300MW級火電機組 脫硫增壓風機跳閘RB設計與應用

胡建華

（江蘇淮陰發電有限責任公司，江蘇 淮安 223002）

0 引言

300MW級火電燃煤機組運行過程中脫硫增壓風機都會面臨保護跳閘，從而導致大量煙氣不能被迅速排出煙道，使得爐膛壓力迅速升高，直接觸發MFT停爐的結果。為避免脫硫增壓風機保護跳閘而直接導致停爐，脫硫增壓風機保護跳閘的RB控制邏輯設計成為必然[1,2]。2011年底，某公司300MW級火電機組脫硫旁路擋板的拆除改造，同時增加了脫硫增壓風機保護跳閘RB控制邏輯設計，并在新建的300MW火電機組上增加了脫硫增壓風機保護跳閘RB控制邏輯，對機組運行增壓風機保護跳閘RB設計邏輯和脫硫增壓風機實際跳閘RB聯鎖保護動作邏輯進行試驗，脫硫增壓風機跳閘RB控制邏輯方案均取得成功，有效地減少了機組的非停。

1 脫硫增壓風機跳閘RB

1.1 脫硫增壓風機RB原理

RB即Run Back的縮寫，是指機組主要輔機故障跳閘造成機組實發功率受到限制時，為適應設備出力，控制系統強制將機組負荷快速減到在運輔機所能承受的負荷目標值，此功能稱為輔機故障減負荷。完善的RB控制策略是建立在協調控制系統穩定投入的基礎上，應做到對內（即協調控制系統）協調各子系統，以確保運行工況的平衡過渡；對外協調FSSS、DEH、SCS控制系統，做到快速、平穩地把負荷降低到機組出力允許范圍內。脫硫增壓風機跳閘RB也就是當脫硫增壓風機保護跳閘時，通過迅速減少負荷、順序跳磨煤機、投油槍等聯鎖保護動作，使機組出力降到在運輔機所能承受的目標負荷。

1.2 增加RB邏輯的必要性

根據國家環保部對已經建成火電機組脫硫旁路擋板拆除和新建機組無脫硫旁路擋板建設的要求[3]，火電機組設計有脫硫增壓風機的，運行中存在保護跳閘的風險，如果機組沒有設計增壓風機跳閘RB邏輯，將會直接觸發機組MFT停機。根據脫硫增壓風機設計的保護一般都有：脫硫系統的漿液循環泵全停延時300s保護停增壓風機，GGH主輔電機全停延時1800s聯停增壓風機，兩臺冷卻風機全停延時30min保護停增壓風機，以及脫硫增壓風機入口煙氣壓力大于1800Pa或小于-1800Pa連跳增壓風機；增壓風機自身保護：軸承溫度＞105℃，延時5s，電機軸承溫度＞85℃，延時5s，軸承振動＞11mm/s，延時5s，以及增壓風機變頻器故障跳閘聯鎖跳增壓風機、增壓風機事故緊急按鈕等電氣保護跳閘。增壓風機運行中保護誤跳可能性最大的是來自于自身保護跳閘、脫硫DCS控制器異常、脫硫增壓風機變頻器跳閘和電氣緊急事故按鈕等。無論是哪種保護跳閘后，都會造成大量的煙氣不能及時從煙道排出，鍋爐爐膛壓力會迅速升高。這時如果因為設備誤動聯鎖脫硫增壓風機跳閘，如果想不觸發鍋爐MFT停爐，減少鍋爐燃料量和煙氣量，靠手動快速降負荷而不停運機組幾乎不可能[4]，只有依靠RB順控自動聯鎖相關設備，使機組負荷平穩地降到在運輔機出力允許的范圍，從而可以避免觸發停爐事故的發生。因此，增加脫硫增壓風機RB控制邏輯設計是必要的。

2 RB邏輯設計方案

根據300MW級火電機組脫硫增壓風機跳閘冷態模擬試驗得出的數據，脫硫增壓風機跳閘后，靜葉全開，爐膛壓力以及煙道壓力升高等，經過對數據的反復論證，最后設計了脫硫增壓風機保護跳閘RB控制邏輯方案。

主機系統DCS跳閘相應磨煤機,最后跳剩2臺磨煤機，即當磨煤機運行臺數3臺以上，先跳E磨煤機，如果E磨煤機停止，跳D磨煤機，D磨煤機停止延時5秒跳A磨煤機；在跳2臺磨煤機同時，如果C磨煤機沒有停止投BC層油槍，如果C磨煤機停止投AB層油槍。

