河源电厂取消脱硫旁路的控制逻辑优化

沈俭 顾德东 徐庆国 李如意

摘 要：按照广东省环保厅的要求，燃煤发电厂必须取消脱硫系统烟气旁路。文章主要从脱硫系统设备运行的可靠性对机组安全运行的影响进行了分析，通过对脱硫系统及锅炉相关保护逻辑进行优化，增加增压风机动叶控制前馈信号，保证了取消脱硫旁路后，机组安全可靠运行。

关键词：脱硫；增压风机；旁路挡板；保护

1 概述

河源电厂2*600MW机组为哈尔滨锅炉厂制造的超超临界参数变压运行直流炉，采用等离子点火技术。烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，脱硫装置采用一炉一塔，每台炉对应配置一台动叶可调轴流式增压风机，安装在FGD装置进口原烟气侧，用于克服吸收塔及烟气换热器（GGH）的阻力。为保证脱硫系统故障时主机的安全运行，在原烟道和净烟道之间设计有旁路烟道及旁路挡板。根据广东省环保厅关于“十二五”节能减排的要求，河源电厂必须于2013年底完成取消脱硫旁路并建设脱硝装置。2号机组2013年1月利用C修机会取消了旁路挡板及其辅助设备，并且对脱硫系统DCS逻辑进行了优化。

2 脱硫无旁路运行存在的问题分析

2.1 增压风机运行的可靠性

河源电厂每台炉烟气系统只配了一台增压风机，取消脱硫烟气旁路后，若增压风机出现故障停运，将直接导致机组停运。因此增压风机的重要性超过了主机的六大风机和给水泵。河源电厂机组投运以来，增压风机出现过液压油泄露、振动大、失速保护误动等多种情况，因此加强对增压风机运行维护及其重要。

2.2 浆液循环泵的可靠性

浆液循环泵是脱硫系统的重要设备，循环泵的跳闸会引起脱硫效率降低，净烟气排放不达标。甚至可能出现由于烟气量大导致吸收塔内烟气温度高，引起吸收塔内部部件及防腐层损坏。

2.3 吸收塔的超温保护

原脱硫系统没有设计事故喷淋系统，当原烟气温度高于165℃时，触发FGD跳闸信号，使增压风机跳闸并打开旁路挡板，防止高温烟气进入吸收塔超温。取消脱硫烟气旁路后，吸收塔成了烟气流通的唯一通道，为防止主机系统故障导致高温烟气进入吸收塔破坏吸收塔内部设备及防腐层，需加装事故喷淋系统并增加烟气温度高触发锅炉MFT逻辑。

2.4 引風机出口与增压风机入口烟道的压力保护

原设计中，原烟气压力高于500Pa或低于-800Pa时，快开旁路挡板。取消旁路挡板后，为防止引风机出口与增压风机入口烟道超压，需对该段烟道的烟气压力进行监测，一旦参数越限，及时提供报警，必要时需停炉。

3 热工控制逻辑优化

3.1 增压风机保护逻辑优化

因取消脱硫烟气旁路，增压风机能否安全稳定运行直接关系到整台机组的是否稳定运行。因此在增压风机启动允许条件里，取消与原烟气挡板和净烟气挡板有关条件，增加锅炉空气通道建立和任一浆液循环泵已运行信号。对增压风机保护跳闸逻辑也进行了修改，取消了一些不必要的保护条件，改为报警。修改后的增压风机跳闸逻辑图如图1所示：

图1

考虑到增压风机的温度测点和吸收塔进、出口温度测点涉及到跳机保护，对温度保护做“三取二”逻辑，增加测温热电阻共四支，并在DCS逻辑中增加温升速率判断，防止因热电阻接线松动导致保护误动。此外，在与设备厂家沟通后，适当提高增压风机轴承振动的保护定值，将增压风机轴承振动高高值改为180μm，高值报警改为114μm。

