超超臨界機(jī)組燃料-給水交叉限制下限動作原因分析及處理

邵長暖

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

超超臨界機(jī)組燃料-給水交叉限制下限動作原因分析及處理

邵長暖

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州 261441）

直流鍋爐對燃料與給水、燃料與風(fēng)量的比例有嚴(yán)格的要求，在控制邏輯中會增加交叉限制回路，防止機(jī)組主、再熱蒸汽溫度大幅變化或燃燒不穩(wěn)。介紹了控制邏輯中交叉限制的作用，分析了燃料-給水交叉限制下限動作的原因，提出了在控制邏輯中采用BTU回路進(jìn)行總?cè)剂狭康男拚?，將啟、停磨煤機(jī)的容量風(fēng)量延時、逐步計(jì)入燃料量等優(yōu)化措施。

直流鍋爐；燃料；給水；控制邏輯；交叉限制；優(yōu)化

1 機(jī)組鍋爐概況

華電萊州發(fā)電有限公司鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG3000／26.15-Ⅱ1型高效超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊Π型結(jié)構(gòu)。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，配6臺中速輥式磨煤機(jī)。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1（表中：BMCR為鍋爐最大蒸發(fā)量；BRL為鍋爐額定負(fù)荷）。

表1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)方式為：采用合理的燃料與給水比以及兩級噴水減溫來控制過熱蒸汽溫度；利用鍋爐尾部煙道出口煙氣擋板來調(diào)整再熱蒸汽溫度，且在低溫再熱器至高溫再熱器間連接管道上設(shè)有事故噴水，以備緊急事故工況、擾動工況或其他非穩(wěn)定工況時投用。過熱蒸汽溫度在35%～100% BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定在額定值，控制實(shí)際值與額定值偏差在±5℃之內(nèi)；再熱蒸汽溫度在50%～100%BMCR負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定在額定值，控制實(shí)際值與額定值偏差在±5℃之內(nèi)。超超臨界鍋爐控制系統(tǒng)主要包括給水、燃料、空氣和其他系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)視和修正。

2 機(jī)組控制邏輯中交叉限制簡介

直流鍋爐對燃料與給水、燃料與風(fēng)量的比例有著嚴(yán)格的要求，一旦燃料與給水或燃料與風(fēng)量比例失調(diào)，將導(dǎo)致鍋爐主、再熱蒸汽溫度大幅變化或燃燒不穩(wěn)，甚至?xí)斐慑仩t嚴(yán)重超溫爆管、水沖擊或爐膛爆炸事故。為了確保機(jī)組在自動控制下的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，華電萊州發(fā)電有限公司在控制邏輯中優(yōu)化了交叉限制回路，保證鍋爐輸入量的變化不會超出預(yù)定的比例。

2.1 交叉限制概要

（1）燃料-給水：當(dāng)機(jī)組燃料量下降時，鍋爐給水量應(yīng)跟隨燃料量下降，保證燃料量與給水量相匹配，防止主蒸汽溫度下降；當(dāng)機(jī)組燃料量增加時，給水量隨之增加，避免水少煤多，防止主蒸汽溫度上升。

（2）給水-燃料：當(dāng)機(jī)組給水量下降時，燃料量應(yīng)跟隨給水量下降，保證給水量與燃料量相匹配，防止主蒸汽溫度上升。

（3）風(fēng)-燃料：當(dāng)鍋爐總風(fēng)量降低時，燃料量應(yīng)隨之降低，保證充足氧量，避免燃燒不穩(wěn)定，或因過?？諝饴式档彤a(chǎn)生黑煙。

（4）燃料-風(fēng)：當(dāng)機(jī)組燃料量增加時，鍋爐總風(fēng)量應(yīng)隨之增加，保證燃燒所需的氧量。

增加燃料量就必須增加給水量和風(fēng)量，使鍋爐保持平衡，以防止鍋爐受熱面壁溫超限；減少風(fēng)量就必須減少燃料量，以防止燃燒不穩(wěn)定。

2.2 交叉限制的主要作用

（1）燃料-給水交叉限制上限動作的作用：防止給水流量過大，汽溫大幅降低。當(dāng)計(jì)算燃料量對應(yīng)的給水流量加上預(yù)定值（700 t／h）大于鍋爐主控決定的給水流量時，交叉限制動作。

（2）燃料-給水交叉限制下限動作的作用：防止給水流量過少，汽溫大幅升高。當(dāng)鍋爐主控對應(yīng)的給水流量減去預(yù)定值（700 t／h）小于總?cè)剂狭繘Q定的給水流量時，交叉限制動作。

（3）風(fēng)量-燃料交叉限制動作的作用：防止總風(fēng)量過少，造成缺氧燃燒。當(dāng)計(jì)算燃料量大于總風(fēng)量決定的燃料量與預(yù)定值（160 t／h）之和時，交叉限制動作。

3 燃料-給水交叉限制下限動作的原因

華電萊州發(fā)電有限公司百萬千瓦機(jī)組自投產(chǎn)以來，多次發(fā)生燃料-給水交叉限制動作且全部表現(xiàn)為燃料-給水交叉限制下限動作，也就是說燃料量過大，給水下限動作，給水流量在自動方式下不能下調(diào)。造成燃料-給水交叉限制下限動作的主要原因是實(shí)際入爐煤種與鍋爐設(shè)計(jì)煤種差別過大，煤質(zhì)較差時，燃料給水交叉限制下限動作更是經(jīng)常發(fā)生。表2為鍋爐設(shè)計(jì)煤種與實(shí)際入爐煤種參數(shù)對比。

