火電機組漿液循環(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.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.神華國華浙江浙能發(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臺機組共配置3臺漿液循環(huán)泵。從GGH（氣氣換熱器）出來的原煙氣進入吸收塔后，被再循環(huán)漿液冷卻并達到飽和。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)進行再循環(huán)。漿液循環(huán)泵在此過程中連續(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

機組運行過程中，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段運行是靠1號、2號爐脫硫PC段間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)來維持供電的）。6kV電源中斷應(yīng)確認聯(lián)鎖動作正常。吸收塔通風(fēng)擋板自動開啟，增壓風(fēng)機等設(shè)備跳閘，2臺機組進出口煙氣擋板自動關(guān)閉，若增壓風(fēng)機未跳閘、擋板動作不良，需手動處理。

（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。若短時間內(nèi)不能恢復(fù)運行，按短時停機的有關(guān)規(guī)定處理。視吸收塔內(nèi)煙溫情況，開啟除霧器沖洗水，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)鎖保護動作。目前聯(lián)鎖條件主要有：泵已運行，入口門全開信號喪失，延時10 s；泵軸承溫度≥85℃；電機軸承溫度≥95℃；吸收塔液位低。第一條聯(lián)鎖動作條件一般出現(xiàn)在單一循環(huán)泵，如果循環(huán)泵都動作，則可能為220 V電動門電源消失，因此該條聯(lián)鎖可優(yōu)化為：泵已運行，入口門全開信號喪失且收到關(guān)信號，延時10 s；根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗，吸收塔不會出現(xiàn)液位低情況，吸收塔液位低信號出現(xiàn)多為誤發(fā)，因此該項聯(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)定運行，提出了漿液循環(huán)泵全停邏輯優(yōu)化及RB（輔機故障減負荷）控制研究課題。

2 漿液循環(huán)泵全停優(yōu)化及RB試驗驗證

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)定運行，要求進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)泵停運時，由安裝在煙道前端的事故噴淋系統(tǒng)對煙氣進行噴水減溫，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，為了避免原煙氣進入吸收塔對噴淋和除霧設(shè)備及防腐襯膠造成破壞，也要啟動事故噴淋系統(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

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

（1）一級事故噴淋系統(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3取2）時，啟動一級事故噴淋系統(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3取2）時，停運一級事故噴淋系統(tǒng)。

（2）除霧器啟動。

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

（3）二級事故噴淋系統(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3取2）時，啟動二級事故噴淋系統(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3取2）時，停運二級事故噴淋系統(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3取2）時，延時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3取2）時，延時3 min觸發(fā)鍋爐MFT和送、引風(fēng)機跳閘。

2.1.2 漿液循環(huán)泵全停RB控制邏輯優(yōu)化

為了更好地保護吸收塔，當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時，需要同時觸發(fā)漿液循環(huán)泵RB回路，以進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

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

2.2 漿液循環(huán)泵全停RB試驗

2.2.1 預(yù)備性試驗

為了準(zhǔn)確測試漿液循環(huán)泵停運對吸收塔出口煙氣溫度的影響，在600MW亞臨界機組上進行了預(yù)備性試驗。試驗時機組負荷450MW，3臺漿液循環(huán)泵運行，吸收塔出口煙氣溫度約為50℃。先停運1臺漿液循環(huán)泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內(nèi)基本無變化；再停運1臺漿液循環(huán)泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內(nèi)煙溫仍基本無變化；停運最后1臺漿液循環(huán)泵，聯(lián)鎖啟動噴淋，發(fā)現(xiàn)吸收塔出口煙溫緩慢上升，最后穩(wěn)定在65℃。可見負荷在450MW、漿液循環(huán)泵全停時，可以保障機組穩(wěn)定運行，機組負荷沒必要降至300MW。因此對邏輯組態(tài)做小幅度修改，觸發(fā)漿液循環(huán)泵RB時改為只跳閘1臺磨煤機，負荷降至450MW。由于只跳閘1臺磨煤機，降負荷速率也相應(yīng)調(diào)整至為50%（即300MW/min），整個試驗過程類似1臺磨煤機的燃料RB。

