超超臨界機組FSSS系統(tǒng)微油點火邏輯的改進

錢慶生

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇 南京 211102）

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，電力需求與能源供應之間的矛盾日益凸現(xiàn)，能源供應緊張已經(jīng)成為電力生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的瓶頸。采用高效率、低能耗的大型超臨界乃至超超臨界機組已經(jīng)在電力行業(yè)形成共識，并得到國家的大力支持。我國是一個石油進口大國，目前國際油價起伏不定,節(jié)約點火用油具有非常重要的意義。隨著微油點火技術的發(fā)展和推廣，將大大降低電站鍋爐點火用油量，對發(fā)電廠來說，具有可觀的經(jīng)濟效益。現(xiàn)以望亭發(fā)電廠3號機組為例，介紹其FSSS系統(tǒng)的特點及在微油點火技術應用中出現(xiàn)的問題的處理與優(yōu)化方法。

1 660 MW超超臨界機組FSSS系統(tǒng)的特點

1.1 FSSS相關設備概述

華電望亭發(fā)電廠3號機組鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的首臺660 MW超超臨界鍋爐，型號為SG-2024/26.15-M621，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、Π型露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構。燃燒器分6層布置，每層4只，共24只。每只燃燒器配有1套點火設備，包括油槍、點火槍、油角閥、吹掃閥各1支。

鍋爐裝設6套制粉系統(tǒng)，每套制粉系統(tǒng)由1臺磨煤機和1臺給煤機組成。磨煤機采用HP碗式中速磨，給煤機系電子稱重式給煤機，并在鍋爐底層配置了XSQ型雙強少油點火系統(tǒng)。

1.2 FSSS系統(tǒng)構成

FSSS系統(tǒng)是鍋爐側(cè)最重要的熱工保護系統(tǒng)，主要由鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)BMS和爐膛安全系統(tǒng)FSS組成，采用OVATION分散控制系統(tǒng)。

1.3 控制對象

FSSS系統(tǒng)的控制對象主要有：6臺磨煤機和給煤機、2臺一次風機、燃油總閥、點火油泄漏試驗閥、啟動油快關閥、2臺回油閥、24套點火槍設備、微油點火系統(tǒng)、2只密封風機、2臺火檢冷卻風機，并能跳閘其系統(tǒng)以外的設備，如：汽輪機、小汽機、電除塵和脫硫系統(tǒng)等。由此可見，F(xiàn)SSS系統(tǒng)是一個直接影響全廠運行安全的保護系統(tǒng)。

1.4 主要功能

FSSS系統(tǒng)在鍋爐存在較大運行安全問題時，及時跳閘鍋爐設備，并正確動作相關系統(tǒng)設備，以保證人身及設備安全。主要有以下功能：

(1) 鍋爐啟動前的燃油泄漏試驗；

(2) 爐膛吹掃；

(3) MFT保護聯(lián)鎖功能；

(4) OFT保護聯(lián)鎖功能；

(5) 保護動作相關系統(tǒng)(如汽機、脫硫系統(tǒng)等)；

(6) 火焰監(jiān)視及報警。

1.5 MFT邏輯構成

鍋爐主燃料跳閘(MFT)是全廠最重要的熱控保護之一，下面任一條件發(fā)生時，觸發(fā)MFT動作：

(1) 機組負荷>120 MW且汽機跳閘；

(2) 2臺送風機全停；

(3) 2臺引風機全停；

(4) 2臺空預器全停；

(5) 爐膛壓力高二值 (延時3 s）；

(6) 爐膛壓力低二值 (延時3 s）；

(7) 總風量<30%(延時3 s）；

(8) 2臺冷卻風機均停(延時10 s）；

(9) 爐膛冷卻風壓力低低(延時10 s）；

(10) 全爐膛無火；

(11) 全燃料喪失；

(12) 有任一煤層投運且油槍都未投運時，2臺一次風機均停；

(13) 主蒸汽壓力過高(延時3 s）；

(14) 省煤器進口流量低(延時20 s）；

(15) 省煤器進口流量低低(延時3 s）；

(16) 3臺給水泵均停(延時3 s）；

(17) 再熱器遮斷；

(18) 操作臺手動跳閘；

(19) FSSS保護柜電源消失。

2 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及對策

為減少鍋爐啟動點火燃油消耗量，在鍋爐底層配置了XSQ型雙強少油點火系統(tǒng)。由于啟動方式的改變，原先針對燃油點火的FSSS控制邏輯在細節(jié)上不再適應生產(chǎn)的要求，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，下面詳細介紹這些問題及其改進方法。