1）主汽壓自動降到13Mpa，按照0.5%RB速率下降。

2）總煤量自動設定為66t/h。

3）A、B送風機動葉超馳關到40%并將自動切為手動。

4）A、B引風機靜葉超馳開到85%并將自動切為手動。

5）關閉所有減溫水門，再釋放自動調節。

3 RB實現分析與試驗

在脫硫增壓風機保護跳閘后，如不觸發鍋爐MFT停機，則要保證煙道煙氣壓力上升在其壓力允許的范圍內，故需對煙道壓力的安全性進行檢查分析。因此，通過對某電廠300MW級機組在一定的負荷下試驗獲得了相關數據，如表1所示。

表1 300MW機組定負荷下工況參數Table 1 300 mw Unit under constant load operating conditions

通過對表中的數據分析可以看出：當脫硫增壓風機跳閘后，由于引風機運行正常，引風機進口壓力將會上升，但是沒有超出煙道運行的安全壓力，壓力上升最大煙道部位在引風機出口到增壓風機進口煙道上。按照實際數據分析，當煙氣流量不變，則增壓風機進口壓力將達到735Pa（額定壓力不超過±2000Pa，最大不得超過3000Pa），此時才能保證煙氣系統流量。當增壓風機跳閘后煙氣流量將下降，導致增壓風機進口壓力短時上升達最高達到1920Pa后，開始下降。因此，煙道的安全不會造成威脅。

3.1 RB實現條件

300MW級火電機組脫硫增壓風機跳閘RB時，為能保證相關設備正常動作，要定期檢查RB控制邏輯和現場設備的可靠性，主要是檢查現場設備，如果現場設備異常不能滿足要求，RB動作時控制不能達到設計的要求，如RB動作時執行機構動作阻力增加，執行機構動作過力矩等，將有可能導致達不到預想控制狀態。增壓風機跳閘后引風機靜葉超馳開到85%，會導致引風機到增壓風機入口煙道壓力劇增，有可能導致增壓風機軟連接處撕裂損壞。根據煙道短時迅速上升測得的煙道壓力數據為1920Pa增壓風機軟連接處一般設計承受壓力為2.0KPa～2.5KPa，最大壓力不得超過3KPa，否則可能出現損壞設備，根據試驗和增壓風機保護跳閘測得煙道壓力瞬時已達到1920Pa左右。因此，控制增壓風機入口煙道壓力顯得非常重要。

3.2 RB邏輯試驗

根據試驗規程要求，在進行RB動態試驗時必須具備以下條件：

1）CCS及控制子系統已正常投用，并完成相應的定值擾動和負荷變動試驗，調節品質合格。

2）CCS在TF汽機跟隨方式下的定值擾動試驗已完成，調節品質符合要求。參考指標：在0.6MPa~0.8MPa定值擾動下，過渡過程衰減率ψ=0.7~0.9，穩定時間6min。

3）RB功能模擬試驗已完成，其結果滿足要求。

4）機組保護系統已正常投入。

5）脫硫增壓風機靜葉、送風機動葉和引風機靜葉執行機構全行程開關正常。

6）點火槍、油槍試驗正常。

在進行正式的RB動態試驗之前，應進行預備性試驗，以確認CCS在RB工況下能正確進行控制，并跳閘相應RB工況下的目標負荷，降負荷速率設置。

RB動態試驗應在80%Pe以上負荷工況下進行正式試驗，以檢查CCS在RB工況下控制功能。

根據試驗規程檢查試驗品質，在進行RB動態試驗時，不需人工干預，其參數波動范圍不危及機組安全和不引起機組保護動作跳閘，方可認為RB試驗合格[5,6]。

2012年7月，將設計好的脫硫增壓風機控制邏輯對某機組進行了停機前的試驗。為保證安全，制定了增壓風機RB試做的相關的技術措施，具體如下。

①試驗負荷和工況要求：機組負荷大于200MW，4臺磨煤機運行，協調正常投入，RB投入，OA層油槍試驗正常，送風機動葉開關檢查正常，引風機靜葉開關檢查正常，減溫水調節門開關檢查正常。

