摘要：
迄今为止，国内外已开发了数百种FGD技术，如循环流化床(CFB)脱硫、石灰石一石膏湿法烟气脱硫、旋转喷雾干燥法脱硫、电子束烟气脱硫、海水洗涤脱硫、双碱法洗涤脱硫等。其中，湿法石灰石一石膏FGD技术最为成熟、可靠且应用最为广泛，约占世界上投入运行的FGD系统的85%。近年来，我国各大型燃煤发电厂已经投运、正在建设或计划建设的FGD系统也都以石灰石一石膏FGD工艺为主。因此，本文针对湿法石灰石一石膏FGD系统增压风机入口导叶自动控制系统调整不当引起的机组引风机失速和负荷振荡，以及原烟气/净烟气挡板故障关闭时严重影响炉膛负压并冲击尾部烟道设备等问题，对FGD系统主要自动保护控制逻辑进行优化。
一、存在问题
1.1FGD增压风机导叶控制
FGD系统在实际运行过程中其增压风机入口导叶因安装在脱硫烟道上而直接影响机组的安全运行。同时，因增压风机入口导叶自动控制效果不佳，很多电厂采用手动调节方式，当机组突然升负荷时若未及时调节增压风机导叶，就会造成其入口憋压，使引风机挡板开度过大甚至失速，导致炉膛负压大幅波动，机组负荷不稳定，危及炉膛安全运行。
2009年3月28日6:26:36时，某台机组根据自动发电(AGC)指令升负荷，当时负荷升至200.77MW,2台引风机挡板开度分别为32.39%和51.74%,炉膛负压为59.76Pa，增压风机入口压力为一38.83Pa，增压风机导叶开度为44.74%,FGD系统旁路挡板为全关闭状态。6:27:00随着引风机挡板开度逐渐增大，增压风机入口压力上升。6:39:00机组负荷升至249.09MW,2台引风机挡板开度分别为46.79肠和65.84%，炉膛负压升至179.46Pa，增压风机导叶开度未变(手动控制方式)，增压风机入口压力1007.29Pa，该压力变送器超量程(测点压力量程为士1000Pa)显示值为1025.25，实际压力未知。G:48:48机组负荷升至270.49Mw,2台引风机挡板开度分别为57.06%和78.06%，炉膛负压上升至394.3Pa，增压风机导叶开度未变(手动控制方式)，增压风机入口压力回落至829.62Pa。6:49:12机组负荷升至270.73MW,2台引风机挡板开度分别为59.n%和78.02%,炉膛负压最高值为627.19Pa，增压风机导叶开度未变(手动控制方式)，增压风机入口压力为836.84Pa。6:50:36机组负荷升至276.28MW开始振荡，此时2台引风机挡板开度分别为59.n%和78.02%，炉膛负压为551.45Pa，增压风机导叶开度未变(手动控制方式)，增压风机入口压力为838.48Pa。6:56:12增压风机导叶开度手动调整为46.65%，机组负荷为261.19MW,2台引风机挡板开度分别为56.85%和86.16写，炉膛负压为315.31Pa，增压风机入口压力为325.91Pa。7:00:36增压风机导叶开度手动调整至58.58%，机组负荷为261.97MW,2台引风机挡板开度分别为46.54%和65.98%，炉膛负压降至最低值为-868.55Pa，增压风机入口压力为-162.28Pa。之后，随着引风机与增压风机的配合调整，机组负荷、炉膛负压、增压风机入口压力等参数经几次波动后逐渐平稳。
由上述可知，该机组升负荷时，引风机挡板开度随负荷上升逐渐增大，炉膛负压、增压风机入口压力也逐渐上升。此时，FGD系统(增压风机入口导叶为手动控制方式)未做相应调整，仅是继续增大引风机挡板开度。AGC升负荷指令发出13min后增压风机入口压力测点达到满量程，随后引风机失速，并引起负荷振荡，直到手动调整增压风机入口导叶开度后机组运行工况才趋于稳定。
1.2FGD主保护控制系统
FGD主保护控制逻辑的触发条件可以分为由恶劣工况或非烟道设备故障(吸收塔浆液循环泵全停、增压风机入口原烟气温度过高、增压风机入口原烟气含尘浓度过高、锅炉投油等)引起的烟道正常切换和由烟道上设备故障(增压风机跳闸、原烟气挡板关闭、净烟气挡板关闭)引起的烟道紧急切换2类。在FGD系统调试、运行过程中发现，烟道正常切换时，相关参数较稳定，对FGD系统及机组正常运行无影响。但是，在设备故障情况下烟道紧急切换时相关参数波动很大，对机组正常运行有较大影响，特别是原烟气挡板关闭或净烟气挡板关闭时虽然控制系统会触发FGD保护动作，但是在关闭过程中会造成锅炉尾部烟道压力骤升，甚至是短时间内烟道完全封闭，严重危及机组及FGD设备的安全运行。
