八角切圓風(fēng)扇磨鍋爐控制策略

馬銘宏，丁永允，房國成，吳廣偉

（1.國電科學(xué)技術(shù)研究院沈陽電力技術(shù)分院，遼寧 沈陽 110102；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

八角切圓風(fēng)扇磨鍋爐控制策略

馬銘宏1，丁永允2，房國成2，吳廣偉2

（1.國電科學(xué)技術(shù)研究院沈陽電力技術(shù)分院，遼寧 沈陽 110102；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

老撾某600 MW機(jī)組鍋爐采用八角切圓燃燒方式，設(shè)計(jì)燃用低發(fā)熱量褐煤，風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，存在斷油穩(wěn)燃負(fù)荷較高，火焰穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生鍋爐偏燒等問題。通過磨煤機(jī)啟動允許、RB動作跳磨次序和MFT保護(hù)等方式控制磨煤機(jī)的運(yùn)行組合，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定安全的同時，提高該機(jī)組的變負(fù)荷速率，并確保RB和FCB動作正確可靠，穩(wěn)定投入。

八角切圓；風(fēng)扇磨煤機(jī)；變負(fù)荷速率；RB；FCB

1 系統(tǒng)概述

老撾HONGSA 3×626 MW電站項(xiàng)目，主機(jī)鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造，為一次中間再熱、亞臨界壓力、單爐膛、平衡通風(fēng)、角式切圓燃燒、全懸吊Π型結(jié)構(gòu)汽包鍋爐。40只低NOx燃燒器采用八角單切圓布置，配備8臺MFH4112（MB4100／1250／420） 風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，6運(yùn)1備1檢修。燃用設(shè)計(jì)煤種，在任何6臺磨煤機(jī)運(yùn)行時，鍋爐能長期帶BMCR負(fù)荷運(yùn)行。

2 八角切圓風(fēng)扇磨特點(diǎn)

鍋爐設(shè)計(jì)燃用褐煤，由于褐煤的水分含量高，揮發(fā)分高，因此設(shè)計(jì)采用風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)布置如圖1所示，不同于四角切圓燃燒方式的按層布置磨煤機(jī)，該機(jī)組8臺磨煤機(jī)是按列順時針布置在爐墻四周，每臺磨煤機(jī)配置縱向5個燃燒器噴口，分別對應(yīng)1個角，組成八角單切圓燃燒，這就導(dǎo)致投切磨煤機(jī)時可能會出現(xiàn)火焰偏燒的問題［1］，基于這個原則，設(shè)計(jì)了磨煤機(jī)啟動允許中的能量滿足和RB過程中的跳磨邏輯［2］，并增加偏燒MFT保護(hù)，確保鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定。該機(jī)組制粉系統(tǒng)的干燥劑由高溫爐煙混合熱風(fēng)組成，溫度高，干燥能力強(qiáng)，同時爐煙的加入增加了惰性氣體含量，降低了氧含量［3］，因此必須合理控制總風(fēng)量及一、二次風(fēng)，確保燃燒穩(wěn)定及機(jī)組變負(fù)荷速率。

圖1 磨煤機(jī)布置圖 （爐頂俯視圖）

3 控制策略

3.1 啟動允許

在任1臺磨煤機(jī)點(diǎn)火之前，爐膛中的熱能必須足以點(diǎn)燃該燃燒器的煤粉，即 “磨點(diǎn)火能量滿足”條件必須建立。根據(jù)鍋爐廠對于該爐型和風(fēng)扇磨煤機(jī)的運(yùn)行方式的要求，本著不偏燒的基本原則，引入對角磨和鄰角磨的概念，如圖1所示，1號磨和5號磨即為對角磨，而2號磨和8號磨即為1號磨的鄰角磨。

