单列引风机、增压风机运行与控制

周世杰，徐同社（河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031）

单列引风机、增压风机运行与控制

周世杰，徐同社（河北省电力勘测设计研究院，河北 石家庄 050031）

针对电厂辅机单列系统配置及引风机与增压风机串联运行方式，统筹考虑余热回收装置投运等因素，分析研究串联风机启/停顺序，给出增压风机投运/切除最佳工况（负荷）点，并设置增压风机RB控制回路，以达到安全、节能降耗目的。

电厂；辅机单列配置；引风机；增压风机；控制

1 引言

为了降低煤耗，提高发电效率，国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂一期2×660MW超超临界发电机组从设备配置方面进行大幅度优化，锅炉辅机包括送风机、引风机、一次风机、空气预热器及增压风机等采用单列配置方案，有利于机组长期安全、经济运行，具有较好的节能降耗效果。

因风机由双列配置改为单列，简化了工艺系统和复杂的控制逻辑，但相应增加了安全风险。因此控制策略需随设备的配置而做较大改变。本文针对锅炉引风机与增压风机采用单列配置后的串联运行控制方案进行研究。

2 引风机与增压风机运行工况分析

布连电厂烟气脱硫系统设有增压风机及其小旁路，并与引风机串联布置，详见烟气流程图1，两台风机在启动、运行中会对炉膛负压及其他烟风系统参数互相干扰，启动方案和运行方式的选择直接影响机组的安全、经济运行。为此需认真研究、统筹考虑引风机与增压风机的启动顺序和控制方案。

图1 引风机与增压风机烟气流程图

2.1 脱硫增压风机及烟气系统设计特点

（1）烟气系统无大旁路烟道；

（2）增压风机和引风机为串联单列配置；

（3）增压风机设有50%旁路烟道；

（4）无GGH系统，增设了烟气余热回收装置。

2.2 风机运行选择

按FGD运行条件要求，只有当FGD启动后才能进行炉膛吹扫和锅炉点火，在锅炉启动与运行时FGD装置必须处于正常运行工况，并且当FGD故障时触发MFT停炉信号，FGD装置成为锅炉烟道系统的重要组成部分。按以往设有脱硫增压风机的工程在引风机启动前，首先启动脱硫系统包括增压风机。布连电厂引风机与增压风机如何配合启动，何种运行情况能使风机效率较高，现分析如下：

（1）单台引风机运行情况

首先考虑启动引风机且采用增压风机小旁路烟道运行情况，此时减少了增压风机和烟气余热回收装置的烟道阻力，并且根据引风机容量配置及特性曲线（图2）可以看出，在小旁路运行工况下引风机能够满足机组带75%THA负荷的工况下，使机组安全运行。

图2 引风机特性曲线

表1 引风机、增压风机理论计算数据列表

从理论计算数据表（表1）中可以看出，当在75%THA工况下，引风机单独运行和引风机与增压风机串联运行方式比较，单引风机运行效率明显高于两台风机串联时各风机的运行效率，且轴功率明显减少。例如：机组在75%THA运行工况时，单引风机运行效率为87%，而两台风机串联运行时各自效率分别为74%和80%。

由于引风机单独运行带负荷能力可达到机组75%THA，所以当机组负荷小于75%THA时在未投入烟气余热回收装置情况，采用单引风机运行效率较高。

（2）启动增压风机运行情况

由于引风机与增压风机为串联方式，引风机无旁路烟道。增压风机启动时需要引风机开大动叶，当增压风机运行后，引风机无法再启动，因此本系统不具备先启增压风机条件，必须在引风机启动后，才可以启动增压风机。

（3）烟气余热回收装置对增压风机启动影响

为提高机组热回收效率，本工程在增压风机通道增加了烟气余热回收装置，用于回收部分烟气侧的热损耗。烟气余热回收装置的运行工况见下表2。

表2 烟气余热回收装置各工况性能数据表

烟气余热回收装置除对烟气增加一定阻力外，投入需满足入口凝结水温>70℃条件。而根据表2所列数据可知，当机组负荷上升到50%THA工况时，且在投入6号低加出口凝结水再循环的情况下，才能满足投运条件。即在<50%THA工况下不能投入增压风机及余热回收装置。

3 炉膛压力调节系统设计

对于风机串联运行系统，一般情况炉膛负压由引风机控制，以克服引风机前烟气阻力，增压风机控制其入口压力并主要克服风机之后脱硫系统和烟道阻力。这种控制方式易于实现，但是当出现烟气流量大幅变动工况时，由于炉膛负压和增压风机入口压力之间的耦合作用，串联控制方式容易产生振荡甚至对机组运行带来较大风险。为此采用炉膛压力由增压风机和引风机联合控制方式，将引风机动叶指令作为增压风机前馈信号加入控制系统，使增压风机和引风机同向调节，能有效克服两台风机之间的耦合作用[1]。

