浅析某电厂四台机组脱硫保护优化
2016-12-10温建春
温建春
（南阳鸭河口发电有限责任公司，河南 南阳 473000）
浅析某电厂四台机组脱硫保护优化
温建春
（南阳鸭河口发电有限责任公司，河南 南阳 473000）
本文主要通过对某电厂脱硫DCS控制系统并入主控系统过程中潜在和面临的主要问题的分析，提出相关的DCS保护逻辑优化方案。进而通过一系列的实验、分析和实施，最终解决了这些影响机组安全稳定运行和主要设备异常状态下影响机组接带负荷能力的问题，保证了设备的安全可靠运行，使系统处于良好稳定的运行状态。
脱硫系统；DCS系统；增压风机；负荷
伴随着我国火力发电企业环境保护达标标准要求的不断提高，火力发电厂脱硫系统逐渐融入机组的主控系统。其主要设备的安全稳定运行直接与机组的安全稳定运行和接带负荷能力挂钩，重要程度不言而喻。这对该系统各主要设备的相关控制保护提出了更高的标准。
一、现状调查和问题分析
1.系统现状
某电厂四台机组脱硫系统2007年开始建设，2008年投入运行，采用一炉一塔石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。
每台机组脱硫系统烟道上均设有挡板系统，包括原烟气挡板，净烟气挡板和旁路烟气挡板。在正常运行时，FGD进、出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板门，关闭FGD进、出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。
随着环保要求的逐步提高，某厂适时取消了脱硫系统的旁路挡板。
2.问题分析
（1）主机组安全运行问题
脱硫系统跳闸，主机系统是否联锁跳闸，各方意见不一。
（2）脱硫系统安全运行问题
脱硫系统以前的安全保护设计已不能满足要求，需要重新设计并升级。
二、对策制定
1.针对主机的安全运行问题，有两种方案：
A.脱硫跳闸，主机组联锁跳闸；
B.脱硫跳闸，主机组RB动作。
方案A：在脱硫系统跳闸后，主机组联锁跳闸。在安全性上比较稳妥，但必须考虑到，主机组跳闸，对于机组的经济性影响较大，故作为后备方案。
方案B：可以使运行人员针对具体的故障原因，必要的判断和反应时间，是我们可以优先考虑的方案。但此方案由于牵扯设备太多（包括增压风机、浆液循环泵、脱硫烟道内衬；引风机、送风机、一次风机、磨煤机、给煤机、油枪系统、给水泵等等主辅设备），系统控制设计较为复杂，技术难度较高，改造的技术要求全面而庞杂。针对该方案，技术人员首先详细讨论、分析了工艺、设备的相关参数，理论上具有可行性。同时考虑到机组的安全性，改造后必须进行相关试验，最终确认是否可行。该方案充分考虑到机组运行的安全性和经济性，故作为优选方案。
2.针对新的脱硫系统安全运行要求，优化方案如下：
（1）FGD保护相关逻辑全部取消，改报警。
（2）增压风机保护相关逻辑进保留油站重故障保护，其他全部取消，改报警。
三、对策实施
1.脱硫跳闸后主机RB动作，确定了两大步试验方案：
1.1预备性试验
（1）增压风机停运，机组最大出力。
（2）增压风机带负荷启动试验。
（3）增压风机跳闸试验。
1.2RB试验
90%负荷以上增压风机RB试验。
2.在对相关控制逻辑进行充分讨论和研究后，进行了控制逻辑和相关保护的大范围修改。相关逻辑修改完成后，进入试验阶段。
3.试验过程
3.1增压风机停运，机组最大出力试验
（a）实验过程
机组冷态运行，两台送风机，两台一次风机，两台引风机均运行，增压风机停运。引风机在自动方式运行，逐渐增加送风机和一次风机送风量，使引风机接近最大出力。
（1）检查锅炉相关系统具备正常启动运行条件。捞渣机水封已建立正常，投入火检冷却风系统、锅炉输灰系统、省煤器输灰系统、脱硫浆液循环系统运行、增压风机油站运行、增压风机冷却风机运行。
（2）检查脱硫通道（增压风机导叶开度100%）及锅炉烟风通道建立正常，启动锅炉A侧风烟系统运行，检查各部参数正常，引风机静叶投自动，手动增加送风机动调至20%，记录相关数据。
（3）启动锅炉B侧风烟系统运行，检查各部参数正常，并入引风机后静叶投自动，手动增加送风机动调至20%，记录相关数据。
（4）手动增加A、B送风机动调至30%，记录相关数据。
（5）手动增加A、B送风机动调至40%，记录相关数据。
逐渐增加送风量，使烟气量达到最大，记录相关数据。
（b）发现问题及改进措施
