時(shí)間節(jié)點(diǎn)在干排渣系統(tǒng)擠渣順控中的應(yīng)用

摘 要：隨著電力市場(chǎng)深度改革和煤炭市場(chǎng)化的深入，國(guó)內(nèi)火電廠入爐煤煤質(zhì)大幅波動(dòng)，煤的灰分也長(zhǎng)期遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)煤種，嚴(yán)重影響干排渣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而影響了鍋爐運(yùn)行的安全性。干排渣作為鍋爐輔助系統(tǒng)之一，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其運(yùn)行狀況往往會(huì)被忽視。鑒于此，現(xiàn)從平海電廠的干排渣實(shí)際運(yùn)行情況入手，對(duì)干排渣順控的設(shè)置情況和設(shè)置前后的運(yùn)行狀況進(jìn)行說(shuō)明，論證以時(shí)間為節(jié)點(diǎn)控制的擠渣順控應(yīng)用的合理性及其給鍋爐運(yùn)行帶來(lái)的安全性提升。

關(guān)鍵詞：火電廠；干排渣；擠渣順控

中圖分類號(hào)：TN929.5；TM621.7+3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）16-0050-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.16.013

0? ? 引言

隨著入爐煤灰分的增加，電廠干排渣事故頻發(fā)，為減少事故，廠內(nèi)從實(shí)際出發(fā)，在加強(qiáng)管理的同時(shí)，提出了設(shè)置干排渣擠渣順控的要求。本文從平海電廠的機(jī)組及干排渣概況出發(fā)，分析造成干排渣系統(tǒng)故障的主要原因，針對(duì)實(shí)際出現(xiàn)的問(wèn)題給出解決辦法，以此提出并優(yōu)化順控邏輯，最終確定以時(shí)間節(jié)點(diǎn)為主要控制方式的順控邏輯，并對(duì)實(shí)際運(yùn)行狀況做出總結(jié)。

1? ? 平海電廠機(jī)械干式排渣系統(tǒng)介紹

1.1? ? 系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及設(shè)置順控的背景

平海電廠目前有兩臺(tái)上海鍋爐廠1 000 MW超超臨界燃煤機(jī)組在運(yùn)行，兩臺(tái)機(jī)組分別于2010和2011年通過(guò)168驗(yàn)收。

平海電廠采用北京國(guó)電富通科技發(fā)展有限公司設(shè)計(jì)的機(jī)械干式排渣系統(tǒng)，鍋爐設(shè)計(jì)煤種收到基灰分為8.75%，近年來(lái)，由于煤炭市場(chǎng)變化，實(shí)際入爐煤灰分長(zhǎng)時(shí)間高達(dá)18%（配煤后）以上。隨著電力市場(chǎng)化改革的深入和儲(chǔ)能的投入運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷變化深度和頻率都較以前明顯增大，使得生成的渣量進(jìn)一步增大，增加了干排渣系統(tǒng)壓力，2020到2021年，兩臺(tái)機(jī)組都多次出現(xiàn)了因?yàn)樵看蟊黄乳L(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)干排渣而引起的限負(fù)荷。

在干排渣系統(tǒng)運(yùn)行中，造成干排渣系統(tǒng)故障的主要原因分為設(shè)備本身因素和渣量超出干排渣系統(tǒng)排渣能力兩大類，而設(shè)備本身故障很大一部分也是渣量過(guò)大和過(guò)多引起的，如渣量大引起的鋼帶打滑跑偏和斗提機(jī)斷鏈，渣塊過(guò)大過(guò)硬導(dǎo)致的碎渣機(jī)卡澀跳閘等。所以，要解決干排渣系統(tǒng)問(wèn)題，除合理配煤、燃燒調(diào)整外，還要從控制渣量過(guò)大特別是防止在渣井內(nèi)部有搭橋或大渣堆積入手，合理擠渣，以減小落入干排渣系統(tǒng)的渣塊大小，保持干排渣系統(tǒng)順暢連續(xù)運(yùn)行[1]。

