單列引風機、增壓風機運行與控制

周世杰，徐同社（河北省電力勘測設計研究院，河北 石家莊 050031）

單列引風機、增壓風機運行與控制

周世杰，徐同社（河北省電力勘測設計研究院，河北 石家莊 050031）

針對電廠輔機單列系統配置及引風機與增壓風機串聯運行方式，統籌考慮余熱回收裝置投運等因素，分析研究串聯風機啟/停順序，給出增壓風機投運/切除最佳工況（負荷）點，并設置增壓風機RB控制回路，以達到安全、節能降耗目的。

電廠；輔機單列配置；引風機；增壓風機；控制

1 引言

為了降低煤耗，提高發電效率，國電建投內蒙古能源有限公司布連電廠一期2×660MW超超臨界發電機組從設備配置方面進行大幅度優化，鍋爐輔機包括送風機、引風機、一次風機、空氣預熱器及增壓風機等采用單列配置方案，有利于機組長期安全、經濟運行，具有較好的節能降耗效果。

因風機由雙列配置改為單列，簡化了工藝系統和復雜的控制邏輯，但相應增加了安全風險。因此控制策略需隨設備的配置而做較大改變。本文針對鍋爐引風機與增壓風機采用單列配置后的串聯運行控制方案進行研究。

2 引風機與增壓風機運行工況分析

布連電廠煙氣脫硫系統設有增壓風機及其小旁路，并與引風機串聯布置，詳見煙氣流程圖1，兩臺風機在啟動、運行中會對爐膛負壓及其他煙風系統參數互相干擾，啟動方案和運行方式的選擇直接影響機組的安全、經濟運行。為此需認真研究、統籌考慮引風機與增壓風機的啟動順序和控制方案。

圖1 引風機與增壓風機煙氣流程圖

2.1 脫硫增壓風機及煙氣系統設計特點

（1）煙氣系統無大旁路煙道；

（2）增壓風機和引風機為串聯單列配置；

（3）增壓風機設有50%旁路煙道；

（4）無GGH系統，增設了煙氣余熱回收裝置。

2.2 風機運行選擇

按FGD運行條件要求，只有當FGD啟動后才能進行爐膛吹掃和鍋爐點火，在鍋爐啟動與運行時FGD裝置必須處于正常運行工況，并且當FGD故障時觸發MFT停爐信號，FGD裝置成為鍋爐煙道系統的重要組成部分。按以往設有脫硫增壓風機的工程在引風機啟動前，首先啟動脫硫系統包括增壓風機。布連電廠引風機與增壓風機如何配合啟動，何種運行情況能使風機效率較高，現分析如下：

（1）單臺引風機運行情況

首先考慮啟動引風機且采用增壓風機小旁路煙道運行情況，此時減少了增壓風機和煙氣余熱回收裝置的煙道阻力，并且根據引風機容量配置及特性曲線（圖2）可以看出，在小旁路運行工況下引風機能夠滿足機組帶75%THA負荷的工況下，使機組安全運行。

圖2 引風機特性曲線

表1 引風機、增壓風機理論計算數據列表

從理論計算數據表（表1）中可以看出，當在75%THA工況下，引風機單獨運行和引風機與增壓風機串聯運行方式比較，單引風機運行效率明顯高于兩臺風機串聯時各風機的運行效率，且軸功率明顯減少。例如：機組在75%THA運行工況時，單引風機運行效率為87%，而兩臺風機串聯運行時各自效率分別為74%和80%。

由于引風機單獨運行帶負荷能力可達到機組75%THA，所以當機組負荷小于75%THA時在未投入煙氣余熱回收裝置情況，采用單引風機運行效率較高。

（2）啟動增壓風機運行情況

由于引風機與增壓風機為串聯方式，引風機無旁路煙道。增壓風機啟動時需要引風機開大動葉，當增壓風機運行后，引風機無法再啟動，因此本系統不具備先啟增壓風機條件，必須在引風機啟動后，才可以啟動增壓風機。

（3）煙氣余熱回收裝置對增壓風機啟動影響

為提高機組熱回收效率，本工程在增壓風機通道增加了煙氣余熱回收裝置，用于回收部分煙氣側的熱損耗。煙氣余熱回收裝置的運行工況見下表2。

表2 煙氣余熱回收裝置各工況性能數據表

煙氣余熱回收裝置除對煙氣增加一定阻力外，投入需滿足入口凝結水溫>70℃條件。而根據表2所列數據可知，當機組負荷上升到50%THA工況時，且在投入6號低加出口凝結水再循環的情況下，才能滿足投運條件。即在<50%THA工況下不能投入增壓風機及余熱回收裝置。

3 爐膛壓力調節系統設計

對于風機串聯運行系統，一般情況爐膛負壓由引風機控制，以克服引風機前煙氣阻力，增壓風機控制其入口壓力并主要克服風機之后脫硫系統和煙道阻力。這種控制方式易于實現，但是當出現煙氣流量大幅變動工況時，由于爐膛負壓和增壓風機入口壓力之間的耦合作用，串聯控制方式容易產生振蕩甚至對機組運行帶來較大風險。為此采用爐膛壓力由增壓風機和引風機聯合控制方式，將引風機動葉指令作為增壓風機前饋信號加入控制系統，使增壓風機和引風機同向調節，能有效克服兩臺風機之間的耦合作用[1]。

