劉文豐，劉武林，劉陸軍，曾愛平，劉林權(quán)

(1． 湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南 長沙410007;2． 大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南 株洲412000;3． 湖南華電長沙發(fā)電有限公司，湖南 長沙410203)

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和電力需求的持續(xù)增長，新的火電機組大量建設(shè)投產(chǎn)，這些電廠大都按照國家環(huán)保要求同步建設(shè)或擴建了煙氣脫硫裝置。國家對電力生產(chǎn)環(huán)保工作逐漸重視，火電廠脫硫設(shè)施的建設(shè)、管理和監(jiān)控已經(jīng)逐步進入正軌，特別是火電機組取消脫硫旁路后，脫硫系統(tǒng)的正常運行受到了更多的關(guān)注，面臨著更高的要求。因此，有必要就脫硫系統(tǒng)對機組控制的影響以及增壓風(fēng)機、引風(fēng)機聯(lián)調(diào)控制的安全可靠性等進行深入的研究分析，對取消旁路后的脫硫系統(tǒng)提出有效的優(yōu)化控制措施。

以湖南省內(nèi)主要火電機組為主，特別是有取消脫硫旁路計劃的火電機組進行收資調(diào)研，全面地比較分析，提出完整的脫硫系統(tǒng)與主機控制的影響分析及優(yōu)化措施。著力于了解各發(fā)電機組脫硫系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，對于有取消脫硫旁路計劃或意向的機組則側(cè)重于改造方式的優(yōu)化、邏輯優(yōu)化以及與主機之間的聯(lián)動控制策略的優(yōu)化，以便脫硫旁路改造后最大程度降低主機組的非停風(fēng)險。

1 項目調(diào)研

2011年初，主要通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫檢索等方式，了解外省取消旁路后脫硫系統(tǒng)及主機運行狀況，為湖南省內(nèi)有取消脫硫旁路計劃的火電廠，特別是為保留增壓風(fēng)機的脫硫系統(tǒng)的火電廠提供參考;為取消旁路后脫硫系統(tǒng)與主機之間的聯(lián)動邏輯完善與整改提供借鑒?；敬_認主攻方向:以電廠脫硫系統(tǒng)旁路改造為契機，致力于研究脫硫系統(tǒng)對機組控制的影響及脫硫旁路改造后相應(yīng)的優(yōu)化措施分析，降低因脫硫旁路改造所帶來的主機組的非停風(fēng)險，為后續(xù)各火電廠逐步進行取消脫硫旁路改造提供范本和實用經(jīng)驗，節(jié)約改造試驗成本，避免煙氣脫硫旁路改造給電廠造成不必要的損失。

2011年下半年，主要對省內(nèi)投產(chǎn)各火電廠以及2 個調(diào)試中的駐馬店熱電廠和寶慶電廠的脫硫系統(tǒng)深入調(diào)查，歸納統(tǒng)計各FGD 重要設(shè)備常見問題及關(guān)聯(lián)風(fēng)險試驗數(shù)據(jù)，檢查控制邏輯組態(tài)。結(jié)合電廠取消脫硫旁路改造項目，相關(guān)發(fā)電機組脫硫系統(tǒng)情況見表1。

表1 各發(fā)電機組脫硫系統(tǒng)情況調(diào)查匯總表

2 脫硫系統(tǒng)對機組控制的影響分析

2.1 脫硫增壓風(fēng)機故障情況下引風(fēng)機出力試驗

收集某廠600 MW 超臨界機組脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機檢修狀態(tài)下引風(fēng)機最大出力試驗數(shù)據(jù)，了解鍋爐在增壓風(fēng)機零出力情況下，僅用引風(fēng)機同時支持鍋爐煙氣負荷及保障脫硫系統(tǒng)正常工作情況下機組的最大出力。

因引風(fēng)機增壓風(fēng)機故障，2010年該廠曾將#1 機組增壓風(fēng)機動葉拆除，在脫硫旁路全關(guān)的情況下，用引風(fēng)機支持煙道出力，進行機組帶負荷試驗，機組功率最高可達400 MW 以上，并能維持穩(wěn)定運行。在增壓風(fēng)機故障情況下，通過對引風(fēng)機進行最大出力試驗，驗證了引風(fēng)機既能保證鍋爐穩(wěn)燃負荷，又能克服脫硫系統(tǒng)在旁路關(guān)閉條件下所帶來的煙道阻力，保障脫硫系統(tǒng)正常運行。

脫硫系統(tǒng)旁路取消改造中，許多電廠同時在考慮取消增壓風(fēng)機及對引風(fēng)機擴容改造，因整個煙道上鍋爐2 臺引風(fēng)機出口母管僅有1 臺增壓風(fēng)機，無論從節(jié)能角度還是機組安全因素考慮，保留增壓風(fēng)機運行都不經(jīng)濟。電廠僅取消煙氣脫硫旁路，又保留增壓風(fēng)機隨機組同步運行，需要重點考慮增壓風(fēng)機故障情況下，及時采取相應(yīng)的聯(lián)動措施，如聯(lián)動主機送、引風(fēng)機，甚至通過主機組RB 動作快速減負荷，最大程度地保證機組穩(wěn)定運行，降低主機的非停風(fēng)險。

