火電機(jī)組漿液循環(huán)泵全停邏輯優(yōu)化及RB控制研究

戴航丹，羅志浩，毛金偉

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.神華國(guó)華浙江浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315612）

1 漿液循環(huán)泵全停問(wèn)題的提出

1.1 脫硫工藝流程

某大型發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)采用濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝，2臺(tái)機(jī)組共配置3臺(tái)漿液循環(huán)泵。從GGH（氣氣換熱器）出來(lái)的原煙氣進(jìn)入吸收塔后，被再循環(huán)漿液冷卻并達(dá)到飽和。新鮮的石灰石漿液經(jīng)石灰石漿液供給管路送入吸收塔底部的反應(yīng)池，由再循環(huán)泵送至吸收塔上部的噴淋系統(tǒng)進(jìn)行再循環(huán)。漿液循環(huán)泵在此過(guò)程中連續(xù)不斷地把吸收塔漿液池內(nèi)的混合漿液向上輸送至噴淋層，并為霧化噴嘴提供壓力，使?jié){液通過(guò)噴嘴后能盡可能霧化，讓小液滴和上行煙氣充分接觸。

1.2 漿液循環(huán)泵全停原因分析及處理

機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，漿液循環(huán)泵可能的跳閘原因及處理方式大約有以下幾種：

（1）6kV電源中斷（脫硫PC段運(yùn)行是靠1號(hào)、2號(hào)爐脫硫PC段間的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)來(lái)維持供電的）。6kV電源中斷應(yīng)確認(rèn)聯(lián)鎖動(dòng)作正常。吸收塔通風(fēng)擋板自動(dòng)開(kāi)啟，增壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備跳閘，2臺(tái)機(jī)組進(jìn)出口煙氣擋板自動(dòng)關(guān)閉，若增壓風(fēng)機(jī)未跳閘、擋板動(dòng)作不良，需手動(dòng)處理。

（2）吸收塔循環(huán)泵控制回路（就地電氣回路）故障導(dǎo)致跳閘。此時(shí)應(yīng)迅速查明再循環(huán)泵跳閘的原因，并按相關(guān)規(guī)定處理。若短時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)運(yùn)行，按短時(shí)停機(jī)的有關(guān)規(guī)定處理。視吸收塔內(nèi)煙溫情況，開(kāi)啟除霧器沖洗水，以防止吸收塔襯膠及除霧器損壞。

（3）DCS（分散控制系統(tǒng)）側(cè)聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作。目前聯(lián)鎖條件主要有：泵已運(yùn)行，入口門(mén)全開(kāi)信號(hào)喪失，延時(shí)10 s；泵軸承溫度≥85℃；電機(jī)軸承溫度≥95℃；吸收塔液位低。第一條聯(lián)鎖動(dòng)作條件一般出現(xiàn)在單一循環(huán)泵，如果循環(huán)泵都動(dòng)作，則可能為220 V電動(dòng)門(mén)電源消失，因此該條聯(lián)鎖可優(yōu)化為：泵已運(yùn)行，入口門(mén)全開(kāi)信號(hào)喪失且收到關(guān)信號(hào)，延時(shí)10 s；根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，吸收塔不會(huì)出現(xiàn)液位低情況，吸收塔液位低信號(hào)出現(xiàn)多為誤發(fā)，因此該項(xiàng)聯(lián)鎖可以取消。

由于煙氣脫硫旁路擋板的取消，吸收塔成為煙氣的必經(jīng)之路，為了保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出了漿液循環(huán)泵全停邏輯優(yōu)化及RB（輔機(jī)故障減負(fù)荷）控制研究課題。

2 漿液循環(huán)泵全停優(yōu)化及RB試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 漿液循環(huán)泵全停邏輯優(yōu)化

取消煙氣脫硫旁路擋板后，吸收塔成為煙氣的必經(jīng)之路，為了保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求進(jìn)入吸收塔的煙氣必須滿足溫度條件，在鍋爐煙氣溫度異常升高或漿液循環(huán)泵停運(yùn)時(shí)，由安裝在煙道前端的事故噴淋系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行噴水減溫，使吸收塔入口煙氣溫度保持在允許范圍內(nèi)。事故噴淋裝置布置在煙道的水平段，距離吸收塔入口約6 m，以保障煙道防腐襯層和吸收塔內(nèi)部設(shè)備不被高溫破壞。當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時(shí)，為了避免原煙氣進(jìn)入吸收塔對(duì)噴淋和除霧設(shè)備及防腐襯膠造成破壞，也要啟動(dòng)事故噴淋系統(tǒng)向煙道噴水，將煙氣溫度從120℃左右降至68℃以下。

2.1.1 啟停邏輯優(yōu)化

為了使機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)更順利地運(yùn)行，當(dāng)吸收塔漿液循環(huán)泵全停時(shí)，增加以下聯(lián)鎖：