“磨點(diǎn)火能量滿足”信號的建立要求以下任一條件得以滿足。

a. 投第1臺、第2臺及第3臺磨煤機(jī)時，應(yīng)投入全部16支油槍。第2臺磨煤機(jī)應(yīng)為第1臺磨煤機(jī)的對角磨。

b.第3臺磨煤機(jī)和第4臺磨煤機(jī)應(yīng)互為對角，并且盡可能不為第1臺磨煤機(jī)和第2臺磨煤機(jī)的鄰角。啟動第4臺磨煤機(jī)時只需B油層或F油層任一層的8支油槍投入即可。

c.當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于50%時，可以任意投入第5臺磨煤機(jī)，第6臺磨煤機(jī)應(yīng)盡可能投入第5臺的對角磨。

d. 如有需要，第7、8臺磨煤機(jī)可以任意投運(yùn)。

由于第3臺磨煤機(jī)的投入條件限定，啟動初期需根據(jù)各磨煤機(jī)狀況，確保第3臺磨煤機(jī)滿足啟動允許，如有特殊情況，需由熱工人員強(qiáng)制相關(guān)信號啟動，但仍需盡快恢復(fù)保證鍋爐對角燃燒。

3.2 鍋爐主保護(hù)

由于八角切圓磨煤機(jī)的投入和切除是以角為單位，存在著火焰中心偏斜問題，在油燃燒器停運(yùn)的情況下，若此時投運(yùn)的磨煤機(jī)位號及數(shù)量不合適，將導(dǎo)致火焰中心嚴(yán)重偏斜，引起水循環(huán)故障；或者爐內(nèi)的能量不能滿足煤燃燒器的最低著火能量，此時的燃燒工況已非常不穩(wěn)定，熄火的可能性很大，應(yīng)按停爐處理［4］。因此，把偏燒引起的MFT一同納入全爐膛滅火工況處理，具體工況如下。

a. 相鄰3臺磨煤機(jī)運(yùn)行，其余相鄰5個角煤火焰檢測示3／5無火，若5 min內(nèi)相鄰?fù)＿\(yùn)角油火焰≤1，則發(fā)出全爐膛滅火信號。

b. 2臺磨煤機(jī)以非對角方式運(yùn)行，且無油槍投入，延時5 s，則發(fā)出全爐膛滅火信號。

c. 2臺磨煤機(jī)以對角方式運(yùn)行，且無油槍投入，延時1 min，則發(fā)出全爐膛滅火信號。

3.3 RB控制

RB為快速減負(fù)荷，是指當(dāng)主要輔機(jī)如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)或給水泵等意外跳閘，控制系統(tǒng)可以根據(jù)具體情況，自動減到相應(yīng)的負(fù)荷，保證其余設(shè)備出力正常，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

該機(jī)組設(shè)計(jì)RB動作后，保留4臺磨煤機(jī)運(yùn)行，為保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，RB動作跳磨之后，自動投入所剩4臺磨煤機(jī)對應(yīng)的底層油槍 （B層）［5］。

為確保不出現(xiàn)偏燒的情況，判斷運(yùn)行磨煤機(jī)的數(shù)量和對角運(yùn)行磨煤機(jī)的數(shù)量，根據(jù)如下預(yù)設(shè)規(guī)則與目標(biāo)負(fù)荷進(jìn)行跳磨。

a. 如果8臺磨煤機(jī)均運(yùn)行，則先跳1號磨煤機(jī)，然后延時5 s后，按照7臺磨煤機(jī)運(yùn)行的跳磨次序進(jìn)行。

b. 如果7臺磨煤機(jī)運(yùn)行，則說明有3對磨煤機(jī)對角運(yùn)行，此時直接跳沒有對角運(yùn)行的那臺磨煤機(jī)，延時5 s后，繼續(xù)按照6臺磨運(yùn)行的跳磨次序進(jìn)行。