表2 設(shè)計(jì)煤種與入爐煤種參數(shù)對比

總?cè)剂狭繛樗羞\(yùn)行磨煤機(jī)的實(shí)際容量風(fēng)量折算后的煤量之和，計(jì)算燃料量為所有運(yùn)行磨煤機(jī)邏輯回路中設(shè)計(jì)的正常容量風(fēng)量折算后的煤量之和。煤質(zhì)變差后，一方面由于實(shí)際煤種低位發(fā)熱量降低，造成實(shí)際鍋爐燃料消耗量過大；另一方面，由于煤質(zhì)變差，燃料灰分、水分增加，特別是燃料中摻雜了許多難以磨制的雜物，磨煤機(jī)若要保證一定的出力，勢必會增加容量風(fēng)量。這兩方面綜合，造成機(jī)組實(shí)際容量風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于邏輯回路中設(shè)計(jì)的正常容量風(fēng)量，即總?cè)剂狭恳笥谡Ｓ?jì)算燃料量，若達(dá)到燃料給水交叉限制下限動作值，燃料給水交叉限制下限動作。特別是在啟、停磨煤機(jī)的過程中，由于磨煤機(jī)還沒有達(dá)到正常出力，但容量風(fēng)量已計(jì)入燃料量中，更會導(dǎo)致燃料給水交叉限制下限動作的發(fā)生。

4 應(yīng)對措施

燃料-給水交叉限制下限動作后，若不及時進(jìn)行干預(yù)，鍋爐主、再熱蒸汽溫度會急劇下降，輕則導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低，重則造成機(jī)組因主蒸汽溫度低而跳閘甚至水沖擊事故。為防止燃料-給水交叉限制下限動作，采取了以下應(yīng)對措施。

（1）在控制邏輯中設(shè)置了任何一個交叉限制動作，分散控制系統(tǒng)（DCS）便立即發(fā)出報警的邏輯，提醒運(yùn)行人員及時進(jìn)行操作調(diào)整。

（2）在控制邏輯中采用了BTU回路進(jìn)行總?cè)剂狭康男拚?。BTU回路是對總?cè)剂狭窟M(jìn)行熱量修正的回路，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化或燃料量偏差過大時對燃料量進(jìn)行修正。BTU修正回路的輸入值范圍為0～100，當(dāng)輸入為50時表示沒有進(jìn)行熱量修正。當(dāng)煤質(zhì)較差或其他原因引起總?cè)剂狭科髸r，BTU會根據(jù)水燃比的輸出自動校正總?cè)剂狭?，運(yùn)行人員也可以根據(jù)情況手動進(jìn)行校正。當(dāng)從50輸入向下調(diào)整減小時，總?cè)剂狭繒詣酉驕p小的方向校正；反之，當(dāng)從50輸入增大時，總?cè)剂狭繒蛟龃蟮姆较蛐Ｕ?。BTU修正回路的計(jì)算公式為

式中：Y為校正后的總?cè)剂狭?；X為BTU輸入值，0～100；A為當(dāng)前總?cè)剂狭俊?/p>

（3）鍋爐總?cè)剂狭繉?shí)際為各臺磨煤機(jī)容量風(fēng)量的折算之和，在啟、停磨煤機(jī)時，磨煤機(jī)還沒有達(dá)到正常出力，但風(fēng)量已計(jì)入燃料量中，可能會導(dǎo)致燃料-給水交叉限制下限動作發(fā)生。因此，華電萊州發(fā)電有限公司在邏輯控制回路中采用了將啟、停磨煤機(jī)的容量風(fēng)量延時、逐步計(jì)入燃料量的方法，并逐步進(jìn)行完善，使啟、停磨煤機(jī)各階段的計(jì)算燃料量與實(shí)際出力相吻合，有效預(yù)防了啟、停磨煤機(jī)時燃料-給水交叉限制下限動作的發(fā)生。

（4）在確定實(shí)際入爐煤質(zhì)在很長一段時間內(nèi)無法得到改觀時，也可以采用適當(dāng)修改交叉限制動作定值的方法。

5 結(jié)束語

雖然采取了以上應(yīng)對措施，機(jī)組正常運(yùn)行中運(yùn)行人員也不可掉以輕心，應(yīng)及時了解煤質(zhì)的變化情況，做好事故預(yù)想，嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組燃料量和給水流量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)燃料、給水比接近交叉限制值時，應(yīng)及時進(jìn)行干預(yù)，采用BTU回路進(jìn)行總?cè)剂狭康男拚乐谷剂?給水交叉限制動作的發(fā)生。燃料-給水交叉限制下限動作發(fā)生后，因給水流量在自動方式下無法下調(diào)，這時應(yīng)立即解除機(jī)組協(xié)調(diào)控制，解除給水控制自動，手動調(diào)整給水泵出力，使燃料與給水相匹配，防止鍋爐主、再熱蒸汽溫度急劇下降而造成機(jī)組跳閘甚至水沖擊事故的發(fā)生。

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（本文責(zé)編：劉芳）

TK 323

：B

：1674-1951（2015）05-0040-02

邵長暖（1977—），男，山東臨沂人，技師，從事電廠集控運(yùn)行方面的工作（E-mail：scn000＠sina.com）。

2014-11-18；

2015-03-04