（1）一級(jí)事故噴淋系統(tǒng)的啟停。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停且入口煙氣溫度高于70℃（信號(hào)3取2）時(shí)，啟動(dòng)一級(jí)事故噴淋系統(tǒng)向煙氣噴水降溫。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停且入口煙氣溫度低于65℃（信號(hào)3取2）時(shí)，停運(yùn)一級(jí)事故噴淋系統(tǒng)。

（2）除霧器啟動(dòng)。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停且入口煙氣溫度高于70℃（信號(hào)3取2）時(shí)，啟動(dòng)除霧器第一級(jí)沖洗順控，聯(lián)鎖啟動(dòng)2臺(tái)除霧器沖洗水泵，并同時(shí)打開(kāi)第一級(jí)除霧器的下表面沖洗水閥，聯(lián)鎖打開(kāi)工藝水供給閥。

（3）二級(jí)事故噴淋系統(tǒng)的啟停。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停且入口煙氣溫度高于75℃（信號(hào)3取2）時(shí)，啟動(dòng)二級(jí)事故噴淋系統(tǒng)向煙氣噴水降溫。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停且入口煙氣溫度低于65℃（信號(hào)3取2）時(shí)，停運(yùn)二級(jí)事故噴淋系統(tǒng)。

（4）觸發(fā)鍋爐 MFT（主燃料跳閘）。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停，且吸收塔出口煙氣溫度高于75℃（信號(hào)3取2）時(shí)，延時(shí)5 min觸發(fā)鍋爐MFT。

當(dāng)漿液循環(huán)泵全停，且吸收塔出口煙氣溫度高于80℃（信號(hào)3取2）時(shí)，延時(shí)3 min觸發(fā)鍋爐MFT和送、引風(fēng)機(jī)跳閘。

2.1.2 漿液循環(huán)泵全停RB控制邏輯優(yōu)化

為了更好地保護(hù)吸收塔，當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時(shí)，需要同時(shí)觸發(fā)漿液循環(huán)泵RB回路，以進(jìn)一步降低吸收塔出口煙氣溫度。控制邏輯組態(tài)如圖1所示。

圖1 漿液循環(huán)泵全停RB控制邏輯

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，吸收塔出口溫度約為50℃。在高負(fù)荷段，當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時(shí)，出口溫度會(huì)逐漸升高，最終導(dǎo)致跳機(jī)。為了避免停機(jī)，設(shè)計(jì)了漿液循環(huán)泵全停RB控制回路：負(fù)荷高于350MW且機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制方式時(shí)，由漿液循環(huán)泵全停觸發(fā)RB，降負(fù)荷速率100%（即600MW/min），跳閘2臺(tái)磨煤機(jī)，負(fù)荷降到300MW時(shí)自動(dòng)復(fù)位。

2.2 漿液循環(huán)泵全停RB試驗(yàn)

2.2.1 預(yù)備性試驗(yàn)

為了準(zhǔn)確測(cè)試漿液循環(huán)泵停運(yùn)對(duì)吸收塔出口煙氣溫度的影響，在600MW亞臨界機(jī)組上進(jìn)行了預(yù)備性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷450MW，3臺(tái)漿液循環(huán)泵運(yùn)行，吸收塔出口煙氣溫度約為50℃。先停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內(nèi)基本無(wú)變化；再停運(yùn)1臺(tái)漿液循環(huán)泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內(nèi)煙溫仍基本無(wú)變化；停運(yùn)最后1臺(tái)漿液循環(huán)泵，聯(lián)鎖啟動(dòng)噴淋，發(fā)現(xiàn)吸收塔出口煙溫緩慢上升，最后穩(wěn)定在65℃。可見(jiàn)負(fù)荷在450MW、漿液循環(huán)泵全停時(shí)，可以保障機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷沒(méi)必要降至300MW。因此對(duì)邏輯組態(tài)做小幅度修改，觸發(fā)漿液循環(huán)泵RB時(shí)改為只跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，負(fù)荷降至450MW。由于只跳閘1臺(tái)磨煤機(jī)，降負(fù)荷速率也相應(yīng)調(diào)整至為50%（即300MW/min），整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程類(lèi)似1臺(tái)磨煤機(jī)的燃料RB。

2.2.2 漿液循環(huán)泵全停RB試驗(yàn)

完成預(yù)備性試驗(yàn)并進(jìn)行邏輯優(yōu)化后，對(duì)上述機(jī)組進(jìn)行了漿液循環(huán)泵全停RB試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷600MW，在協(xié)調(diào)方式下穩(wěn)定運(yùn)行，磨煤機(jī)A，B，C，D，E運(yùn)行，主蒸汽壓力為16.4 MPa，總煤量為239 t/h，爐膛負(fù)壓為-114 Pa，汽包水位為-42mm。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，運(yùn)行人員就地手動(dòng)跳閘唯一在運(yùn)的漿液循環(huán)泵A，機(jī)組發(fā)出RB指令，磨煤機(jī)E自動(dòng)跳閘，給煤機(jī)E聯(lián)鎖跳閘。機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷450MW，減負(fù)荷率為300MW/min。總?cè)剂狭垦杆贉p至179.5 t/h，汽壓快速下降，調(diào)門(mén)開(kāi)始關(guān)閉，負(fù)荷最低降至442MW，主蒸汽壓力降至14.8 MPa，汽包水位最低到-89mm，爐膛負(fù)壓最低到-290 Pa。約12 min后，主蒸汽壓力和負(fù)荷達(dá)到目標(biāo)值，RB信號(hào)手動(dòng)復(fù)歸，試驗(yàn)結(jié)束。