②對前期已經下裝在控制器內的脫硫增壓風機跳閘RB邏輯進行核對和保護開關投入情況核對。

③在機組滑停前做增壓風機跳閘RB試驗。

④在做好全部安全技術措施后，脫硫輔機手動停止增壓風機運行，監測增壓風機RB動作及系統工況變化。

圖1 脫硫增壓風機跳閘后的相關參數曲線Fig.1 Desulfurization booster fan trip after the related parameters of the curve

⑤試驗過程中輔機運行人員，加強監視脫硫增壓風機入口煙壓和煙溫等系統相關參數變化，確保參數不得超過規程規定。主機運行人員試驗過程中應加強送風機動葉開度、引風機靜葉開度、爐膛負壓、機組負荷、增壓風機RB跳磨煤機、油槍投運以及減溫水調門開度等參數變化情況，確保各項參數變化不得超過規程規定而損壞設備，否則立即停機，確保設備安全，如圖1所示。

通過對上述曲線分析，當脫硫增壓風機跳閘后，RB保護動作，爐膛負壓迅速上升到最大值288Pa左右，引風機靜葉超馳開到90%，送風機動葉開度超馳關到41%，減溫水自動關閉并釋放自動調節，負荷降到130MW，相應磨煤機跳閘，油槍正常投入，設備動作結果均按照設計的控制邏輯執行。脫硫增壓風機跳閘后，RB保護動作沒有觸發MFT停機，證明脫硫增壓風機跳閘RB控制邏輯設計取得了圓滿成功，創造了國內300MW火電機組脫硫增壓風機跳閘RB設計與應用的成功典范。

4 RB邏輯優化

通過對脫硫增壓風機跳閘RB控制邏輯設計和應用發現，脫硫增壓風機跳閘RB時，原設計是不解除任何主機保護項，需進行適當修改。因為脫硫增壓風機跳閘RB時，送風機動葉超馳關到40%，引風機靜葉超馳開到85%，會造成總風量大幅波動，而風量測量裝置差壓量程很小只有2000Pa，為防止風量測量裝置誤動，運行人員每次都要聯系熱控及時解除風量小于30%保護。為此，將脫硫增壓風機跳閘RB控制邏輯進行了修改，即當脫硫增壓風機跳閘RB時，用其跳閘信號自動觸發解除總風量小于30%保護。待機組穩定恢復后，再進行人工投入。

5 工程應用

脫硫增壓風機跳閘RB的控制邏輯設計完成后，在某公司的330MW機組上得到了成功的應用，避免了該公司機組的兩次非停事故的發生。兩次實際保護動作的情況，一次是該公司的脫硫DCS控制器出現異常死機，在復位重啟控制器的過程中，脫硫增壓風機變頻器運行信號消失，DCS判斷增壓風機變頻器停止，聯鎖脫硫增壓風機跳閘，導致增壓風機跳閘RB動作，RB動作結果完全按照設計的控制邏輯執行，避免了機組MFT停機事故的發生。另一次是該公司的330MW機組的脫硫增壓風機電氣緊急事故按鈕電纜絕緣下降接地，導致脫硫增壓風機跳閘，RB按照設計好的邏輯正確動作，同樣也避免了機組MFT停機事故的發生，有效地減少了機組的非停。

6 結束語

通過對300MW級火電機組脫硫增壓風機跳閘RB設計與成功應用，有效地避免了脫硫增壓風機跳閘導致機組非停事故的發生，為國內同類型火電機組脫硫增壓風機跳閘RB設計與應用提供了技術參考，創造了國內同類型火電機組脫硫增壓風機跳閘RB成功應用的典范。

[1]譚學謙.濕法脫硫系統(無GGH)不設置煙氣旁路方案探討[J].電力建設,2007,28(4):40-43.

[2]單子心.取消旁路煙道對濕法煙氣脫硫系統的影響及應對措施[J].熱力發電,2013,42(3):92-94.

[3]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.

[4]吳永鋒,黃衛劍,黃偉,等.濕法煙氣脫硫系統增壓風機跳閘RB試驗[J].廣東電力,2013,26(5):111-114.

[5]陳詠城.超超臨界660MW機組取消脫硫旁路的控制系統優化[J].熱力發電,2013,42(11):164-166.

[6]陳小強,尹峰,羅志浩.1000MW超超臨界機組RUNBACK功能試驗及其分析[J].浙江電力,2008(01):23-26.