火電機組漿液循環泵全停邏輯優化及RB控制研究

戴航丹，羅志浩，毛金偉

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.神華國華浙江浙能發電有限公司，浙江 寧波 315612）

1 漿液循環泵全停問題的提出

1.1 脫硫工藝流程

某大型發電廠脫硫系統采用濕法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝，2臺機組共配置3臺漿液循環泵。從GGH（氣氣換熱器）出來的原煙氣進入吸收塔后，被再循環漿液冷卻并達到飽和。新鮮的石灰石漿液經石灰石漿液供給管路送入吸收塔底部的反應池，由再循環泵送至吸收塔上部的噴淋系統進行再循環。漿液循環泵在此過程中連續不斷地把吸收塔漿液池內的混合漿液向上輸送至噴淋層，并為霧化噴嘴提供壓力，使漿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 漿液循環泵全停原因分析及處理

機組運行過程中，漿液循環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段間的聯絡開關來維持供電的）。6kV電源中斷應確認聯鎖動作正常。吸收塔通風擋板自動開啟，增壓風機等設備跳閘，2臺機組進出口煙氣擋板自動關閉，若增壓風機未跳閘、擋板動作不良，需手動處理。

（2）吸收塔循環泵控制回路（就地電氣回路）故障導致跳閘。此時應迅速查明再循環泵跳閘的原因，并按相關規定處理。若短時間內不能恢復運行，按短時停機的有關規定處理。視吸收塔內煙溫情況，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）側聯鎖保護動作。目前聯鎖條件主要有：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。第一條聯鎖動作條件一般出現在單一循環泵，如果循環泵都動作，則可能為220 V電動門電源消失，因此該條聯鎖可優化為：泵已運行，入口門全開信號喪失且收到關信號，延時10 s；根據調試經驗，吸收塔不會出現液位低情況，吸收塔液位低信號出現多為誤發，因此該項聯鎖可以取消。

由于煙氣脫硫旁路擋板的取消，吸收塔成為煙氣的必經之路，為了保證脫硫系統的安全穩定運行，提出了漿液循環泵全停邏輯優化及RB（輔機故障減負荷）控制研究課題。

2 漿液循環泵全停優化及RB試驗驗證

2.1 漿液循環泵全停邏輯優化

取消煙氣脫硫旁路擋板后，吸收塔成為煙氣的必經之路，為了保證脫硫系統的安全穩定運行，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泵停運時，由安裝在煙道前端的事故噴淋系統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。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部設備不被高溫破壞。當漿液循環泵全停時，為了避免原煙氣進入吸收塔對噴淋和除霧設備及防腐襯膠造成破壞，也要啟動事故噴淋系統向煙道噴水，將煙氣溫度從120℃左右降至68℃以下。

2.1.1 啟停邏輯優化

為了使機組煙氣脫硫系統更順利地運行，當吸收塔漿液循環泵全停時，增加以下聯鎖：

（1）一級事故噴淋系統的啟停。

當漿液循環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向煙氣噴水降溫。

當漿液循環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。

（2）除霧器啟動。

當漿液循環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，聯鎖打開工藝水供給閥。

（3）二級事故噴淋系統的啟停。

當漿液循環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向煙氣噴水降溫。

當漿液循環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。

（4）觸發鍋爐 MFT（主燃料跳閘）。

當漿液循環泵全停，且吸收塔出口煙氣溫度高于75℃（信號3取2）時，延時5 min觸發鍋爐MFT。

當漿液循環泵全停，且吸收塔出口煙氣溫度高于80℃（信號3取2）時，延時3 min觸發鍋爐MFT和送、引風機跳閘。

2.1.2 漿液循環泵全停RB控制邏輯優化

為了更好地保護吸收塔，當漿液循環泵全停時，需要同時觸發漿液循環泵RB回路，以進一步降低吸收塔出口煙氣溫度?？刂七壿嫿M態如圖1所示。

圖1 漿液循環泵全停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，當漿液循環泵全停時，出口溫度會逐漸升高，最終導致跳機。為了避免停機，設計了漿液循環泵全停RB控制回路：負荷高于350MW且機組處于協調控制方式時，由漿液循環泵全停觸發RB，降負荷速率100%（即600MW/min），跳閘2臺磨煤機，負荷降到300MW時自動復位。

2.2 漿液循環泵全停RB試驗

2.2.1 預備性試驗

為了準確測試漿液循環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備性試驗。試驗時機組負荷450MW，3臺漿液循環泵運行，吸收塔出口煙氣溫度約為50℃。先停運1臺漿液循環泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內基本無變化；再停運1臺漿液循環泵，觀察吸收塔出口煙溫，10 min內煙溫仍基本無變化；停運最后1臺漿液循環泵，聯鎖啟動噴淋，發現吸收塔出口煙溫緩慢上升，最后穩定在65℃?？梢娯摵稍?50MW、漿液循環泵全停時，可以保障機組穩定運行，機組負荷沒必要降至300MW。因此對邏輯組態做小幅度修改，觸發漿液循環泵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，降負荷速率也相應調整至為50%（即300MW/min），整個試驗過程類似1臺磨煤機的燃料RB。

2.2.2 漿液循環泵全停RB試驗

完成預備性試驗并進行邏輯優化后，對上述機組進行了漿液循環泵全停RB試驗。試驗時機組負荷600MW，在協調方式下穩定運行，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泵A，機組發出RB指令，磨煤機E自動跳閘，給煤機E聯鎖跳閘。機組目標負荷450MW，減負荷率為300MW/min?？側剂狭垦杆贉p至179.5 t/h，汽壓快速下降，調門開始關閉，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值，RB信號手動復歸，試驗結束。

通過此次試驗，發現停運第一、第二臺漿液循環泵時，吸收塔出口溫度基本無變化，停運第三臺漿液循環泵后，吸收塔出口溫度緩慢上升，最高到62.5℃。隨著漿液循環泵的重新啟動，吸收塔出口溫度緩慢下降，試驗結果與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泵運行情況如圖2所示。

圖2 優化后漿液循環泵全停RB試驗曲線

為了推廣漿液循環泵全停RB控制策略，又在1000MW機組上進行了漿液循環泵全停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泵跳閘，觸發漿液循環泵RB，事故噴淋裝置聯鎖啟動，同時聯跳制粉系統，鍋爐指令以100%MW速率下降至目標負荷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℃）還有較大的區間，機組運行穩定，試驗成功，達到了預期目標。

2.3 優化結論

隨著脫硫旁路擋板的取消，對脫硫系統運行穩定性的要求越來越高，但是當設備發生故障時，就需要及時、有效地進行應對。針對漿液循環泵全停進行RB處理的方式，能夠迅速反應，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。以600MW機組為例，根據運行規程要求，停首臺磨煤機一般在420MW，當機組負荷在450MW時，可以5臺磨煤機同時運行，給煤機運行也比較穩定，因此可以嘗試當漿液循環泵全停時，協調控制方式下按照1%的速率自動降負荷至450MW。

此外，與漿液循環泵全停類似，如果發生GGH停運，只要漿液循環泵運行，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 結語

為了保證熱工自動化設備和系統的安全可靠運行，可靠的設備與控制邏輯是先決條件，正確的檢修和維護是基礎，有效的技術支持是保證。只有盡早發現熱控系統設備的缺陷并及時處理，確保熱控系統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可靠性。本文提出的大型火電機組漿液循環泵全停RB控制方式能夠避免機組停機，同時確保機組的穩定運行，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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