脱硫增压风机跳闸控制逻辑优化设计

陈方前

(淮沪煤电田集发电厂，安徽 淮南 232098)

脱硫增压风机跳闸控制逻辑优化设计

陈方前

(淮沪煤电田集发电厂，安徽 淮南 232098)

某发电厂在取消600 MW机组脱硫系统旁路挡板后，对出现增压风机故障跳闸后的控制逻辑进行了优化设计；通过实际发生的故障工况处理，验证了该逻辑优化设计的合理有效性，保证了机组的安全运行，避免了机组非计划停运。

脱硫；锅炉；增压风机；跳闸；逻辑

0 引言

我国早期投运的脱硫装置基本都设置旁路烟道，在机组启停过程中及脱硫主要设备异常工况下，采用开启旁路的运行方式以保证机组及脱硫系统的安全运行。

随着国家环保政策的日益严格，国家环保部要求在2013年底前全部拆除重点燃煤机组的脱硫烟气旁路，2014年底前基本完成300 MW以下燃煤机组脱硫烟气旁路拆除工作。

取消脱硫烟气旁路挡板后，脱硫系统成为锅炉风烟系统的一部分，与锅炉尾部烟道串联。为了从根本上扭转国内的脱硫装置投运率低的局面，脱硫系统必须与机组同步启停，从而有效控制火电厂SO2的无组织排放。由于没有旁路烟道的缓冲，作为发电机组一部分的脱硫装置若发生故障，将会引起主机跳闸，因此需要电厂高度重视脱硫装置的建设质量和运行控制的安全稳定性。

1 系统设备简介

某发电厂1期2台600 MW超临界燃煤机组于2007年7，10月相继投产，锅炉为上海锅炉厂有限公司引进美国ALSTOM技术生产的一次中间再热超临界螺旋管圈直流炉。

脱硫系统采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺，吸收塔采用AEE公司(Austrian Energy &  Environment AG，奥地利能源及环境股份公司)的喷淋塔技术，一炉一塔布置，由重庆中电投远达环保工程有限公司设计安装。锅炉的烟气系统设置2台静叶调节轴流式引风机，1台动叶可调轴流式增压风机；引风机克服锅炉烟风系统阻力，增压风机克服脱硫装置系统阻力。脱硫与主机集控运行采用各自独立布置的美国西屋公司OVATION分散控制系统。

1，2号机组脱硫系统旁路烟道于2013，2014年相继实施隔断封堵，同步对增压风机装设50 %通流量的启动旁路烟道；2014年又对2台引风机实施了变频改造。引风机与增压风机规格参数如表1，2所示。

表1 引风机规格参数

表2 增压风机规格参数

2 脱硫系统运行方式存在的问题

动叶可调轴流增压风机将锅炉来的全部烟气送入吸收塔，烟气自下向上流动经过塔内烟气入口处上部3层浆液喷淋层。烟气中的SO2和SO3被自上而下喷淋的吸收剂吸收生成CaSO3·1/2H2O，然后在吸收塔下部反应池中被鼓入的空气氧化生成石膏(CaSO4·2H2O)。脱硫后的净烟气通过2级串联的除雾器，除去烟气中携带的浆液雾滴后，经GGH(gas gas heater，烟气换热器)加热至(82±5) ℃后，经烟囱排入大气。

增压风机设置50 %通流量旁路，在机组启停阶段开启，通过2台引风机克服脱硫系统阻力；在机组超过50 %负荷时关闭，切至增压风机运行。单一辅机增压风机发生故障跳闸概率较大，当发生增压风机故障跳闸后，由于采用独立分散控制系统，无法及时将故障信息传送至主机运行系统；同时旁路烟道通流量受限，当故障跳闸发生在50 %以上负荷时必然导致烟气系统通流受阻，炉膛负压高，引起MFT(main fuel trip，主燃烧跳闸)。因此，需对脱硫系统设备进行冗余设置。