2.2 脫硫及其旁路系統(tǒng)對主機影響驗證試驗

2011年5月7日，某廠#4 亞臨界汽包爐(310 MW)脫硫系統(tǒng)在關(guān)閉脫硫煙氣旁路后，進行在線停運、啟動增壓風(fēng)機試驗。

鍋爐送、引風(fēng)機正常運行，脫硫增壓風(fēng)機在線停運，當(dāng)脫硫系統(tǒng)旁路全關(guān)后，運行人員逐步關(guān)小增壓風(fēng)機動葉開度，計劃關(guān)至50%開度后再重新啟動增壓風(fēng)機。試驗過程中，因增壓風(fēng)機前煙氣壓力過大(實際值達到1.4 kPa 左右，但未達到安全門動作值)，使煙道膨脹節(jié)爆開，試驗被迫中止。試驗表明，在取消脫硫煙氣旁路后，若在線啟動增壓風(fēng)機(要求關(guān)閉或關(guān)小風(fēng)機動葉)，必須充分考慮煙道的耐壓情況，并且一定要盡可能減小主機組功率，減小爐膛送引風(fēng)量，增壓風(fēng)機動葉開度不能過小，啟動時間不能太長。

通過該電廠#4 號爐增壓風(fēng)機的在線跳閘風(fēng)險試驗，進一步掌握取消旁路脫硫系統(tǒng)對引風(fēng)機后煙道壓力擾動情況，為后續(xù)的研究、分析提供參考。針對電廠4 號機組脫硫系統(tǒng)的實際特點，優(yōu)化改進了輔機系統(tǒng)、主機側(cè)風(fēng)機與脫硫增壓風(fēng)機聯(lián)動邏輯，增加脫硫系統(tǒng)對主機RB 控制策略，對脫硫邏輯提出了優(yōu)化建議。

2.3 脫硫系統(tǒng)其它擾動試驗

通過查看各電廠主機及脫硫系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，重點了解機組滿負荷運行工況、脫硫增壓風(fēng)機跳閘工況、脫硫吸收塔循環(huán)泵啟停工況的歷史趨勢及數(shù)據(jù)，如通過對單臺漿液循環(huán)泵進行在線跳閘擾動試驗，檢查其對脫硫運行的脫硫效率和煙氣溫度直接影響程度，為旁路改造后的脫硫系統(tǒng)輔助設(shè)備故障時，主機組聯(lián)動或減出力提供數(shù)據(jù)參考。

另外，針對該廠實際情況分析了取消脫硫煙氣旁路后，進一步提高脫硫系統(tǒng)各部件運行的安全可靠性，如何將脫硫系統(tǒng)給主機正常運行帶來的非停風(fēng)險降到最低。在各個電廠逐步推進取消煙氣脫硫旁路的進程當(dāng)中，對于各跳閘FGD 的重要條件(如GGH 故障、煙氣超溫等情況)，需采取及時的補救措施。如加設(shè)脫硫噴淋系統(tǒng)、考慮加設(shè)GGH 旁路、增加臨時煙囪、煙氣超溫后發(fā)生主機RB 動作等措施，便于及時消缺，同時保證短時間內(nèi)主機組安全運行。

3 脫硫系統(tǒng)典型改造案例分析

3.1 某亞臨界汽包爐脫硫系統(tǒng)旁路改造案例分析

某廠#4 爐于2011年7月完成取消脫硫系統(tǒng)煙氣大旁路封堵改造項目。以下主要介紹該改造項目中熱工控制邏輯優(yōu)化內(nèi)容及其與主機組之間聯(lián)動優(yōu)化改造措施。

3.1.1 脫硫系統(tǒng)改造邏輯優(yōu)化的主要內(nèi)容

1)增壓風(fēng)機潤滑油站，潤滑油壓力低或者潤滑油壓力低低均連鎖啟動備用油泵。

2)2 臺潤滑油泵均未運行，延時10 s 跳閘增壓風(fēng)機。

3)增加壓力開關(guān)，實現(xiàn)潤滑油壓力低低三取二，延時10 s 跳閘增壓風(fēng)機。

4)3 臺漿液循環(huán)泵運行信號消失后，延時2 s，去主機側(cè)MFT 保護動作停爐不停機。

5)逐一核實電氣回路各項跳閘增壓風(fēng)機保護條件及定值，包括綜合保護動作、差動保護動作、控制回路斷線保護，排除電氣誤動增壓風(fēng)機的可能性。

6)針對漿液循環(huán)泵液位低(＜8.0 m)保護，應(yīng)將保護邏輯改為液位模擬量三選取中判斷后，去跳閘漿液循環(huán)泵。

3.1.2 優(yōu)化增壓風(fēng)機跳閘后主機側(cè)聯(lián)動邏輯

1)潤滑油系統(tǒng)正常情況下，增壓風(fēng)機運行信號三取二消失，連鎖MFT 動作(停爐不停機);2 臺送風(fēng)機均運行的情況下，連鎖停1 臺送風(fēng)機。