另外在炉膛压力调节回路除引入送风机指令前馈信号、磨煤机跳闸前馈及主燃料跳闸（MFT）负荷超驰控制外，增加了增压风机跳闸前馈信号，以减少增压风机跳闸对炉膛压力的影响。引风机和增压风机联合控制炉膛压力的控制系统示意图见图3。

4 单列辅机RUNBACK控制设计

当机组主要辅机故障跳闸造成机组实发功率受到限制时（协调控制系统在自动状态），为适应设备出力，协调控制系统强制将机组负荷减到尚在运行的辅机所能承受的负荷目标值。协调控制系统的该功能称为辅机故障减负荷（RUNBACK），简称RB。

4.1 辅机单列配置RB方案

布连电厂辅机采用单列配置，送风机、引风机和一次风机及锅炉给水泵汽轮机的RB将不存在，仅保留磨煤机跳闸RB功能。制粉系统配置按照直吹式制粉系统，每炉配6台磨煤机，5台运行，一台备用。因此，在“RB”联锁保护逻辑中分别考虑了3至5台磨煤机同时运行而1台磨煤机跳闸的“RB”工况。

图3 炉膛压力控制系统示意图

由于增压风机与引风机串联布置，并且增压风机设有旁路烟道，当增压风机停运时，通过引风机的出力和旁路烟道配合，机组可以在一定负荷下运行。因此，为避免增压风机事故跳闸触发MFT停炉的发生，布连电厂设计了增压风机跳闸RB功能。

增压风机跳闸RB时，目标负荷按引风机的最大安全出力给出，此时增压风机旁路门全开，延时一定时间后（增压风机允许的最大通流时间以内），增压风机入口门全关。根据引风机运行特性曲线及本文2.2中分析结论，引风机的最大安全出力计算负荷值可达75%。因此，当机组负荷≥70%THA时，增压风机事故跳闸触发RB控制系统，机组目标负荷值可定为75%THA。

4.2 增压风机RB试验及数据分析

根据布连电厂的试验报告，试验前设置参数：增压风机RB后目标负荷为P=660x70%=462MW取450MW为目标负荷值，负荷降速率为300MW/min。2月21日17点41分进行了增压风机RUNBACK试验。试验前机组的工况如下：

在协调控制方式下机组负荷：550MW；主汽压力：25.42MPa；给煤量：204.41t/h。17点46分41秒运行人员手动停掉增压风机，触发增压风机RB。机组由协调方式切换至机跟炉运行模式，锅炉主控切至手动；燃料主控在自动模式，减少给煤量至RB目标负荷对应的煤量；汽机侧按照滑压方式调节主汽压力。17点55分22秒机组实际负荷降至462.43MW，机组各设备运行平稳，各运行参数稳定，运行人员手动复位RB，增压风机RUNBACK试验结束，实际负荷稳定在462MW左右。

从表3数据中，我们可以看到在增压风机RB发生后，机组压力平稳下降，机组负荷也平稳下降至目标负荷附近，其他主要参数也始终在可控范围之内。

表3 增压风机RUNBACK工况机组主参数记录

5 结论

（1）本工程烟风系统应先启动引风机，引风机单独运行带负荷能力可达到机组75%THA，所以当机组负荷小于75%THA时且未投入烟气余热回收装置情况，不宜启用增压风机，单引风机运行效率较高可节省厂用电。

（2）增压风机切投工况点应以烟气余热回收装置具备投入条件为原则，当机组负荷大于50%THA工况时，可启动增压风机，投入余热回收装置，以提高机组运行效率。

（3）由于增压风机设有旁路烟道，当增压风机事故停运时，宜投入增压风机跳闸RB功能，机组目标负荷值可定为70%THA。

[1] 张永军, 陈波. 增压风机和引风机协调控制策略的应用[J]. 自动化博览, 2009 (11) .

[2] 陈刚, 李冰, 王超, 等. 660MW机组引风机的状态检修[J]. 动力工程, 2006, 26 (5) : 703-707．

[3] 龙辉, 钟明慧. 影响600MW机组湿法烟气脱硫装置厂用电率主要因素分析[J]. 中国电力, 2006, 39 (2) : 74-77．

[4] 赵军. 脱硫增压风机控制对炉膛负压的影响分析与控制优化[J]. 中国电力, 2008, 41 (2) : 37-40．

The Operation and Control of Single Induced Draft Fan and Booster Fan

Aiming to the single auxiliary equipment configuration system of BULIAN power plant, we consider the factor of waste heat recovery device operation and so on. We analysis the induced draft fan and booster fan’s start / stop order, as well as give the booster fan operation / resection optimum condition (load). Then, we set the booster fan RB control loop to achieve the purpose of energy saving and safety.

Power plant; Single auxiliary equipments configuration; Induced draft fan; Booster fan; Control

B

1003-0492(2014)01-0082-03

TP273

周世杰（1980-），男，河北石家庄人，本科，工程师，现从事火电厂热工自动化设计。

徐同社（1957-），男，河北石家庄人，本科，高级工程师，现从事火电厂热工自动化设计。