2.1 “全燃料喪失”邏輯改進

MFT觸發(fā)條件之一“全燃料喪失”的邏輯內(nèi)容為：當鍋爐某煤(油)層已運行后，若所有磨煤機停止且燃油中斷，即發(fā)生全燃料喪失。之所以有“當鍋爐某煤(油)層已運行后”這一條件，是考慮到鍋爐啟動前設備的停止狀態(tài)，避免邏輯死循環(huán)，以及鍋爐未運行前，防止啟動初期設備故障觸發(fā)MFT，造成很多相關設備的保護動作，拖延啟動時間。詳細邏輯見圖1，其中：

“某油層已運行”指該層油層中油槍已投入，對應油閥已打開，并且有相應火檢。

“某煤層已運行”指該煤層磨煤機和給煤機均運行，且任意3個火檢有火。

(1) 問題：鍋爐冷態(tài)啟動時，采用微油點火系統(tǒng)進行點火，啟動底層磨煤機和給煤機。由于啟動初期磨煤機進口一次風溫不高，煤粉未能得到很好干燥加熱，因此，在點火一段時間后，無法檢測到火焰，磨煤機因無火跳閘。根據(jù)前面的判據(jù)，雖然磨煤機和給煤機均運行，但是因為一直沒有火檢，因此不能構成“當鍋爐某煤(油)層已運行后”這一條件，也就沒法觸發(fā)MFT動作。但是，磨煤機和給煤機已經(jīng)運行了一段時間，有大量的未充分燃燒的煤粉進入爐膛內(nèi)，為防止發(fā)生爆燃，應該觸發(fā)MFT動作，然后進行爐膛吹掃后，方可再次點火。出現(xiàn)這一問題的原因是，以往在鍋爐冷態(tài)啟動時，均是先啟動油層再啟動煤層，由油層為煤層提供點火能量，而未考慮到微油點火這一特殊情況。

(2) 改進：這個問題的關鍵在于“某煤層已運行”這個判據(jù)不適應目前的運行要求，在微油點火時可直接投粉運行，因此，將“磨煤機和給煤機均運行，且火檢正常”改為“磨煤機和給煤機均運行”，無需進行火檢判斷。這樣，如果鍋爐冷態(tài)啟動時，不管有無火檢，一旦磨煤機均跳閘就觸發(fā)MFT，強制進行吹掃，保證了鍋爐運行的安全。當進行常規(guī)性鍋爐啟動，油層先點火時，該邏輯同樣適用。

2.2 “全爐膛無火”邏輯改進

MFT觸發(fā)條件之一“全爐膛無火”的邏輯內(nèi)容為：當鍋爐某煤(油)層已運行后，若所有煤(油)層火檢均消失，即發(fā)生全爐膛無火。其中：

“某煤(油)層已運行”邏輯同上；

“油層火檢均消失”指該油層燃燒器有3個或3個以上燃燒器失去火檢或?qū)徒情y未開；

“煤層火檢均消失”指該煤層燃燒器有2個或2個以上燃燒器失去火檢或?qū)ッ簷C停止。

(1) 問題：通常鍋爐冷態(tài)啟動時，先進行油層點火，然后再啟動煤層。在微油點火系統(tǒng)進行點火時，直接啟動煤層，利用微油燃燒器提供點火能量。最初點火時，由于鍋爐系統(tǒng)處于冷態(tài)，環(huán)境溫度較低，燃燒器出口火焰強度較弱，火檢信號不夠穩(wěn)定，容易產(chǎn)生波動。所以，當磨煤機和給煤機均運行后，一旦同時檢測到3個火檢信號，“煤層已運行”條件即滿足。由于火檢信號晃動，隨時可能有2個火檢同時消失，這樣就觸發(fā)了MFT。出現(xiàn)這一問題的原因是，以往先進行油層點火時，油槍容易著火，且火焰比較穩(wěn)定，雖然剛開始偶爾也會出現(xiàn)熄火，但是總體上還是能夠順利啟動的。