為減少干排渣故障以及在人工擠渣過(guò)程中的種種弊端，特在干排渣系統(tǒng)中增加順控?cái)D渣，以保證鍋爐安全運(yùn)行。

1.2? ? 工藝流程

鍋爐排渣處理采用機(jī)械干式排渣系統(tǒng)，冷空氣在爐膛負(fù)壓的作用下，與鋼帶機(jī)上的熱渣逆向相混后，將高溫渣冷卻為可直接貯存和運(yùn)輸?shù)睦湓a(chǎn)生的熱風(fēng)由爐膛底喉部進(jìn)入爐膛，冷卻后的渣由干排渣系統(tǒng)輸送至渣倉(cāng)儲(chǔ)存。鍋爐爐膛底部與排渣機(jī)采用渣井相連，四周設(shè)有水封槽密封，渣井獨(dú)立支撐，其容積可滿足鍋爐最大連續(xù)出力工況下4 h的渣量，渣井底部設(shè)有液壓關(guān)斷閥（擠壓頭），允許排渣機(jī)故障停運(yùn)4 h而不影響鍋爐的安全運(yùn)行，且能有效攔截大渣塊并預(yù)破碎[2]。

干式排渣系統(tǒng)設(shè)一座鋼結(jié)構(gòu)渣倉(cāng)，能滿足鍋爐最大連續(xù)出力工況、燃用設(shè)計(jì)煤質(zhì)條件下一臺(tái)鍋爐36 h渣量的儲(chǔ)存需求，且有料位測(cè)量和報(bào)警功能，渣倉(cāng)頂部設(shè)置真空/壓力釋放閥，以保證渣倉(cāng)安全。渣倉(cāng)頂部設(shè)一臺(tái)布袋除塵器，以過(guò)濾進(jìn)料時(shí)產(chǎn)生的乏氣，消除從渣倉(cāng)排到大氣中的顆粒；渣倉(cāng)底部設(shè)有兩個(gè)排出口，其中一路接至濕式攪拌機(jī)，一路接至干渣散裝機(jī)。為保證排渣順暢，渣倉(cāng)周邊裝設(shè)3臺(tái)電磁振打設(shè)施。

工藝流程如下：鍋爐水冷壁下聯(lián)箱—渣井—液壓關(guān)斷閥（擠壓頭）—一級(jí)鋼帶機(jī)—碎渣機(jī)—二級(jí)鋼帶機(jī)—斗式提升機(jī)—渣倉(cāng)—卸渣裝置—外運(yùn)綜合利用[2]。

如圖1所示，系統(tǒng)共4個(gè)渣井，每個(gè)渣井有3對(duì)擠壓頭。干排渣一級(jí)鋼帶由13片組成，長(zhǎng)度共91 m，一級(jí)鋼帶為變頻控制，正常情況下頻率設(shè)置為30 Hz時(shí)，一級(jí)鋼帶運(yùn)行速度為2.92 m/min，運(yùn)行一圈約31 min，一級(jí)鋼帶從尾部運(yùn)行至頭部時(shí)間約為15 min。

2? ? 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

2.1? ? 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

（1）鍋爐摻燒煤種復(fù)雜，機(jī)組持續(xù)高負(fù)荷時(shí)鍋爐易結(jié)焦，有大塊硬焦落入鍋爐爐底渣井時(shí)，容易堵塞落渣通道，導(dǎo)致大量灰渣無(wú)法正常落入一級(jí)鋼帶及時(shí)輸送，操作人員擠渣不及時(shí)會(huì)造成渣井滿渣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響鍋爐安全運(yùn)行甚至導(dǎo)致停爐。

（2）鍋爐渣井大塊焦塊搭橋時(shí)運(yùn)行人員僅通過(guò)渣井?dāng)z像頭觀察渣井內(nèi)是否堵渣，無(wú)法判斷渣量多少，在手動(dòng)擠渣過(guò)程中易擠渣放渣過(guò)快導(dǎo)致大量爐渣落入一級(jí)鋼帶，致使一級(jí)鋼帶過(guò)載跳閘，只能關(guān)閉所有擠壓頭后通過(guò)人工掏渣、降低一級(jí)鋼帶轉(zhuǎn)速等方式重新恢復(fù)一級(jí)鋼帶運(yùn)行，鋼帶恢復(fù)正常后需逐步打開(kāi)各渣井?dāng)D壓頭放渣，為防止一級(jí)鋼帶再次過(guò)載，放渣過(guò)程緩慢，渣井落渣量較難控制，影響鍋爐安全運(yùn)行。

