CCPP機組焦爐煤氣壓力低跳機原因分析及改進措施

喻忠武

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司熱電總廠,安徽馬鞍山243000）

CCPP機組焦爐煤氣壓力低跳機原因分析及改進措施

喻忠武

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司熱電總廠,安徽馬鞍山243000）

馬鋼新區電廠CCPP機組2008年投產以來，因焦爐煤氣壓力低多次引發機組跳閘保護動作，通過對跳機故障原因進行分析，提出了防范措施。

CCPP;焦爐煤氣;機組跳閘;措施

1 前言

馬鋼新區電廠選用日本三菱公司的燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，簡稱CCPP，裝機容量153 MW。CCPP機組直接以馬鋼新區大量富余的高爐煤氣和焦爐煤氣為原料來燃燒發電，不僅效率很高，還減少了煤氣放散對環境的污染。但是焦爐煤氣供給壓力控制部分經常出現問題，造成焦爐煤氣壓力低跳機事故，不僅發電效益受到損失，也造成煤氣放散對環境的污染。針對煤氣系統的運行情況進行分析，找出機組跳閘原因并提出防范措施，下面作簡要介紹。

2 CCPP機組煤氣系統運行情況介紹

2.1 CCPP機組煤氣系統

高爐煤氣熱值較低不能滿足機組的啟動，在燃機600 r/min高盤時，需要啟動1臺焦爐煤氣COG風機，另一臺備用，將高熱值的焦爐煤氣混合到高爐煤氣中，使熱值提高到5250 kJ/m3,然后才能點火啟動。CCPP機組煤氣系統圖詳見圖1,假如1#COG風機開啟，2#COG風機就處于備用狀態，通過自動調節其入口閥V103、出口閥V104、再循環閥V107,最終保證COG風機供應壓力P2處于穩定狀態，一旦P2壓力低至14 kPa時，CCPP機組立即跳閘。焦爐煤氣供應閥V101和V102逐步打開后焦爐煤氣也就混合到了高爐煤氣中，也就實現了煤氣升熱值的過程。

2.2 焦爐煤氣壓力供給過程

COG風機啟動30 s后，COG風機出口閥V104以33%/min速率逐漸開啟，30 s后入口閥V103也相應開啟至30%～40%。整個過程COG再循環閥V107參與COG風機出口壓力P1的自動調節，維持壓力在19 kPa左右穩定不變，從而保證焦爐煤氣供給壓力P2在14KPa以上。各閥門的自動調節特性曲線見圖2。

在以上閥門正常切換且壓力維持穩定后，開啟并調節COG流量調節閥V101、V102，焦爐煤氣與高爐煤氣不斷混合，煤氣熱值上升至規定值，保證了機組的啟動和穩定運行。

2.3 焦爐煤氣壓力低跳機的幾種情況

2.3.1 COG風機異常跳閘

（1）COG風機軸承超溫跳閘

COG風機前后軸承溫度都設置了超過75℃風機跳閘停運，防止溫度過高燒瓦。我廠曾因溫度元件接線處氧化，阻值偏高造成COG風機跳閘，使焦爐煤氣供給壓力迅速下降引發機組跳閘。

（2）COG風機重故障跳閘

圖1 CCPP機組煤氣系統圖

圖2 COG風機入口閥、出口閥、再循環閥自動調節特性曲線

COG風機電氣保護，防止故障出現后風機繼續運行，損壞設備。

2.3.2 COG風機進出閥及循環閥控制異常

我廠COG風機入口閥，出口閥和循環閥存在指令反饋跟蹤不一致現象，造成自動調節異常，引發多次跳機事故。

2.3.3 COG風機冗余切換故障

兩臺COG風機的在線切換，入口閥、出口閥和循環閥全部處于自動調節狀態，無法手動干預，COG風機切換過程很容易出現焦爐煤氣供給壓力低引發跳機。

3 COG壓力低跳機事故的解決方案

3.1 COG風機軸承溫度防誤動方案

3.1.1 為了防止溫度元件接線處松動，采用焊接或者更換端子排，設備停運時定期緊固。

3.1.2 針對溫度元件易氧化和松動現象，邏輯軟件中對溫度檢測增加升速率判斷。但軸承溫度溫升超過5℃/s的，該點溫度予以排除，認為是假信號不參與跳閘保護，但觸發報警，運行確認該溫度信號后才能恢復參與正常保護功能。

3.2 COG風機重故障跳閘控制方案

設備停運期間，對控制回路進行試驗檢查，對電氣保護輸出的重故障信號在電氣回路已經實現了跳COG風機功能，重故障信號遠程轉送至CCPP控制系統實現COG風機跳閘可以取消，但對就地電氣重故障跳COG風機功能機組停運時要定期試驗，對回路接線端子要定期緊固。

3.3 COG風機進出閥及循環閥控制異常解決方案

3.3.1 對閥門解體檢查發現有結焦卡澀現象，增加閥門蒸汽伴熱，減少結焦情況。

3.3.2 我廠采用的是美國進口SNNA氣動調節閥,對氣動管路、減壓閥進行檢查，消除漏氣或者通氣不暢隱患點。根據設計氣源壓力0.4～0.8 MPa，將進口氣壓由0.6 MPa提高到0.75 MPa，閥門動作遲緩現象明顯得到改善。對定位器零滿度重新調整，提高閥門調節靈敏度，減少死區范圍。