2.2.2 漿液循環(huán)泵全停RB試驗

完成預(yù)備性試驗并進行邏輯優(yōu)化后，對上述機組進行了漿液循環(huán)泵全停RB試驗。試驗時機組負荷600MW，在協(xié)調(diào)方式下穩(wěn)定運行，磨煤機A，B，C，D，E運行，主蒸汽壓力為16.4 MPa，總煤量為239 t/h，爐膛負壓為-114 Pa，汽包水位為-42mm。試驗開始時，運行人員就地手動跳閘唯一在運的漿液循環(huán)泵A，機組發(fā)出RB指令，磨煤機E自動跳閘，給煤機E聯(lián)鎖跳閘。機組目標(biāo)負荷450MW，減負荷率為300MW/min。總?cè)剂狭垦杆贉p至179.5 t/h，汽壓快速下降，調(diào)門開始關(guān)閉，負荷最低降至442MW，主蒸汽壓力降至14.8 MPa，汽包水位最低到-89mm，爐膛負壓最低到-290 Pa。約12 min后，主蒸汽壓力和負荷達到目標(biāo)值，RB信號手動復(fù)歸，試驗結(jié)束。

通過此次試驗，發(fā)現(xiàn)停運第一、第二臺漿液循環(huán)泵時，吸收塔出口溫度基本無變化，停運第三臺漿液循環(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，吸收塔出口溫度緩慢下降，試驗結(jié)果與450MW試驗工況基本相符，試驗過程中吸收塔進、出口溫度與漿液循環(huán)泵運行情況如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后漿液循環(huán)泵全停RB試驗曲線

為了推廣漿液循環(huán)泵全停RB控制策略，又在1000MW機組上進行了漿液循環(huán)泵全停RB試驗。2013年4月2日，機組RB前的負荷為995MW，吸收塔出口溫度最高 50.1℃。 11∶19∶45，機組最后一臺漿液循環(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，同時聯(lián)跳制粉系統(tǒng)，鍋爐指令以100%MW速率下降至目標(biāo)負荷800MW，試驗過程中爐膛負壓最高升至498 Pa，此后逐漸下降至最低點-446 Pa，RB期間吸收塔出口煙氣溫度最高至53.5℃。試驗過程曲線如圖3所示。

圖3 某1000MW機組漿液循環(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，機組運行穩(wěn)定，試驗成功，達到了預(yù)期目標(biāo)。

2.3 優(yōu)化結(jié)論

隨著脫硫旁路擋板的取消，對脫硫系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的要求越來越高，但是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，就需要及時、有效地進行應(yīng)對。針對漿液循環(huán)泵全停進行RB處理的方式，能夠迅速反應(yīng)，在避免停機的同時減輕運行操作的壓力。但是RB策略的引入將造成磨煤機啟停，增加了運行負擔(dān)。以600MW機組為例，根據(jù)運行規(guī)程要求，停首臺磨煤機一般在420MW，當(dāng)機組負荷在450MW時，可以5臺磨煤機同時運行，給煤機運行也比較穩(wěn)定，因此可以嘗試當(dāng)漿液循環(huán)泵全停時，協(xié)調(diào)控制方式下按照1%的速率自動降負荷至450MW。

此外，與漿液循環(huán)泵全停類似，如果發(fā)生GGH停運，只要漿液循環(huán)泵運行，吸收塔出口溫度不會迅速升高，同樣可以采取停運1臺磨煤機的RB控制方式，或者直接CCS自動降負荷至安全范圍。

3 結(jié)語

為了保證熱工自動化設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠運行，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可行，才能切實提高熱控系統(tǒng)可靠性。本文提出的大型火電機組漿液循環(huán)泵全停RB控制方式能夠避免機組停機，同時確保機組的穩(wěn)定運行，在避免非停的同時，大大降低了運行工作量，值得大力推廣。

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