CCPP機(jī)組焦?fàn)t煤氣壓力低跳機(jī)原因分析及改進(jìn)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(jī)組焦?fàn)t煤氣壓力低跳機(jī)原因分析及改進(jìn)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(qū)電廠CCPP機(jī)組2008年投產(chǎn)以來，因焦?fàn)t煤氣壓力低多次引發(fā)機(jī)組跳閘保護(hù)動(dòng)作，通過對跳機(jī)故障原因進(jìn)行分析，提出了防范措施。

CCPP;焦?fàn)t煤氣;機(jī)組跳閘;措施

1 前言

馬鋼新區(qū)電廠選用日本三菱公司的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，簡稱CCPP，裝機(jī)容量153 MW。CCPP機(jī)組直接以馬鋼新區(qū)大量富余的高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣為原料來燃燒發(fā)電，不僅效率很高，還減少了煤氣放散對環(huán)境的污染。但是焦?fàn)t煤氣供給壓力控制部分經(jīng)常出現(xiàn)問題，造成焦?fàn)t煤氣壓力低跳機(jī)事故，不僅發(fā)電效益受到損失，也造成煤氣放散對環(huán)境的污染。針對煤氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，找出機(jī)組跳閘原因并提出防范措施，下面作簡要介紹。

2 CCPP機(jī)組煤氣系統(tǒng)運(yùn)行情況介紹

2.1 CCPP機(jī)組煤氣系統(tǒng)

高爐煤氣熱值較低不能滿足機(jī)組的啟動(dòng)，在燃機(jī)600 r/min高盤時(shí)，需要啟動(dòng)1臺(tái)焦?fàn)t煤氣COG風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)備用，將高熱值的焦?fàn)t煤氣混合到高爐煤氣中，使熱值提高到5250 kJ/m3,然后才能點(diǎn)火啟動(dòng)。CCPP機(jī)組煤氣系統(tǒng)圖詳見圖1,假如1#COG風(fēng)機(jī)開啟，2#COG風(fēng)機(jī)就處于備用狀態(tài)，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)其入口閥V103、出口閥V104、再循環(huán)閥V107,最終保證COG風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓力P2處于穩(wěn)定狀態(tài)，一旦P2壓力低至14 kPa時(shí)，CCPP機(jī)組立即跳閘。焦?fàn)t煤氣供應(yīng)閥V101和V102逐步打開后焦?fàn)t煤氣也就混合到了高爐煤氣中，也就實(shí)現(xiàn)了煤氣升熱值的過程。

2.2 焦?fàn)t煤氣壓力供給過程

COG風(fēng)機(jī)啟動(dòng)30 s后，COG風(fēng)機(jī)出口閥V104以33%/min速率逐漸開啟，30 s后入口閥V103也相應(yīng)開啟至30%～40%。整個(gè)過程COG再循環(huán)閥V107參與COG風(fēng)機(jī)出口壓力P1的自動(dòng)調(diào)節(jié)，維持壓力在19 kPa左右穩(wěn)定不變，從而保證焦?fàn)t煤氣供給壓力P2在14KPa以上。各閥門的自動(dòng)調(diào)節(jié)特性曲線見圖2。

在以上閥門正常切換且壓力維持穩(wěn)定后，開啟并調(diào)節(jié)COG流量調(diào)節(jié)閥V101、V102，焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣不斷混合，煤氣熱值上升至規(guī)定值，保證了機(jī)組的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 焦?fàn)t煤氣壓力低跳機(jī)的幾種情況

2.3.1 COG風(fēng)機(jī)異常跳閘

（1）COG風(fēng)機(jī)軸承超溫跳閘

COG風(fēng)機(jī)前后軸承溫度都設(shè)置了超過75℃風(fēng)機(jī)跳閘停運(yùn)，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(fēng)機(jī)跳閘，使焦?fàn)t煤氣供給壓力迅速下降引發(fā)機(jī)組跳閘。

（2）COG風(fēng)機(jī)重故障跳閘

圖1 CCPP機(jī)組煤氣系統(tǒng)圖

圖2 COG風(fēng)機(jī)入口閥、出口閥、再循環(huán)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)特性曲線

COG風(fēng)機(jī)電氣保護(hù)，防止故障出現(xiàn)后風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，損壞設(shè)備。

2.3.2 COG風(fēng)機(jī)進(jìn)出閥及循環(huán)閥控制異常

我廠COG風(fēng)機(jī)入口閥，出口閥和循環(huán)閥存在指令反饋跟蹤不一致現(xiàn)象，造成自動(dòng)調(diào)節(jié)異常，引發(fā)多次跳機(jī)事故。

