河源電廠取消脫硫旁路的控制邏輯優化

沈儉 顧德東 徐慶國 李如意

摘 要：按照廣東省環保廳的要求，燃煤發電廠必須取消脫硫系統煙氣旁路。文章主要從脫硫系統設備運行的可靠性對機組安全運行的影響進行了分析，通過對脫硫系統及鍋爐相關保護邏輯進行優化，增加增壓風機動葉控制前饋信號，保證了取消脫硫旁路后，機組安全可靠運行。

關鍵詞：脫硫；增壓風機；旁路擋板；保護

1 概述

河源電廠2*600MW機組為哈爾濱鍋爐廠制造的超超臨界參數變壓運行直流爐，采用等離子點火技術。煙氣脫硫裝置采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，脫硫裝置采用一爐一塔，每臺爐對應配置一臺動葉可調軸流式增壓風機，安裝在FGD裝置進口原煙氣側，用于克服吸收塔及煙氣換熱器（GGH）的阻力。為保證脫硫系統故障時主機的安全運行，在原煙道和凈煙道之間設計有旁路煙道及旁路擋板。根據廣東省環保廳關于“十二五”節能減排的要求，河源電廠必須于2013年底完成取消脫硫旁路并建設脫硝裝置。2號機組2013年1月利用C修機會取消了旁路擋板及其輔助設備，并且對脫硫系統DCS邏輯進行了優化。

2 脫硫無旁路運行存在的問題分析

2.1 增壓風機運行的可靠性

河源電廠每臺爐煙氣系統只配了一臺增壓風機，取消脫硫煙氣旁路后，若增壓風機出現故障停運，將直接導致機組停運。因此增壓風機的重要性超過了主機的六大風機和給水泵。河源電廠機組投運以來，增壓風機出現過液壓油泄露、振動大、失速保護誤動等多種情況，因此加強對增壓風機運行維護及其重要。

2.2 漿液循環泵的可靠性

漿液循環泵是脫硫系統的重要設備，循環泵的跳閘會引起脫硫效率降低，凈煙氣排放不達標。甚至可能出現由于煙氣量大導致吸收塔內煙氣溫度高，引起吸收塔內部部件及防腐層損壞。

2.3 吸收塔的超溫保護

原脫硫系統沒有設計事故噴淋系統，當原煙氣溫度高于165℃時，觸發FGD跳閘信號，使增壓風機跳閘并打開旁路擋板，防止高溫煙氣進入吸收塔超溫。取消脫硫煙氣旁路后，吸收塔成了煙氣流通的唯一通道，為防止主機系統故障導致高溫煙氣進入吸收塔破壞吸收塔內部設備及防腐層，需加裝事故噴淋系統并增加煙氣溫度高觸發鍋爐MFT邏輯。

2.4 引風機出口與增壓風機入口煙道的壓力保護

原設計中，原煙氣壓力高于500Pa或低于-800Pa時，快開旁路擋板。取消旁路擋板后，為防止引風機出口與增壓風機入口煙道超壓，需對該段煙道的煙氣壓力進行監測，一旦參數越限，及時提供報警，必要時需停爐。

3 熱工控制邏輯優化

3.1 增壓風機保護邏輯優化

因取消脫硫煙氣旁路，增壓風機能否安全穩定運行直接關系到整臺機組的是否穩定運行。因此在增壓風機啟動允許條件里，取消與原煙氣擋板和凈煙氣擋板有關條件，增加鍋爐空氣通道建立和任一漿液循環泵已運行信號。對增壓風機保護跳閘邏輯也進行了修改，取消了一些不必要的保護條件，改為報警。修改后的增壓風機跳閘邏輯圖如圖1所示：

圖1

考慮到增壓風機的溫度測點和吸收塔進、出口溫度測點涉及到跳機保護，對溫度保護做“三取二”邏輯，增加測溫熱電阻共四支，并在DCS邏輯中增加溫升速率判斷，防止因熱電阻接線松動導致保護誤動。此外，在與設備廠家溝通后，適當提高增壓風機軸承振動的保護定值，將增壓風機軸承振動高高值改為180μm，高值報警改為114μm。