某机组FGD保护控制逻辑在净烟气挡板关闭后延时35触发FGD主保护动作，快速开启旁路挡板。2009年6月24日16:42:35时，FGD净烟气挡板开始关闭，此时机组负荷为169.87MW,2台引风机挡板开度分别为35.42%和39.48%，炉膛负压为18.31Pa，增压风机入口压力-113.2Pa，旁路挡板为全关闭状态。16:42:43增压风机入口压力开始大幅上升，16:42:47净烟气挡板关闭，尾部通道完全封闭，增压风机入口压力骤升至902.35Pa，该压力变送器超量程(测点压力量程为士1000Pa)显示值为1099.9，实际压力未知。此时，炉膛负压无明显变化，延时35后FGD保护动作，旁路挡板快速打开，但炉膛负压已经骤升。16:42:56炉膛负压达到最高值462Pa，增压风机入口压力开始回落，此时压力为868.94Pa。16:43:04旁路挡板打开到位，炉膛负压降至120.8Pa，增压风机入口压力降至105.74Pa。在此期间，机组负荷及引风机挡板开度基本没变，机组保持在低负荷运行，炉膛负压波动约450Pa，增压风机附近部分管道设施被冲开。由上述可知，机组在低负荷(170MW)工况下运行，该保护功能虽然使机组免于停机，但由于尾部烟道的短时封闭，造成炉膛负压突升，FGD系统烟气管道压力严重超限，甚至冲开了部分设施。如果机组处于高负荷状态，烟气流量将更大，炉膛负压也将上升的更快更高，烟道封闭造成的后果也将更加严重。另外，该机组FGD净烟气挡板关闭行程仅135,且刚开始关闭时，无论炉膛负压还是增压风机入口烟气压力变化均不明显。当增压风机入口压力骤升时，净烟气挡板已基本关闭(2S后挡板全关)，增压风机入口压力升至902.35Pa仅25，炉膛负压升至462Pa仅75。此时，只能依靠主保护动作来保护主要设备的安全。
二、FGD系统自动保护控制逻辑优化
将增压风机入口烟气压力(三取中)作为被调量，将引风机挡板开度信号进行处理后作为前馈，通过比例积分调节器组成恒值复合控制系统对增压风机入口烟气压力进行调节;为了达到既能有效保护设备，又能尽量避免保护误动，将原烟气挡板的控制逻辑优化为：当FGD系统运行时，原烟气挡板全开信号消失且增压风机入口烟气压力大于A或小于B(根据压力测点安装位置和实际试验确定A、B值及其正负)与原烟气挡板全关信号相“或”构成触发FGD主保护的信号。将原净烟气挡板控制逻辑优化为：在FGD系统运行时，用净烟气挡板开信号消失35的条件触发开启旁路挡板，用净烟气挡板全关信号触发FGD主保护动作信号。如果允许，还可以调整执行机构适当延长净烟气挡板关闭行程，并在净烟气挡板前增加一个压力测点，通过该压力的变化来判断净烟气挡板是否未关闭，并以此为条件触发FGD主保护动作逻辑。
三、应用实例
将优化后的FGD系统自动保护控制策略用于某电厂2X310MW机组，机组均配有FGD系统，一炉一塔方式配置，增压风机在引风机后方，无烟气一烟气加热器(GGH)。FGD控制系统采用上海新华控制工程有限公司制造的XDPS一400DCS。
2009年8月20日17:18:303号机组开始升负荷。机组初始负荷为271.2MW左右，炉膛负压在24.7Pa左右，A引风机挡板开度为70.75%,B引风机挡板开度为67.42%，增压风机入口烟气压力为23.28Pa(设定值为29.75Pa)，旁路挡板关闭。增压风机入口导叶为自动控制方式，其开度为79.71%，由AGC指令升负荷，最高达到308.9MW,17:24:30左右实际功率达到了稳定，变负荷速率为6MW/min，变化时间约6min，然后机组维持稳定运行。整个调节过程中，增压风机入口压力设定值为29.75Pa，无变化，被调量出现最大动态偏差为39.15Pa，最大静态偏差为30.6Pa，调节过程极短，炉膛负压波动较小，能够很好地配合机组升负荷。
2009年6月24日16:19:47，进行原烟气挡板关闭试验。4号机组负荷为174.65MW，炉膛负压为-31.13Pa,A引风机挡板开度为39.05%,B引风机挡板开度39.48%，增压风机入口烟气压力为-87.28Pa，旁路挡板关闭。解除DCS中对原烟气挡板禁止操作保护逻辑，通过DCS手动强制发出关闭原烟气挡板指令。在原烟气挡板关闭行程中，除增压风机入口烟气压力之外，其余主要参数均没有明显变化。16:20:33可能投入外接滤油设备进行连续去颗粒物滤油，并监督滤油设备的效果，及时更换滤芯;使用的旁路再生装置应具备降低酸值、提高电阻率、减少沉淀物和颗粒污染以及吸收水分等功能，以延缓抗燃油的老化速度;在遇机组停机检修时，应尽可能对抗燃油系统进行彻底清理和冲洗。