2)潤滑油系統(tǒng)異常情況下(2 臺油泵運行信號消失10 s，或者潤滑油壓低低三取二延時10 s)，增壓風(fēng)機跳閘，連鎖MFT 動作，且連鎖跳閘2 臺引風(fēng)機、2 臺送風(fēng)機。

3.1.3 增加脫硫至主機RB 邏輯

應(yīng)電廠要求，對該廠4 號機組脫硫系統(tǒng)增加脫硫至主機RB 邏輯，增加脫硫來RB(脫硫入口原煙氣溫度＞160 ℃)連鎖邏輯:在負荷＞210 MW 時，脫硫RB 投入的情況下順序連鎖跳閘A，B，C，D 磨煤機(跳閘已投入RB 的磨煤機，最少保留2 臺磨運行)，連鎖投入未跳閘磨的油槍或燃氣槍(投油模式下最多投4 支油槍，投氣模式下最多投4 支氣槍，邏輯與給水泵RB 相同)，機組CCS 切為TF 滑壓運行(運行方式與給水泵RB 相同)。

3.2 某超臨界直流爐脫硫系統(tǒng)旁路改造案例分析

某廠#1 機組(600 MW)直流爐，為了避免因增壓風(fēng)機故障停運使主機組非停、異停，同時保證脫硫系統(tǒng)正常運行，于2012年6月完成增加脫硫增壓風(fēng)機小旁路改造項目。以下主要介紹該改造項目中熱工控制邏輯優(yōu)化改造措施。

3.2.1 脫硫系統(tǒng)優(yōu)化改造要點

1)增壓風(fēng)機跳閘時，同時連鎖開脫硫大旁路和增壓風(fēng)機小旁路，增壓風(fēng)機入口原煙氣擋板只有在漿液循環(huán)泵全停的情況下才允許關(guān)閉，確保增壓風(fēng)機事故情況下煙道暢通及主機安全。

2)FGD 保護先開脫硫大旁路，然后才允許停增壓風(fēng)機。

3)在增壓風(fēng)機停運的情況下，主機引風(fēng)機達最大出力時，當(dāng)一臺引風(fēng)機跳閘時，考慮另一臺引風(fēng)機變頻器最大出力限制，同時聯(lián)開脫硫系統(tǒng)大旁路。

3.2.2 增壓風(fēng)機及其小旁路控制邏輯

增壓風(fēng)機停運(發(fā)3 s 脈沖后消失)后，連鎖打開增壓風(fēng)機小旁路。以下任一條件滿足，連鎖停止脫硫增壓風(fēng)機:增壓風(fēng)機油站油壓低，增壓風(fēng)機軸向振動高，增壓風(fēng)機徑向振動高，增壓風(fēng)機運行90 s 后原煙氣擋板門未開且關(guān)到位，增壓風(fēng)機踹振延時120 s，增壓風(fēng)機任一電機軸承溫度高，增壓風(fēng)機任一軸承溫度高，增壓風(fēng)機入口溫度高(三取二)，增壓風(fēng)機入口壓力高(三取二)(＞800 Pa)，增壓風(fēng)機入口壓力低(三取二)(＜－1 000 Pa)，增壓風(fēng)機運行10 s 后增壓風(fēng)機電機油站出口壓力低，增壓風(fēng)機運行60 s 后凈煙氣擋板門未開且關(guān)到位，1A/1B 冷卻風(fēng)機全停延時5 s，且1C/1D 冷卻風(fēng)機全停延時5 s，增壓風(fēng)機運行且增壓風(fēng)機電機油站重故障，F(xiàn)GD(除3 臺漿液循環(huán)泵全停)保護動作且旁路擋板門開到位，3 臺漿液循環(huán)泵全停。

4 項目實施效果

通過對取消旁路后脫硫系統(tǒng)對機組控制的影響及優(yōu)化措施研究分析，特別是在多個電廠脫硫改造項目中應(yīng)用實施，目前脫硫改造后的各電廠主機組和脫硫系統(tǒng)均運行正常。經(jīng)過多次邏輯優(yōu)化、設(shè)備整改后，脫硫系統(tǒng)與主機之間聯(lián)動更加安全、可靠，大大降低了因脫硫系統(tǒng)故障引起主機非計劃停機風(fēng)險，提高了機組的經(jīng)濟運行水平。機組主要經(jīng)濟及可靠性指標比對如表2 所示。

表2 脫硫系統(tǒng)取消旁路后優(yōu)化措施情況

5 推廣建議

對于取消脫硫旁路的改造，火電廠應(yīng)提出適合本機組實際運行特點的優(yōu)化及保障措施，保障脫硫系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。重點從以下幾個方面考慮:

1)防止高溫?zé)煔馄茐腇GD;

2)防止高煙塵對吸收塔的影響;

3)提高關(guān)鍵設(shè)備的可靠性;

4)優(yōu)化FGD 系統(tǒng)控制邏輯;

5)減小FGD 故障對主機組的影響;

6)側(cè)重于降低主機組非停、異停風(fēng)險。

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