通過(guò)此次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)停運(yùn)第一、第二臺(tái)漿液循環(huán)泵時(shí)，吸收塔出口溫度基本無(wú)變化，停運(yùn)第三臺(tái)漿液循環(huán)泵后，吸收塔出口溫度緩慢上升，最高到62.5℃。隨著漿液循環(huán)泵的重新啟動(dòng)，吸收塔出口溫度緩慢下降，試驗(yàn)結(jié)果與450MW試驗(yàn)工況基本相符，試驗(yàn)過(guò)程中吸收塔進(jìn)、出口溫度與漿液循環(huán)泵運(yùn)行情況如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后漿液循環(huán)泵全停RB試驗(yàn)曲線

為了推廣漿液循環(huán)泵全停RB控制策略，又在1000MW機(jī)組上進(jìn)行了漿液循環(huán)泵全停RB試驗(yàn)。2013年4月2日，機(jī)組RB前的負(fù)荷為995MW，吸收塔出口溫度最高 50.1℃。 11∶19∶45，機(jī)組最后一臺(tái)漿液循環(huán)泵跳閘，觸發(fā)漿液循環(huán)泵RB，事故噴淋裝置聯(lián)鎖啟動(dòng)，同時(shí)聯(lián)跳制粉系統(tǒng)，鍋爐指令以100%MW速率下降至目標(biāo)負(fù)荷800MW，試驗(yàn)過(guò)程中爐膛負(fù)壓最高升至498 Pa，此后逐漸下降至最低點(diǎn)-446 Pa，RB期間吸收塔出口煙氣溫度最高至53.5℃。試驗(yàn)過(guò)程曲線如圖3所示。

圖3 某1000MW機(jī)組漿液循環(huán)泵全停RB吸收塔出口溫度變化曲線

由圖3可以看出，吸收塔出口溫度上升緩慢，最高值距離MFT值（75℃）還有較大的區(qū)間，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，試驗(yàn)成功，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.3 優(yōu)化結(jié)論

隨著脫硫旁路擋板的取消，對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，但是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，就需要及時(shí)、有效地進(jìn)行應(yīng)對(duì)。針對(duì)漿液循環(huán)泵全停進(jìn)行RB處理的方式，能夠迅速反應(yīng)，在避免停機(jī)的同時(shí)減輕運(yùn)行操作的壓力。但是RB策略的引入將造成磨煤機(jī)啟停，增加了運(yùn)行負(fù)擔(dān)。以600MW機(jī)組為例，根據(jù)運(yùn)行規(guī)程要求，停首臺(tái)磨煤機(jī)一般在420MW，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在450MW時(shí)，可以5臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)運(yùn)行，給煤機(jī)運(yùn)行也比較穩(wěn)定，因此可以嘗試當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時(shí)，協(xié)調(diào)控制方式下按照1%的速率自動(dòng)降負(fù)荷至450MW。

此外，與漿液循環(huán)泵全停類(lèi)似，如果發(fā)生GGH停運(yùn)，只要漿液循環(huán)泵運(yùn)行，吸收塔出口溫度不會(huì)迅速升高，同樣可以采取停運(yùn)1臺(tái)磨煤機(jī)的RB控制方式，或者直接CCS自動(dòng)降負(fù)荷至安全范圍。

3 結(jié)語(yǔ)

為了保證熱工自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，可靠的設(shè)備與控制邏輯是先決條件，正確的檢修和維護(hù)是基礎(chǔ)，有效的技術(shù)支持是保證。只有盡早發(fā)現(xiàn)熱控系統(tǒng)設(shè)備的缺陷并及時(shí)處理，確保熱控系統(tǒng)在各種故障下的處理措施具體且切實(shí)可行，才能切實(shí)提高熱控系統(tǒng)可靠性。本文提出的大型火電機(jī)組漿液循環(huán)泵全停RB控制方式能夠避免機(jī)組停機(jī)，同時(shí)確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，在避免非停的同時(shí)，大大降低了運(yùn)行工作量，值得大力推廣。

[1]孫長(zhǎng)生.提高熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國(guó)電力，2009，42（2）∶56-59.

[2]朱北恒.2009年浙江火電機(jī)組熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性改進(jìn)[J].浙江電力，2010，29（8）∶56-58.

[3]樊健剛.600MW熱控系統(tǒng)故障原因分析與預(yù)控措施[J].浙江電力，2012，5∶52-55.

[4]朱北恒.火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.