由于冷态运行与热态有较大的差别，冷态时阻力很小，故冷态数据只能作为参考。热态试验具体试验方法如下。
机组在负荷400MW时，引风自动方式运行，记录增压风机进出差压和引风机进出口差压，增压风机动叶逐渐关小，引风自动开大，直到引风机进出口差压等于试验前增压风机进出差压与引风机进出口差压之和。
如果引风机进出口差压等于试验前增压风机进出差压与引风机进出口差压之和时，引风机还未达到最大出力，可以通过增压风机进出口压差和引风机余量适当增加发电功率得到增压风机RB最大出力；否则引风机已达到最大出力且引风机进出口差压小于试验前增压风机进出差压与引风机进出口差压之和时，则减小发电功率使引风机接近最大出力且引风机进出口差压等于试验前增压风机进出差压与引风机进出口差压之和，
3.2增压风机带负荷启动试验
（a）实验过程
机组冷态运行时，两台送风机运行，两台一次风机运作，两台引风机运行，增压风机停运。
调整增压风机导叶开度，观察增压风机入口压力。
（1）手动增压风机导叶开度由100%调至90%，记录相关数据。
（2）手动增压风机导叶开度调至80%，记录相关数据。
（3）手动增压风机导叶开度调至70%，记录相关数据。
（4）手动增压风机导叶开度调至60%，记录相关数据。
（5）手动增压风机导叶开度调至50%，记录相关数据。
（6）手动增压风机导叶开度调至40%，记录相关数据。
（7）手动增压风机导叶开度调至30%，记录相关数据。
（b）启动增压风机，观察增压风机启动电流和炉膛压力。
（1）增压风机导叶开度30%，启动增压风机，记录相关数据，数据表略。
（c）发现问题及改进措施
为了防止6kV电机频繁启动，在送风量接近60%负荷，增压风机开度在30%时，增压风机启动成功。在热态启动时此数据只能作为参考，由于热态时烟气密度较小，在同样开度启动电流可能有所降低。
3.3增压风机跳闸试验
（a）实验过程
机组冷态运行，总风量约为90%负荷对应的风量，将增压风机跳闸，观察增压风机对炉膛压力、总风量等参数的影响，记录相关数据，数据表略。
（b）发现问题及改进措施
在增压风机跳闸时引风机开度超驰到当时负荷对应的开度，是否开到最大或者在原基础上增加多少没有具体数据，故试验后修改为增压风机跳闸后将引风机开度增加4%，增压风机启动时引风机开度减少4%，此回路作为粗调，炉膛压力控制PID作为细调，保证炉膛压力在正常波动范围。
4.进一步的改进措施
4.1RB发生后运行人员监控注意事项
（1）密切监视炉膛压力变化，避免出现发散振荡和大幅度波动，出现这些情况要及时手动调整。
（2）密切监视引风机出口、增压风机入口压力，试验时最大达到2.5kPa，当出现压力较大超出报警值后及时手动干预，防止烟道撕裂。
（3）密切监视引风机出力，如果达到最大值并且长时间炉膛压力大于200Pa，就要及时手动调整，减少给煤量，降低负荷。
（4）注意避免发生风机喘振。
（5）注意监视中间点温度、主汽温度、再热汽温，以及除氧器、高加、低加、凝汽器的水位。
4.2逻辑修改
（1）增加增压风机跳闸触发RB逻辑，RB目标值360MW。
（2）设增压风机RB切磨数量选择开关。
（3）增加增压风机跳闸超驰送风动叶开度逻辑，超驰到22%开度与送风机指令选小值。
（4）增加增压风机带负荷启动时，减小引风调节一定开度（5%）逻辑；增压风机跳闸时增加引风调节一定开度（5%）。
（5）增加送风引风调节抗积分饱和逻辑。
（6）增压风机停止，超驰增压风机动叶全开。
（7）修改增压风机动叶开度小于42%允许启动。
四、效果检查与验证
通过试验，主要检验了系统的控制功能、逻辑、时序等设计的合理性及现场设备的可靠性及特性。试验过程中，先后进行了3项冷态试验。试验结束后机组各主要参数都维持在正常范围内，满足机组正常运行要求，试验取得了成功。根据试验结果，在机组运行时增压风机RB功能可以投入。
随后，我们分别在其他机组进行了相关试验，试验都非常成功。
结语
通过实验和改造，完善了脱硫系统并入主控系统后的相关控制缺陷，进一步保证了机组的安全稳定环保经济运行，为我们以后的类似工作也提供了较为科学合理的解决方案。
［1］集控运行规程南阳天益发电有限责任公司［Z］.
［2］电业安全工作规程（热力和机械部分）［S］.
［3］李鳞章，霍耀光.热工自动化600MW火力发电机组培训教材第2版［M］.北京：中国电力出版社，2006.
TU823
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