c. 如果6臺磨煤機(jī)運(yùn)行，分為2種情況，一種是3個對角磨煤機(jī)運(yùn)行，這時只需跳掉3對中被夾的那對即可，另一種是只有2個對角磨煤機(jī)運(yùn)行，此時只需順次跳掉另外2臺均沒有對角運(yùn)行的磨煤機(jī)。

d. 如果5臺磨煤機(jī)運(yùn)行，也分為2種情況，一種是2個對角磨煤機(jī)運(yùn)行，此時只需跳掉沒有對角運(yùn)行的磨煤機(jī)即可，另一種是只有1個對角磨煤機(jī)運(yùn)行，此時另外3臺磨煤機(jī)一定是連續(xù)的，只需跳掉3臺中間的那臺。

3.4 FCB控制

FCB為快速甩負(fù)荷功能，按甩負(fù)荷后狀態(tài)分為：甩負(fù)荷至廠用電的孤島運(yùn)行、發(fā)電機(jī)解列但不停機(jī)和停機(jī)不停爐3種，根據(jù)故障點(diǎn)，自動判斷模式，盡可能的維持機(jī)組運(yùn)行狀況，達(dá)到事故后快速恢復(fù)帶負(fù)荷運(yùn)行的能力［6］。

該機(jī)組設(shè)計(jì)FCB功能，并順利試驗(yàn)成功，完成50%、75%及100%甩負(fù)荷試驗(yàn)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。FCB發(fā)生后，鍋爐側(cè)PCV閥快速開啟，并觸發(fā)RB動作，按照RB動作的方式跳磨減燃料，并投入對應(yīng)的油槍助燃；汽機(jī)側(cè)快速開啟高旁低旁調(diào)門，并投入減溫水的自動，以確保鍋爐汽水的排放及凝汽器的溫度。

3.5 變負(fù)荷控制策略

為提高機(jī)組升降負(fù)荷速率，進(jìn)行以下幾方面的修改。

a. 通過送風(fēng)機(jī)出口動葉調(diào)節(jié)總風(fēng)量，根據(jù)總?cè)剂狭孔鳛檎{(diào)整基礎(chǔ)，并投入氧量校正進(jìn)行修正。

b. 磨入口冷風(fēng)調(diào)門控制磨入口溫度，為克服熱風(fēng)變化大帶來的溫度劇烈變化，引入入口溫度函數(shù)，與原PID輸出進(jìn)行大選，作為最終冷風(fēng)指令，這樣也利于RB發(fā)生后，煤量急劇減少情況下的磨出口溫度控制。

c.二次風(fēng)門控制，二次風(fēng)門共8列19層，其中，燃盡風(fēng)根據(jù)負(fù)荷增減按比例開關(guān)，煤角二次風(fēng)門按照相應(yīng)磨的給煤量對應(yīng)函數(shù)進(jìn)行控制，保證足夠的助燃風(fēng)。

通過上述方式的優(yōu)化，有效提高了機(jī)組的負(fù)荷變化率，試驗(yàn)中，機(jī)組負(fù)荷從548 MW減至438 MW用時6min14 s，實(shí)際減負(fù)荷變化率為17.6 MW／min；從333 MW加至441 MW用時6min29 s，實(shí)際加負(fù)荷變化率為 16.6 MW／min，平均變化率為17.1 MW／min， 即為 2.7%Pe／min， 優(yōu)于 600 MW機(jī)組中速磨直吹式制粉系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷變化率1.2%Pe／min 的標(biāo)準(zhǔn)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 RB試驗(yàn)結(jié)果

機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，在滿負(fù)荷627 MW下進(jìn)行引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)，試驗(yàn)曲線如圖2所示。

圖2 引風(fēng)機(jī)RB動作機(jī)組曲線

由圖2可以看出，1臺引風(fēng)機(jī)跳閘之后，觸發(fā)RB動作，燃料量通過跳磨迅速減少，風(fēng)量隨之減少，爐膛壓力很快趨于穩(wěn)定，汽包液位波動不大，主汽溫度小幅下降，主汽壓力平穩(wěn)下滑，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到目標(biāo)350 MW時，RB動作結(jié)束，機(jī)組運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，引風(fēng)機(jī)RB試驗(yàn)成功。