2.3.3 COG風(fēng)機(jī)冗余切換故障

兩臺(tái)COG風(fēng)機(jī)的在線切換，入口閥、出口閥和循環(huán)閥全部處于自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，無法手動(dòng)干預(yù)，COG風(fēng)機(jī)切換過程很容易出現(xiàn)焦?fàn)t煤氣供給壓力低引發(fā)跳機(jī)。

3 COG壓力低跳機(jī)事故的解決方案

3.1 COG風(fēng)機(jī)軸承溫度防誤動(dòng)方案

3.1.1 為了防止溫度元件接線處松動(dòng)，采用焊接或者更換端子排，設(shè)備停運(yùn)時(shí)定期緊固。

3.1.2 針對溫度元件易氧化和松動(dòng)現(xiàn)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(diǎn)溫度予以排除，認(rèn)為是假信號(hào)不參與跳閘保護(hù)，但觸發(fā)報(bào)警，運(yùn)行確認(rèn)該溫度信號(hào)后才能恢復(fù)參與正常保護(hù)功能。

3.2 COG風(fēng)機(jī)重故障跳閘控制方案

設(shè)備停運(yùn)期間，對控制回路進(jìn)行試驗(yàn)檢查，對電氣保護(hù)輸出的重故障信號(hào)在電氣回路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了跳COG風(fēng)機(jī)功能，重故障信號(hào)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)送至CCPP控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)COG風(fēng)機(jī)跳閘可以取消，但對就地電氣重故障跳COG風(fēng)機(jī)功能機(jī)組停運(yùn)時(shí)要定期試驗(yàn)，對回路接線端子要定期緊固。

3.3 COG風(fēng)機(jī)進(jìn)出閥及循環(huán)閥控制異常解決方案

3.3.1 對閥門解體檢查發(fā)現(xiàn)有結(jié)焦卡澀現(xiàn)象，增加閥門蒸汽伴熱，減少結(jié)焦情況。

3.3.2 我廠采用的是美國進(jìn)口SNNA氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,對氣動(dòng)管路、減壓閥進(jìn)行檢查，消除漏氣或者通氣不暢隱患點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)氣源壓力0.4～0.8 MPa，將進(jìn)口氣壓由0.6 MPa提高到0.75 MPa，閥門動(dòng)作遲緩現(xiàn)象明顯得到改善。對定位器零滿度重新調(diào)整，提高閥門調(diào)節(jié)靈敏度，減少死區(qū)范圍。

3.3.3 COG出口壓力變送器由一臺(tái)變?yōu)槿_(tái)，采用三選二控制方案，減少因檢測信號(hào)故障使COG出口壓力自動(dòng)失靈，造成閥門誤動(dòng)。出口壓力自動(dòng)采用最基本單回路調(diào)節(jié)方式，優(yōu)化P、I調(diào)節(jié)參數(shù)。

3.3.4 COG供給壓力低至14 kPa直接觸發(fā)跳機(jī)，能否在壓力低至14 kPa以下，通過COG流量控制閥調(diào)節(jié)維持機(jī)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(fù)核算后，取消了原來的COG供給壓力低至14 kPa跳機(jī)保護(hù)，改用COG流量調(diào)節(jié)閥差壓△P低于3 kPa觸發(fā)跳機(jī)，有效防止了設(shè)備誤動(dòng)。針對上述方案，大修中將COG供給壓力原設(shè)計(jì)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(yīng)再增加2路COG流量調(diào)節(jié)閥差壓檢測，使COG流量調(diào)節(jié)閥差壓3選2參與保護(hù)，并修改相應(yīng)保護(hù)邏輯組態(tài)。

3.4 COG風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)異常跳閘和閥門控制異?，F(xiàn)象。

3.4.2 考慮到COG風(fēng)機(jī)控制過程全自動(dòng)，壓力控制異常時(shí)無法及時(shí)干預(yù)，與三菱公司多次溝通，建議在維持DCS操控面板投自動(dòng)的情況下，面板增加由自動(dòng)可切手動(dòng)功能。在異常情況下切手動(dòng)人工干預(yù)，等狀況穩(wěn)定后再切回自動(dòng)運(yùn)行。

3.4.3 上述的畫面和邏輯修改完成后，在線切換試驗(yàn)前期準(zhǔn)備如下。

（1）閥門活動(dòng)試驗(yàn)：詳見CCPP機(jī)組煤氣系統(tǒng)圖1，對2#COG風(fēng)機(jī)入口閥V203、出口閥V204及再循環(huán)閥V207進(jìn)行開關(guān)試驗(yàn)，確認(rèn)閥門開關(guān)狀態(tài)良好，無卡澀。試驗(yàn)記錄2#COG風(fēng)機(jī)入口閥、出口閥及再循環(huán)閥開關(guān)延后時(shí)間，開關(guān)時(shí)間。根據(jù)閥門開關(guān)延后時(shí)間，開關(guān)時(shí)間，確認(rèn)采用手動(dòng)或自動(dòng)切換。