（3）干式排渣系統(tǒng)共4個(gè)渣井，有24個(gè)擠壓頭，在日常擠渣過(guò)程中，運(yùn)行人員為防止渣井搭橋無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，須延長(zhǎng)擠渣時(shí)間。完成一輪擠渣過(guò)程約2 h，工作量較大，需要時(shí)刻關(guān)注干排渣系統(tǒng)，防止因其他操作任務(wù)導(dǎo)致擠壓頭長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉。由于盤前操作人員有限，不可能設(shè)置專人在擠壓過(guò)程中一直保持對(duì)干排渣系統(tǒng)的監(jiān)視，易出現(xiàn)在關(guān)閉擠壓頭后長(zhǎng)時(shí)間忘記開(kāi)啟部分或全部擠壓頭的情況，造成新的安全隱患，且每班長(zhǎng)時(shí)間對(duì)擠渣的關(guān)注也會(huì)增加運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)，特別是在事故處理或重大操作過(guò)程中可能造成無(wú)暇擠渣[2]。

2.2? ? 解決辦法

將干排渣系統(tǒng)日常擠渣過(guò)程設(shè)置為擠渣順控模式，干式排渣系統(tǒng)4個(gè)渣井可以分別投入，每一個(gè)渣井先逐個(gè)關(guān)閉擠壓頭，再逐個(gè)拉開(kāi)各擠壓頭，中間用固定時(shí)間作為斷點(diǎn)，運(yùn)行人員僅需投入各渣井?dāng)D渣順控，日常擠渣工作即可順控完成。

通過(guò)設(shè)置“干排渣系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間未擠渣”報(bào)警來(lái)提醒運(yùn)行人員對(duì)干排渣系統(tǒng)進(jìn)行擠渣操作。投入干排渣擠渣順控系統(tǒng)進(jìn)行擠渣，每次擠渣完成后4 h未進(jìn)行擠渣操作觸發(fā)報(bào)警。

設(shè)置干排渣擠渣順控后，可以在增加擠渣頻次的同時(shí)減少運(yùn)行人員擠渣操作量，降低干排渣堵渣風(fēng)險(xiǎn)，鍋爐底渣可順利進(jìn)入一級(jí)鋼帶，通過(guò)干排渣系統(tǒng)輸出至渣倉(cāng)。經(jīng)與設(shè)備部熱控分部溝通，結(jié)合在手動(dòng)擠渣時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，在順控設(shè)置上主要以時(shí)間作為節(jié)點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)單個(gè)渣井6個(gè)擠壓頭先關(guān)后開(kāi)的一次操作，可手動(dòng)選擇渣井和擠壓泵以靈活實(shí)現(xiàn)各個(gè)渣井的擠渣。

在順控時(shí)間設(shè)置上，關(guān)閉時(shí)間設(shè)置為65 s，此時(shí)間設(shè)置主要是考慮到在擠壓頭開(kāi)關(guān)過(guò)程中如果擠壓頭未到位（即到位信號(hào)未反饋至DCS），擠壓頭操作電磁閥會(huì)有35 s的得電保持，65 s的間隔設(shè)置能保證對(duì)應(yīng)擠壓頭的電磁閥失電后再進(jìn)行下一個(gè)擠壓頭操作，以確保多個(gè)擠壓頭的操作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，使擠壓過(guò)程中液壓油壓力維持在較高值，保證擠壓效果。在選擇渣井所有擠壓頭并執(zhí)行完成關(guān)程序后，順控會(huì)自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)啟操作，開(kāi)啟時(shí)間間隔設(shè)置為185 s，此時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致在渣井有積渣擠通或鍋爐渣量較大時(shí)落入一級(jí)鋼帶的瞬時(shí)渣量變大，甚至超出干排渣系統(tǒng)的出力造成系統(tǒng)事故，此時(shí)間如設(shè)置過(guò)長(zhǎng)也會(huì)因渣井關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成渣量堆積。合理設(shè)置時(shí)間節(jié)點(diǎn)能有效避免擠壓頭在開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)不到位情況引起順控中斷，保證順控執(zhí)行效果。在打開(kāi)擠壓頭前設(shè)置“擠壓頭未關(guān)到位”三級(jí)報(bào)警，當(dāng)選擇渣井有擠壓頭未關(guān)到位時(shí)，運(yùn)行人員可通過(guò)報(bào)警提醒確認(rèn)渣井是否有大塊焦無(wú)法落入一級(jí)鋼帶，從而及時(shí)進(jìn)行處理，防止渣井繼續(xù)搭橋積渣[3]。

