直吹式制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制設(shè)計與應(yīng)用

楊 爽，張 敏，高銘良

(1.北京國電智深控制技術(shù)有限公司，北京 102200；2.北京電站自動化工程技術(shù)研究中心，北京 102200；3.北京綠創(chuàng)生態(tài)科技有限公司，北京 102200)

隨著電廠自動化水平不斷提升，機組自啟停(APS)控制策略被應(yīng)用于大型電廠的控制系統(tǒng)，APS是電廠自動化發(fā)展的趨勢。制粉系統(tǒng)作為獨立的系統(tǒng)可以設(shè)計成為一個全程自動的完善系統(tǒng)。本文提出的制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制適用于直吹式制粉系統(tǒng)，在赤峰新城熱電廠2×300 MW機組實現(xiàn)了投運[1-3]，各項功能參數(shù)均滿足系統(tǒng)要求。

1 制粉系統(tǒng)概述

赤峰新城熱電廠2×300 MW機組采用中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。每臺鍋爐配5臺中速磨煤機，4臺運行，1臺備用；每臺鍋爐配5臺稱重式皮帶給煤機，與磨煤機對應(yīng)，4臺運行，1臺備用，每臺出力10～75 t/h。制粉系統(tǒng)A如圖1所示。

2 控制策略研究

制粉系統(tǒng)啟動需要對不同工況下磨煤機的出口溫度、一次風(fēng)量、給煤量進(jìn)行控制，尤其是磨煤機中有殘煤的情況下要保證安全啟動。通過對制粉系統(tǒng)運行情況分析，針對磨煤機啟動前的全冷態(tài)階段殘煤處理、暖磨時溫度調(diào)節(jié)；啟動時給煤量控制；點火時溫度調(diào)節(jié)等制定相應(yīng)的控制策略[4-5]。通過對制粉系統(tǒng)設(shè)備啟、停順控控制和過程變量調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)直吹式制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制。

直吹式制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制分為4個階段，邏輯流程如圖2所示。

a.制粉輔助系統(tǒng)啟動階段

制粉系統(tǒng)啟動前首先建立油系統(tǒng)，由于冬季油站加熱需要很長時間，所以單獨設(shè)立磨煤機油系統(tǒng)功能組，當(dāng)油系統(tǒng)油溫和油壓滿足時，即可為磨煤機提供潤滑油和液壓油，系統(tǒng)自動旁路此階段。

b.制粉系統(tǒng)初始狀態(tài)置位階段

磨煤機油系統(tǒng)建立后，將系統(tǒng)置初始安全狀態(tài)，防止磨煤機中的殘煤爆燃。打開給煤機和磨煤機密封風(fēng)門，對應(yīng)的二次風(fēng)擋板投點火位，開度為80%；給煤機轉(zhuǎn)速控制切手動并置最小給煤量10 t/h；磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門切手動并置最小位(全關(guān)位置)；關(guān)閉熱一次風(fēng)電動隔絕門，打開消防蒸汽門，30 s后關(guān)閉；打開磨煤機出口門，對磨煤機進(jìn)行吹掃；打開磨煤機冷一次風(fēng)電動隔絕門，冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)門置吹掃位，開度90%，吹掃3 min，將磨煤機中的殘煤吹凈。

c.制粉系統(tǒng)啟動準(zhǔn)備階段

打開磨煤機冷、熱一次風(fēng)電動隔絕門，置冷、熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門一定開度，熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門置暖磨調(diào)節(jié)方式。由于暖磨時間較長，容易超溫，可以采用磨煤機熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)磨煤機出口溫度為55～70 ℃；磨煤機冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)磨煤機一次風(fēng)量為73 t/h。適當(dāng)放大比例作用，減小積分作用，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，使系統(tǒng)快速、穩(wěn)定完成磨煤機暖磨過程。

調(diào)節(jié)磨煤機一次風(fēng)量和出口溫度合適后，置磨煤機液壓站反作用比例溢流閥指令為50%；置磨煤機液壓站正作用比例溢流閥指令為0%，升磨輥[6-10]。

d.制粉系統(tǒng)啟動投運階段

制粉系統(tǒng)具備啟動條件后，啟動磨煤機，然后啟動給煤機，煤落入磨煤機，變成煤粉被吹入爐膛，此時磨煤機出口溫度下降。磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門投點火調(diào)節(jié)方式，控制磨煤機出口溫度大于55 ℃，磨煤機一次風(fēng)量大于73 t/h[11]。啟動清堵裝置，以16 t/h煤量鋪煤3 min。給煤機鋪煤結(jié)束后，置給煤機最小給煤量10 t/h，降磨輥；磨煤機液壓站反作用比例溢流閥投自動，壓力設(shè)定3.5 MPa；磨煤機液壓站正作用比例溢流閥投自動，壓力設(shè)定4 MPa。

磨煤機冷、熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門投自動，進(jìn)行模式切換，一次風(fēng)量根據(jù)預(yù)先設(shè)定的風(fēng)煤比，由熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)門進(jìn)行控制；一次風(fēng)溫度根據(jù)磨煤機出口溫度由冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)門進(jìn)行控制[12]。通過切換速率限制，使磨煤機一次風(fēng)量和出口溫度保持穩(wěn)定。

制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制投入后，煤火檢有火信號，給煤機、磨煤機運行正常。直吹式制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制歷史曲線如圖3所示。

3 結(jié)束語

通過對赤峰新城熱電廠1號、2號機組精心設(shè)計和調(diào)試，使直吹式制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制實現(xiàn)了投運，各項功能參數(shù)均滿足系統(tǒng)要求。制粉系統(tǒng)啟動全程自動控制，大大提升了機組啟動的自動化水平，降低了運行人員的工作強度，提高了系統(tǒng)的可靠性，縮短了機組啟動時間，為同類型機組制粉系統(tǒng)啟動提供參考。