(2) 改進：進行了一定的試驗后，發(fā)現(xiàn)點火60 s后火檢便趨于穩(wěn)定，因此，在微油點火時增加延時60 s再進行煤層失去火焰的判斷?？紤]到防止這期間微油系統(tǒng)出現(xiàn)異常，不能正常提供點火能量，可判斷若10 s內(nèi)煤層持續(xù)無火立即觸發(fā)“全爐膛無火”，具體邏輯見圖2。這樣，既保證了鍋爐運行安全，又避免了點火期間鍋爐頻繁跳閘與啟動。

2.3 “爐膛吹掃”邏輯的改進

原“爐膛吹掃”條件中包含“所有火檢探頭均探測不到火焰”。由于微油燃燒器工作時是不允許吹掃的，因此將原條件改為“所有火檢探頭均探測不到火焰且所有微油設備停止運行”。

2.4 制粉系統(tǒng)保護邏輯改進

(1) 當微油燃燒器有2個或2個以上不能正常工作時，由于不能保證有充足的點火能量，因此應立即跳閘磨煤機，快關所有出口門。即在原磨煤機急停保護邏輯中加上“在微油模式下，2/4微油燃燒器停運，跳閘磨煤機”，以及時保護鍋爐安全。

(2) 考慮到在微油點火方式下啟動與底層磨煤機(A磨煤機)臨近的磨煤機(B磨煤機)的情況，將原FAT設計中磨煤機啟動條件中“對應油層已投運且負荷>20%或負荷>50%”條件，改為對于B磨煤機，或者滿足上述條件或者滿足“微油模式下A磨煤機運行且煤量大于35 t/h”。這樣在微油繼續(xù)工作且煤量大于35 t/h的前提下，鍋爐能夠為相鄰的B層提供足夠的點火能量。

3 結(jié)束語

目前，微油點火系統(tǒng)已經(jīng)在全國很多600 MW及以上大型機組中使用，其運行特點和控制方法正在逐漸為人們所掌握，如何使其更加安全、高效地為電力生產(chǎn)服務，是值得深入研究的課題。本文基于望亭發(fā)電廠3號機組的調(diào)試工作，為控制微油點火系統(tǒng)提供一些思路，供大家參考。

1 史章峰, 吳恒運, 王曉勇, 等. 國產(chǎn)600 MW超臨界壓力鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試與改進. 熱力發(fā)電, 2005(12)

2 劉紅軍. 淺談爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題. 華北電力技術,2000(6)

3 汪祖鑫. 超臨界壓力600 MW機組的啟動和運行[M]. 北京: 中國電力出版社, l996

4 于仁達. 超臨界機組控制技術及發(fā)展[J]. 熱能動力工程,2001(3)

5 黃文鋒. 鍋爐微油點火和超低負荷穩(wěn)燃技術的應用[J]. 設備管理與維修, 2008(5)

6 李秋白, 馬坤祥, 池作和. 微油冷爐點火技術在雙爐膛煤粉爐上的應用[J]. 熱力發(fā)電, 2008(7)

7 林文孚. 單元機組自動控制技術[M]. 北京: 中國電力出版社, 2004

8 Jean-Luc Beduneaua, Bonggyu Kimb, Laurent Zimmerc et al. Measurements of minimum ignition energy in premixed laminar methane Pair flow by using laser induced spark.Combustion and Flame , 2003(132): 653-665.

9 姜 烈, 董 芃. 小油量氣化燃燒直接點燃煤粉技術的研究應用[J]. 電站系統(tǒng)工程, 2006,22(6)

10 王志飛, 劉為民，方 磊，等. 氣化微油點火技術在600 MW四角切圓燃燒鍋爐上的應用. 浙江電力,2007, 26(4)