3.2 增壓風機動葉控制邏輯優化

原增壓風機的動葉控制邏輯未設計動葉前饋信號，僅根據增壓風機入口壓力進行PI調節。在此次邏輯修改中，增加了增壓風機的動葉控制前饋信號，當機組正常運行時，采用引風機靜葉的平均開度作為增壓風機動葉的前饋信號，若機組RB動作，則采用機組負荷與引風機靜葉開度的綜合運算值，以便快速響應負荷變化，保證入口壓力在安全范圍內。增壓動葉開度閉鎖邏輯，原煙氣壓力高閉鎖增壓風機動葉關，原煙氣壓力低閉鎖增壓風機動葉開。增壓風機動葉切手動條件僅保留增壓風機跳閘、增壓風機液壓油泵全停、原煙氣壓力壞質量三項。取消增壓風機動葉自動關條件，若增壓風機跳閘，則增壓風機的動葉置全開位，自然通風。

3.3 漿液循環泵保護邏輯優化

取消脫硫旁路擋板后，漿液循環泵也成為機組安全運行的關鍵設備。特別是在機組高負荷運行條件下，漿液循環泵全部運行。任一臺漿液循環泵跳閘可能會導致凈煙氣排放超標，凈煙氣溫度高損壞吸收塔設備。因此對漿液循環泵的保護條件只保留軸承溫度保護，并對溫度測點作溫升速率判斷，以防因溫度測點接線松動導致保護誤動。取消泵的入口壓力低和吸收塔液位低保護，只作光字牌報警。

3.4 增加吸收塔入口事故噴淋相關邏輯

當出現吸收塔入口溫度>130℃、漿液循環泵全停且吸收塔入口溫度>70℃條件之一時，自動打開吸收塔入口自動噴淋氣動門。當出現至少兩臺漿液循環泵運行且增壓風機入口溫度<160℃或漿液循環泵全停時且增壓風機入口煙氣溫度<70℃時，連鎖關閉事故噴淋氣動閥。

3.5 主機連鎖保護邏輯修改

3.5.1 增加脫硫系統至鍋爐點火允許信號

在原鍋爐點火允許條件里，增加增壓風機運行，脫硫系統GGH運行和至少一臺漿液循環泵運行。

3.5.2 增加鍋爐MFT信號

增加脫硫系統故障觸發鍋爐MFT信號，該信號包括如下條件：①漿液循環泵全停（運行信號取非），且吸收塔出口煙溫>70℃（三取二），延時10S；②增壓風機入口溫度>165℃（三取二）且吸收塔出口煙溫>70℃（三取二），延時10S；③增壓風機入口溫度>180℃（三取二），延時300S；④增壓風機入口壓力高于+3500Pa或低于-3500Pa，延時3S；⑤增加增壓風機跳閘信號（三取二），該信號從電氣6KV開關輔助觸點直接送入主機DCS。

3.5.3 增加引風機啟動允許條件

在引風機啟動條件中增加增壓風機已運行信號。

3.5.4 增加增壓風機入口煙溫>160℃，閉鎖機組增加負荷條件。

3.5.5 將原鍋爐空氣通道建立信號修改為空氣通道已建立且A引風機進/出口擋板已開且A引風機靜葉開度達50%或空氣通道已建立且B引風機進/出口擋板已開且B引風機靜葉開度達50%作為增壓風機的啟動允許條件。

4 結束語

河源電廠2號機組取消脫硫旁路擋板后，經過對熱工控制邏輯優化，設備運行狀況良好，尤其2號機組2013年分別發生一次風機RB和空預器RB動作，RB動作后，增壓風機入口壓力調節穩定，為國內同類型機組取消脫硫旁路提供了寶貴經驗。僅對取消脫硫旁路擋板后進行控制邏輯優化，改造工藝簡單，投資小，工期短。但對于這種單臺增壓風機的機組，取消旁路后，若增壓風機有故障，不能隔離檢修。可以考慮加裝增壓風機旁路煙道或進行引、增風機二合一改造，以避免因增壓風機故障導致機組非停的事件發生。

參考文獻

[1] 張亮.燃煤電廠在節能減排中脫硫系統取消旁路擋板控制邏輯介紹與優化[J].華東科技，2013年第4期.

作者簡介：沈儉（1976-），男，本科，畢業于武漢水利電力大學 工程師，從事火電廠熱工控制設備管理工作。