另外在爐膛壓力調節回路除引入送風機指令前饋信號、磨煤機跳閘前饋及主燃料跳閘（MFT）負荷超馳控制外，增加了增壓風機跳閘前饋信號，以減少增壓風機跳閘對爐膛壓力的影響。引風機和增壓風機聯合控制爐膛壓力的控制系統示意圖見圖3。

4 單列輔機RUNBACK控制設計

當機組主要輔機故障跳閘造成機組實發功率受到限制時（協調控制系統在自動狀態），為適應設備出力，協調控制系統強制將機組負荷減到尚在運行的輔機所能承受的負荷目標值。協調控制系統的該功能稱為輔機故障減負荷（RUNBACK），簡稱RB。

4.1 輔機單列配置RB方案

布連電廠輔機采用單列配置，送風機、引風機和一次風機及鍋爐給水泵汽輪機的RB將不存在，僅保留磨煤機跳閘RB功能。制粉系統配置按照直吹式制粉系統，每爐配6臺磨煤機，5臺運行，一臺備用。因此，在“RB”聯鎖保護邏輯中分別考慮了3至5臺磨煤機同時運行而1臺磨煤機跳閘的“RB”工況。

圖3 爐膛壓力控制系統示意圖

由于增壓風機與引風機串聯布置，并且增壓風機設有旁路煙道，當增壓風機停運時，通過引風機的出力和旁路煙道配合，機組可以在一定負荷下運行。因此，為避免增壓風機事故跳閘觸發MFT停爐的發生，布連電廠設計了增壓風機跳閘RB功能。

增壓風機跳閘RB時，目標負荷按引風機的最大安全出力給出，此時增壓風機旁路門全開，延時一定時間后（增壓風機允許的最大通流時間以內），增壓風機入口門全關。根據引風機運行特性曲線及本文2.2中分析結論，引風機的最大安全出力計算負荷值可達75%。因此，當機組負荷≥70%THA時，增壓風機事故跳閘觸發RB控制系統，機組目標負荷值可定為75%THA。

4.2 增壓風機RB試驗及數據分析

根據布連電廠的試驗報告，試驗前設置參數：增壓風機RB后目標負荷為P=660x70%=462MW取450MW為目標負荷值，負荷降速率為300MW/min。2月21日17點41分進行了增壓風機RUNBACK試驗。試驗前機組的工況如下：

在協調控制方式下機組負荷：550MW；主汽壓力：25.42MPa；給煤量：204.41t/h。17點46分41秒運行人員手動停掉增壓風機，觸發增壓風機RB。機組由協調方式切換至機跟爐運行模式，鍋爐主控切至手動；燃料主控在自動模式，減少給煤量至RB目標負荷對應的煤量；汽機側按照滑壓方式調節主汽壓力。17點55分22秒機組實際負荷降至462.43MW，機組各設備運行平穩，各運行參數穩定，運行人員手動復位RB，增壓風機RUNBACK試驗結束，實際負荷穩定在462MW左右。

從表3數據中，我們可以看到在增壓風機RB發生后，機組壓力平穩下降，機組負荷也平穩下降至目標負荷附近，其他主要參數也始終在可控范圍之內。

表3 增壓風機RUNBACK工況機組主參數記錄

5 結論

（1）本工程煙風系統應先啟動引風機，引風機單獨運行帶負荷能力可達到機組75%THA，所以當機組負荷小于75%THA時且未投入煙氣余熱回收裝置情況，不宜啟用增壓風機，單引風機運行效率較高可節省廠用電。

（2）增壓風機切投工況點應以煙氣余熱回收裝置具備投入條件為原則，當機組負荷大于50%THA工況時，可啟動增壓風機，投入余熱回收裝置，以提高機組運行效率。

（3）由于增壓風機設有旁路煙道，當增壓風機事故停運時，宜投入增壓風機跳閘RB功能，機組目標負荷值可定為70%THA。

[1] 張永軍, 陳波. 增壓風機和引風機協調控制策略的應用[J]. 自動化博覽, 2009 (11) .

[2] 陳剛, 李冰, 王超, 等. 660MW機組引風機的狀態檢修[J]. 動力工程, 2006, 26 (5) : 703-707．

[3] 龍輝, 鐘明慧. 影響600MW機組濕法煙氣脫硫裝置廠用電率主要因素分析[J]. 中國電力, 2006, 39 (2) : 74-77．

[4] 趙軍. 脫硫增壓風機控制對爐膛負壓的影響分析與控制優化[J]. 中國電力, 2008, 41 (2) : 37-40．

The Operation and Control of Single Induced Draft Fan and Booster Fan

Aiming to the single auxiliary equipment configuration system of BULIAN power plant, we consider the factor of waste heat recovery device operation and so on. We analysis the induced draft fan and booster fan’s start / stop order, as well as give the booster fan operation / resection optimum condition (load). Then, we set the booster fan RB control loop to achieve the purpose of energy saving and safety.

Power plant; Single auxiliary equipments configuration; Induced draft fan; Booster fan; Control

B

1003-0492(2014)01-0082-03

TP273

周世杰（1980-），男，河北石家莊人，本科，工程師，現從事火電廠熱工自動化設計。

徐同社（1957-），男，河北石家莊人，本科，高級工程師，現從事火電廠熱工自動化設計。