（2）進(jìn)行N2放散：關(guān)閉2#COG風(fēng)機(jī)入口閥、出口閥和再循環(huán)閥。關(guān)閉2#COG風(fēng)機(jī)出口閥V204前面的2個(gè)出口電動(dòng)門，再將就地出口眼睛閥切換至關(guān)閉狀態(tài)。打開眼睛閥前電動(dòng)門，打開眼睛閥前放散閥。打開2#COG風(fēng)機(jī)入口閥、出口閥及再循環(huán)閥，進(jìn)行N2放散。N2放散檢驗(yàn)合格，關(guān)閉放散閥。關(guān)閉2#COG風(fēng)機(jī)入口閥、出口閥及再循環(huán)閥。關(guān)閉2#COG風(fēng)機(jī)出口閥V204前面的2個(gè)出口電動(dòng)門，切換出口眼睛閥至打開狀態(tài)，再打開2#COG風(fēng)機(jī)出口閥V204前面的2個(gè)出口電動(dòng)門。

（3）事故預(yù)想：預(yù)先對啟動(dòng)蒸汽管道進(jìn)行暖管，一旦跳機(jī)，冷卻2 h后，再次啟動(dòng)。

（4）負(fù)荷調(diào)整：機(jī)組降負(fù)荷至50 MW。切換前，調(diào)度加強(qiáng)與外界的聯(lián)系。切換中嚴(yán)密監(jiān)視熱值波動(dòng)。

3.4.4 具體的在線自動(dòng)切換試驗(yàn)。

（1）1#COG風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行。

（2）關(guān)閉2#COG入口閥、出口閥及再循環(huán)閥。從DCS畫面點(diǎn)擊“COG風(fēng)機(jī)選擇”，選擇“2#COG風(fēng)機(jī)”，點(diǎn)擊“確認(rèn)”，再點(diǎn)擊自動(dòng)切換。

(3)詳見圖1，2#COG風(fēng)機(jī)自動(dòng)開啟，入口閥V203自動(dòng)開至10%，同時(shí)再循環(huán)門V207自動(dòng)打開維持壓力平衡。逐步開啟出口閥V204,同時(shí)1#COG風(fēng)機(jī)出口閥V104自動(dòng)逐步關(guān)閉，再循環(huán)閥V107和V207自動(dòng)維持COG風(fēng)機(jī)出口壓力P1在19 kPa左右。1#COG風(fēng)機(jī)出口閥全部關(guān)閉后停1#COG風(fēng)機(jī)，自動(dòng)切換完成。

(4）如果自動(dòng)切換失敗，重新再來一次切換，出現(xiàn)壓力失控時(shí)，將相應(yīng)閥門自動(dòng)切至手動(dòng)調(diào)節(jié)，待壓力穩(wěn)定后再切回自動(dòng)繼續(xù)閥門切換全過程。

3.4.5 具體的在線手動(dòng)切換試驗(yàn)。

（1）1#COG風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行。

（2）關(guān)閉2#COG風(fēng)機(jī)入口閥V203、出口閥V204及再循環(huán)閥V207。

(3)將2#COG風(fēng)機(jī)切手動(dòng)并開啟,逐步開2#COG風(fēng)機(jī)入口閥V203，至10%

(4)開啟再循環(huán)閥V207，調(diào)整COG風(fēng)機(jī)出口壓力P1至19 kPa。

（4）逐步開啟2#COG風(fēng)機(jī)出口閥V204，逐步關(guān)閉1#COG風(fēng)機(jī)出口閥V104，利用再循環(huán)閥V107、V207調(diào)整COG風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)出口閥V104全部關(guān)閉后，停1#COG風(fēng)機(jī)，切換完成。

4 結(jié)語

通過對控制對象的各方面的分析和相應(yīng)改造，并經(jīng)過COG風(fēng)機(jī)的在線手動(dòng)和自動(dòng)切換試驗(yàn)，都獲得了成功。焦?fàn)t煤氣壓力低跳機(jī)現(xiàn)象得到了很好的控制，而且在COG風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，風(fēng)機(jī)的順利切換，保證了不停機(jī)的情況下設(shè)備能夠得到輪換檢修，為機(jī)組的安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行提供了有力的保證。

[1]羅武龍，王琴.三菱燃?xì)廨啓C(jī)介紹[C]//2008年全國冶金熱電專業(yè)年會(huì)論文集.2008年.

[2]羅國平.三菱M701F燃?xì)廨啓C(jī)燃燒控制技術(shù)分析[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)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(yè)于東北大學(xué)秦皇島分校測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科畢業(yè)，學(xué)士學(xué)位，工程師，現(xiàn)主要從事自備熱電廠設(shè)備維護(hù)管理工作。