3.3.3 COG出口壓力變送器由一臺變為三臺，采用三選二控制方案，減少因檢測信號故障使COG出口壓力自動失靈，造成閥門誤動。出口壓力自動采用最基本單回路調節方式，優化P、I調節參數。

3.3.4 COG供給壓力低至14 kPa直接觸發跳機，能否在壓力低至14 kPa以下，通過COG流量控制閥調節維持機組的正常燃燒呢。我們將該想法與日本三菱公司交流，三菱公司反復核算后，取消了原來的COG供給壓力低至14 kPa跳機保護，改用COG流量調節閥差壓△P低于3 kPa觸發跳機，有效防止了設備誤動。針對上述方案，大修中將COG供給壓力原設計3選2模式改為只保留一路，將另外兩路儀表管路和變送器全部取消；相應再增加2路COG流量調節閥差壓檢測，使COG流量調節閥差壓3選2參與保護，并修改相應保護邏輯組態。

3.4 COG風機冗余切換解決方案

3.4.1 按照3.1～3.3的解決方案，首先解決好COG風機異常跳閘和閥門控制異常現象。

3.4.2 考慮到COG風機控制過程全自動，壓力控制異常時無法及時干預，與三菱公司多次溝通，建議在維持DCS操控面板投自動的情況下，面板增加由自動可切手動功能。在異常情況下切手動人工干預，等狀況穩定后再切回自動運行。

3.4.3 上述的畫面和邏輯修改完成后，在線切換試驗前期準備如下。

（1）閥門活動試驗：詳見CCPP機組煤氣系統圖1，對2#COG風機入口閥V203、出口閥V204及再循環閥V207進行開關試驗，確認閥門開關狀態良好，無卡澀。試驗記錄2#COG風機入口閥、出口閥及再循環閥開關延后時間，開關時間。根據閥門開關延后時間，開關時間，確認采用手動或自動切換。

（2）進行N2放散：關閉2#COG風機入口閥、出口閥和再循環閥。關閉2#COG風機出口閥V204前面的2個出口電動門，再將就地出口眼睛閥切換至關閉狀態。打開眼睛閥前電動門，打開眼睛閥前放散閥。打開2#COG風機入口閥、出口閥及再循環閥，進行N2放散。N2放散檢驗合格，關閉放散閥。關閉2#COG風機入口閥、出口閥及再循環閥。關閉2#COG風機出口閥V204前面的2個出口電動門，切換出口眼睛閥至打開狀態，再打開2#COG風機出口閥V204前面的2個出口電動門。

（3）事故預想：預先對啟動蒸汽管道進行暖管，一旦跳機，冷卻2 h后，再次啟動。

（4）負荷調整：機組降負荷至50 MW。切換前，調度加強與外界的聯系。切換中嚴密監視熱值波動。

3.4.4 具體的在線自動切換試驗。

（1）1#COG風機保持運行。

（2）關閉2#COG入口閥、出口閥及再循環閥。從DCS畫面點擊“COG風機選擇”，選擇“2#COG風機”，點擊“確認”，再點擊自動切換。

(3)詳見圖1，2#COG風機自動開啟，入口閥V203自動開至10%，同時再循環門V207自動打開維持壓力平衡。逐步開啟出口閥V204,同時1#COG風機出口閥V104自動逐步關閉，再循環閥V107和V207自動維持COG風機出口壓力P1在19 kPa左右。1#COG風機出口閥全部關閉后停1#COG風機，自動切換完成。

(4）如果自動切換失敗，重新再來一次切換，出現壓力失控時，將相應閥門自動切至手動調節，待壓力穩定后再切回自動繼續閥門切換全過程。

3.4.5 具體的在線手動切換試驗。

（1）1#COG風機保持運行。

（2）關閉2#COG風機入口閥V203、出口閥V204及再循環閥V207。

(3)將2#COG風機切手動并開啟,逐步開2#COG風機入口閥V203，至10%

(4)開啟再循環閥V207，調整COG風機出口壓力P1至19 kPa。

（4）逐步開啟2#COG風機出口閥V204，逐步關閉1#COG風機出口閥V104，利用再循環閥V107、V207調整COG風機出口壓力P1保持19 kPa。

（5）切換過程中，保持母管壓力在14 kPa～25 kPa之間。

（6）1#COG風機出口閥V104全部關閉后，停1#COG風機，切換完成。

4 結語

通過對控制對象的各方面的分析和相應改造，并經過COG風機的在線手動和自動切換試驗，都獲得了成功。焦爐煤氣壓力低跳機現象得到了很好的控制，而且在COG風機出現異常情況時，風機的順利切換，保證了不停機的情況下設備能夠得到輪換檢修，為機組的安全穩定長周期運行提供了有力的保證。

[1]羅武龍，王琴.三菱燃氣輪機介紹[C]//2008年全國冶金熱電專業年會論文集.2008年.

[2]羅國平.三菱M701F燃氣輪機燃燒控制技術分析[J].自動化技術與應用，2007（11）.

Analysis of Unit Trip Accident due to COG low pressure in the Combined Cycle Power Plant of M aSteel

Yu Zhongwu
(TheThermalPowerPlantofMaanshanIron&SteelCo.,Ltd.,Maanshan,Anhui243000,China)

Since the combined cycle power plant(CCPP)in Masteel’s New Zone put into operation in 2008,unit trip protection has happened times and again due to low pressure of coking gas.Through analysis of the causes of unit trip accident countermeasures are drawn up.

CCPP;COG;unit trip,measure

TK229

B

1006-6764（2014）12-0046-03

2014-07-03

喻忠武（1971-），男，1997年畢業于東北大學秦皇島分校測控技術與儀器專業本科畢業，學士學位，工程師，現主要從事自備熱電廠設備維護管理工作。