线端子要定期紧固。

3.3 COG风机进出阀及循环阀控制异常解决方案

3.3.1 对阀门解体检查发现有结焦卡涩现象，增加阀门蒸汽伴热，减少结焦情况。

3.3.2 我厂采用的是美国进口SNNA气动调节阀,对气动管路、减压阀进行检查，消除漏气或者通气不畅隐患点。根据设计气源压力0.4～0.8 MPa，将进口气压由0.6 MPa提高到0.75 MPa，阀门动作迟缓现象明显得到改善。对定位器零满度重新调整，提高阀门调节灵敏度，减少死区范围。

3.3.3 COG出口压力变送器由一台变为三台，采用三选二控制方案，减少因检测信号故障使COG出口压力自动失灵，造成阀门误动。出口压力自动采用最基本单回路调节方式，优化P、I调节参数。

3.3.4 COG供给压力低至14 kPa直接触发跳机，能否在压力低至14 kPa以下，通过COG流量控制阀调节维持机组的正常燃烧呢。我们将该想法与日本三菱公司交流，三菱公司反复核算后，取消了原来的COG供给压力低至14 kPa跳机保护，改用COG流量调节阀差压△P低于3 kPa触发跳机，有效防止了设备误动。针对上述方案，大修中将COG供给压力原设计3选2模式改为只保留一路，将另外两路仪表管路和变送器全部取消；相应再增加2路COG流量调节阀差压检测，使COG流量调节阀差压3选2参与保护，并修改相应保护逻辑组态。

3.4 COG风机冗余切换解决方案

3.4.1 按照3.1～3.3的解决方案，首先解决好COG风机异常跳闸和阀门控制异常现象。

3.4.2 考虑到COG风机控制过程全自动，压力控制异常时无法及时干预，与三菱公司多次沟通，建议在维持DCS操控面板投自动的情况下，面板增加由自动可切手动功能。在异常情况下切手动人工干预，等状况稳定后再切回自动运行。

3.4.3 上述的画面和逻辑修改完成后，在线切换试验前期准备如下。

（1）阀门活动试验：详见CCPP机组煤气系统图1，对2#COG风机入口阀V203、出口阀V204及再循环阀V207进行开关试验，确认阀门开关状态良好，无卡涩。试验记录2#COG风机入口阀、出口阀及再循环阀开关延后时间，开关时间。根据阀门开关延后时间，开关时间，确认采用手动或自动切换。

（2）进行N2放散：关闭2#COG风机入口阀、出口阀和再循环阀。关闭2#COG风机出口阀V204前面的2个出口电动门，再将就地出口眼睛阀切换至关闭状态。打开眼睛阀前电动门，打开眼睛阀前放散阀。打开2#COG风机入口阀、出口阀及再循环阀，进行N2放散。N2放散检验合格，关闭放散阀。关闭2#COG风机入口阀、出口阀及再循环阀。关闭2#COG风机出口阀V204前面的2个出口电动门，切换出口眼睛阀至打开状态，再打开2#COG风机出口阀V204前面的2个出口电动门。

（3）事故预想：预先对启动蒸汽管道进行暖管，一旦跳机，冷却2 h后，再次启动。

（4）负荷调整：机组降负荷至50 MW。切换前，调度加强与外界的联系。切换中严密监视热值波动。

3.4.4 具体的在线自动切换试验。

（1）1#COG风机保持运行。

（2）关闭2#COG入口阀、出口阀及再循环阀。从DCS画面点击“COG风机选择”，选择“2#COG风机”，点击“确认”，再点击自动切换。

(3)详见图1，2#COG风机自动开启，入口阀V203自动开至10%，同时再循环门V207自动打开维持压力平衡。逐步开启出口阀V204,同时1#COG风机出口阀V104自动逐步关闭，再循环阀V107和V207自动维持COG风机出口压力P1在19 kPa左右。1#COG风机出口阀全部关闭后停1#COG风机，自动切换完成。

(4）如果自动切换失败，重新再来一次切换，出现压力失控时，将相应阀门自动切至手动调节，待压力稳定后再切回自动继续阀门切换全过程。

3.4.5 具体的在线手动切换试验。

（1）1#COG风机保持运行。

（2）关闭2#COG风机入口阀V203、出口阀V204及再循环阀V207。

(3)将2#COG风机切手动并开启,逐步开2#COG风机入口阀V203，至10%

(4)开启再循环阀V207，调整COG风机出口压力P1至19 kPa。

（4）逐步开启2#COG风机出口阀V204，逐步关闭1#COG风机出口阀V104，利用再循环阀V107、V207调整COG风机出口压力P1保持19 kPa。

（5）切换过程中，保持母管压力在14 kPa～25 kPa之间。

（6）1#COG风机出口阀V104全部关闭后，停1#COG风机，切换完成。

4 结语

通过对控制对象的各方面的分析和相应改造，并经过COG风机的在线手动和自动切换试验，都获得了成功。焦炉煤气压力低跳机现象得到了很好的控制，而且在COG风机出现异常情况时，风机的顺利切换，保证了不停机的情况下设备能够得到轮换检修，为机组的安全稳定长周期运行提供了有力的保证。

[1]罗武龙，王琴.三菱燃气轮机介绍[C]//2008年全国冶金热电专业年会论文集.2008年.

[2]罗国平.三菱M701F燃气轮机燃烧控制技术分析[J].自动化技术与应用，2007（11）.

Analysis of Unit Trip Accident due to COG low pressure in the Combined Cycle Power Plant of M aSteel

Yu Zhongwu
(TheThermalPowerPlantofMaanshanIron&SteelCo.,Ltd.,Maanshan,Anhui243000,China)

Since the combined cycle power plant(CCPP)in Masteel’s New Zone put into operation in 2008,unit trip protection has happened times and again due to low pressure of coking gas.Through analysis of the causes of unit trip accident countermeasures are drawn up.

CCPP;COG;unit trip,measure

TK229

B

1006-6764（2014）12-0046-03

2014-07-03

喻忠武（1971-），男，1997年毕业于东北大学秦皇岛分校测控技术与仪器专业本科毕业，学士学位，工程师，现主要从事自备热电厂设备维护管理工作。