4.2 機(jī)組100%甩負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果

RB試驗(yàn)成功后，機(jī)組陸續(xù)進(jìn)行了50%、75%和100%負(fù)荷的甩負(fù)荷試驗(yàn)，100%甩負(fù)荷曲線如圖3所示。

圖3 FCB動作的機(jī)組曲線

機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行在滿負(fù)荷626 MW時，通過發(fā)電機(jī)滅磁按鈕，造成發(fā)電機(jī)解列，引發(fā)FCB動作，由圖3可以看出，甩負(fù)荷發(fā)生后，燃料量快速降低，風(fēng)量隨之減少，爐膛壓力及汽包液位均在一個周期的擾動后恢復(fù)平穩(wěn)，主汽壓力短暫憋高后持續(xù)下降，主汽溫度平穩(wěn)下滑，機(jī)組參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定安全。機(jī)組維持汽機(jī)3 000 r／min轉(zhuǎn)速15 min后，重新并網(wǎng)，100%甩負(fù)荷試驗(yàn)成功。

5 結(jié)論

a. 為確保八角切圓風(fēng)扇磨鍋爐的燃燒穩(wěn)定，啟停磨順序至關(guān)重要，合理的跳磨選擇也是RB成功的重要基礎(chǔ)。

b. 通過磨入口冷熱風(fēng)調(diào)門、送風(fēng)機(jī)動葉以及二次風(fēng)的調(diào)整，有效提升機(jī)組升降負(fù)荷速率。

c.RB過程中要注意磨出口溫度控制，避免因?yàn)槊毫康驮斐蓽囟冗^高跳磨。

［1］ 張向群，丁永允，曹 陽，等.八角切圓褐煤鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整 ［J］.熱力發(fā)電， 2016， 45 （5）： 100－106.

［2］ 施永紅，云 峰，魏鐵錚.600 MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入技術(shù)難點(diǎn)及處理措施 ［J］.東北電力技術(shù)，2007，28（9）：48－50.

［3］ 魯常春，梁 瑤.膜式水冷高溫爐煙管道在老撾HONGSA電廠的應(yīng)用 ［J］.電站系統(tǒng)工程，2015，31 （2）：53－54.

［4］ 張 亮，劉國華，范廷舉.FSSS在1 000 MW機(jī)組中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)， 2011， 32 （9）： 44－47.

［5］ 姚 遠(yuǎn).600 MW超臨界褐煤機(jī)組RB功能試驗(yàn) ［J］.東北電力技術(shù)， 2011， 32 （5）： 8－10.

［6］ 丁永允，曲洪雄.600 MW超臨界火電機(jī)組RB控制策略與試驗(yàn) ［J］.東北電力技術(shù)， 2011， 32 （5）： 17－20.

Control Strategy for Eight-Corner Tangentially-Fired Fan Mill Subcritical Boiler

MA Minghong1，DING Yongyun2，F(xiàn)ANG Guocheng2， WU Guangwei2

（1.Guo Dian Science and Technology Research Institute， Shenyang， Liaoning 110102， China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning 110006， China）

A 600 MW unit in Laos applies eight corner tangential boilerwhich burns low heat value lignite coal.This kind of pulverizing system has a problem that is high stable load without diesel oil support.It causes the flame unstable and partial burn easily.This control strategy includes start permission of the fanmill，sequence of the trip mill during RB and MFT protection formills.Itmakes the boiler combustion stable and increases the load changing rate.By thismethod，all the parameters of the unit run smoothly during RB and FCB test.

eight corner tangential； fan mill； load changing rate； RB； FCB

TM621

A

1004－7913（2017）11－0051－03

馬銘宏 （1986），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠自動控制及優(yōu)化。

2017－09－06）