3 增压风机逻辑保护优化

增压风机在发生故障跳闸后会导致烟气通流受阻，必须设法降低烟气流量，快速将负荷减至50 %以内，才能保证主机的稳定运行。为此，应提前解决好以下几个问题：

(1) 脱硫独立控制系统信号与主机分散控制系统的及时有效传送；

(2) 完善增压风机跳闸机组的快速减负荷逻辑控制；

(3) 快速、有效降低锅炉烟气流量，避免通流受阻导致系统超压与引风机失速。

为此，电厂热控与运行专业人员根据机组关闭旁路烟道启动经验，并借鉴其他辅机RB动作实际过程，制定了如下增压风机跳闸以及控制炉膛负压的控制逻辑。

(1) 将脱硫系统增压风机运行状态信号、动叶开度、进出口及旁路挡板信号引入主机控制器，解决了2者之间的独立性。

(2) 增加增压风机跳闸机组RB动作逻辑，动作减负荷至50 %，减煤速率8 t/s。50 %负荷以下不触发机组RB逻辑。

(3) 修改增压风机跳闸动作逻辑，闭锁进、出口挡板联锁关闭，超驰开启动叶至100 %，联锁旁路进出口挡板快开，从而增加烟气通道容量。由于润滑油站或液压油站故障跳闸增压风机，通过咨询增压风机厂家得知，其轴承与液压缸腔室内部的余油足以支持完成RB动作处理过程。

(4) 双风烟系统运行时，跳闸一台送风机，闭锁同侧引风机联锁跳闸。目的是快速降低烟气流量，避免在快速减负荷过程中，由于炉膛负压波动导致风机自动控制切除；同时避免一台引风机不足以输送50 %以上的烟气量并克服脱硫系统的阻力。

(5) 跳闸送风机时增加引风机变频(工频)状态下出口压力高对变频器频率(动叶开度)的方向性闭锁，增加前馈量，用于快速克服烟气流动阻力的增加。引风机变频运行时，增压风机跳闸后变频器指令以0.375 Hz/s的速率快速增加，最高可增加至50 Hz。

2013-10-01，机组调停期间完成脱硫系统至主机控制器信号电缆敷设与远传信号校对，同步完成增压风机跳闸相关控制逻辑搭建、下装与信号校验。但由于在网运行RB试验存在机组非停的风险，以及增压风机跳闸相对小概率等原因，该逻辑的可靠性一直未能实际验证。

4 控制逻辑优化后的故障工况

2015年10月某日，该发电厂2号机组运行负荷412 MW，A，C，D，E磨煤机运行。在处理1台增压风机电机润滑油泵接地故障时，停运润滑油泵后备用泵未联启，导致增压风机跳闸。

当日18:11:46，增压风机跳闸，动叶由59 %超驰开启至100 %，旁路进出口挡板联锁开启。增压风机入口压力由-137 Pa快速上升，升高至882 Pa后趋于稳定。

18:11:47，主机RB动作，跳闸E磨煤机，锅炉主控煤量由158 t/h减煤至120 t/h，目标负荷300 MW。

18:11:48，联锁跳闸A送风机，锅炉总风量由58 %下降至49 %，B送风机动叶开度由44 %开启至74 %，A，B引风机变频器频率由32 Hz增加至40.8 Hz，炉膛负压最低至-486 Pa，后逐渐恢复至正常。

19:00，在电机润滑油泵故障处理正常后，启动增压风机，恢复了机组负荷至事故前状态。

5 结束语

通过脱硫系统增压风机跳闸事故的整个处理过程，验证了逻辑优化方向的准确性，较好地实现了机组的安全在网运行。故障消除后，在启动跳闸辅机过程中，RB信号一直无法启动或开启，后期完善了逻辑，将RB信号改为3 s脉冲。为了防止增压风机RB信号消失后送风机跳闸联锁跳闸同侧引风机，将送风机至引风机的跳闸联锁信号也改为3 s脉冲。结合该厂小旁路改造后试验，启动初期烟气只走小旁路；在机组运行负荷240 MW左右，增压风机入口压力在1.2 kPa以上时，引风机即出现失速的现象，当故障消除后启动增压风机关闭动叶与入口烟气挡板前，应适当降低机组负荷及烟气量，防止烟气阻力过大导致引风机失速喘振。

2017-03-18。

陈方前(1976—)，男，高级工程师，主要从事锅炉运行管理工作，email：1312637433@qq.com。