3.2 增压风机动叶控制逻辑优化

原增压风机的动叶控制逻辑未设计动叶前馈信号，仅根据增压风机入口压力进行PI调节。在此次逻辑修改中，增加了增压风机的动叶控制前馈信号，当机组正常运行时，采用引风机静叶的平均开度作为增压风机动叶的前馈信号，若机组RB动作，则采用机组负荷与引风机静叶开度的综合运算值，以便快速响应负荷变化，保证入口压力在安全范围内。增压动叶开度闭锁逻辑，原烟气压力高闭锁增压风机动叶关，原烟气压力低闭锁增压风机动叶开。增压风机动叶切手动条件仅保留增压风机跳闸、增压风机液压油泵全停、原烟气压力坏质量三项。取消增压风机动叶自动关条件，若增压风机跳闸，则增压风机的动叶置全开位，自然通风。

3.3 浆液循环泵保护逻辑优化

取消脱硫旁路挡板后，浆液循环泵也成为机组安全运行的关键设备。特别是在机组高负荷运行条件下，浆液循环泵全部运行。任一台浆液循环泵跳闸可能会导致净烟气排放超标，净烟气温度高损坏吸收塔设备。因此对浆液循环泵的保护条件只保留轴承温度保护，并对温度测点作温升速率判断，以防因温度测点接线松动导致保护误动。取消泵的入口压力低和吸收塔液位低保护，只作光字牌报警。

3.4 增加吸收塔入口事故喷淋相关逻辑

当出现吸收塔入口温度>130℃、浆液循环泵全停且吸收塔入口温度>70℃条件之一时，自动打开吸收塔入口自动喷淋气动门。当出现至少两台浆液循环泵运行且增压风机入口温度<160℃或浆液循环泵全停时且增压风机入口烟气温度<70℃时，连锁关闭事故喷淋气动阀。

3.5 主机连锁保护逻辑修改

3.5.1 增加脱硫系统至锅炉点火允许信号

在原锅炉点火允许条件里，增加增压风机运行，脱硫系统GGH运行和至少一台浆液循环泵运行。

3.5.2 增加锅炉MFT信号

增加脱硫系统故障触发锅炉MFT信号，该信号包括如下条件：①浆液循环泵全停（运行信号取非），且吸收塔出口烟温>70℃（三取二），延时10S；②增压风机入口温度>165℃（三取二）且吸收塔出口烟温>70℃（三取二），延时10S；③增压风机入口温度>180℃（三取二），延时300S；④增压风机入口压力高于+3500Pa或低于-3500Pa，延时3S；⑤增加增压风机跳闸信号（三取二），该信号从电气6KV开关辅助触点直接送入主机DCS。

3.5.3 增加引风机启动允许条件

在引风机启动条件中增加增压风机已运行信号。

3.5.4 增加增压风机入口烟温>160℃，闭锁机组增加负荷条件。

3.5.5 将原锅炉空气通道建立信号修改为空气通道已建立且A引风机进/出口挡板已开且A引风机静叶开度达50%或空气通道已建立且B引风机进/出口挡板已开且B引风机静叶开度达50%作为增压风机的启动允许条件。

4 结束语

河源电厂2号机组取消脱硫旁路挡板后，经过对热工控制逻辑优化，设备运行状况良好，尤其2号机组2013年分别发生一次风机RB和空预器RB动作，RB动作后，增压风机入口压力调节稳定，为国内同类型机组取消脱硫旁路提供了宝贵经验。仅对取消脱硫旁路挡板后进行控制逻辑优化，改造工艺简单，投资小，工期短。但对于这种单台增压风机的机组，取消旁路后，若增压风机有故障，不能隔离检修。可以考虑加装增压风机旁路烟道或进行引、增风机二合一改造，以避免因增压风机故障导致机组非停的事件发生。

参考文献

[1] 张亮.燃煤电厂在节能减排中脱硫系统取消旁路挡板控制逻辑介绍与优化[J].华东科技，2013年第4期.

作者简介：沈俭（1976-），男，本科，毕业于武汉水利电力大学 工程师，从事火电厂热工控制设备管理工作。