在每一個(gè)渣井?dāng)D壓順控完成后，增加“1/2/3/4號(hào)渣井?dāng)D渣完成”三級(jí)報(bào)警，提醒運(yùn)行人員選擇下一渣井的順控，以保證擠渣的連續(xù)性。

3? ? 邏輯實(shí)現(xiàn)過(guò)程

此次順控的設(shè)立，充分考慮到干排渣系統(tǒng)渣量大易引起擠壓頭關(guān)不到位的情況，把順控中以關(guān)到位信號(hào)延時(shí)直接改為時(shí)間延時(shí)，以時(shí)間作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)際應(yīng)用中大大增加了每次順控的完成率，提高了順控效率。

采取每次一個(gè)渣井的順控，大大簡(jiǎn)化了順控邏輯，保證了順控的可行性，同時(shí)也增加了運(yùn)行人員在每個(gè)渣井?dāng)D完后對(duì)干排渣系統(tǒng)的關(guān)注，對(duì)可能引起的順控問(wèn)題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，大大提高順控的安全性。順控具體邏輯實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

3.1? ? 干排渣擠渣順控設(shè)置功能模塊

功能模塊可實(shí)現(xiàn)功能如下：

（1）可選擇投入1、2、3、4號(hào)渣井且僅可投入一個(gè)；

（2）A、B擠壓油泵預(yù)選；

（3）啟動(dòng)擠壓頭順控，每個(gè)渣井所有擠壓頭按照先關(guān)后開(kāi)順序動(dòng)作。

3.2? ? 干排渣擠渣順控動(dòng)作順序（以1號(hào)渣井為例）

步序一：?jiǎn)?dòng)擠壓油泵。

步序二：打開(kāi)擠壓升壓電磁閥1CT。

步序三：打開(kāi)擠壓頭伸電磁閥3CT。

步序四：

（1）關(guān)閉1Q1擠壓頭。1Q1電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1H1電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1Q1電磁閥失電：

①1Q1擠壓頭已關(guān)，1Q1電磁閥失電；

②1Q1擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1Q1電磁閥失電。

（2）1H1電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1H1電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1H1電磁閥失電：

①1H1擠壓頭已關(guān)，1H1電磁閥失電；

②1H1擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1H1電磁閥失電。

（3）關(guān)閉1Q2擠壓頭。1H1電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1Q2電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1Q2電磁閥失電：

①1Q2擠壓頭已關(guān)，1Q2電磁閥失電；

②1Q2擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1Q2電磁閥失電。

（4）關(guān)閉1H2擠壓頭。1Q2電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1H2得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1H2電磁閥失電：

①1H2擠壓頭已關(guān)，1H2電磁閥失電；

②1H2擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1H2電磁閥失電。

（5）關(guān)閉1Q3擠壓頭。1H2電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1Q3電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1Q3電磁閥失電：

①1Q3擠壓頭已關(guān)，1Q3電磁閥失電；

②1Q3擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1Q3電磁閥失電。

（6）關(guān)閉1H3擠壓頭。1Q3電磁閥得電（信號(hào)保持65 s）延時(shí)60 s，1H3電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1H3電磁閥失電：

①1H3擠壓頭已關(guān)，1H3電磁閥失電；

②1H3擠壓頭未關(guān)到位，延時(shí)35 s，1H3電磁閥失電。

步序五：關(guān)閉擠壓頭伸電磁閥3CT。

步序六：打開(kāi)擠壓頭縮電磁閥2CT。

步序七：

（1）打開(kāi)1Q1擠壓頭。1Q1電磁閥得電（信號(hào)保持185 s）延時(shí)180 s，1H1電磁閥得電。以下條件為“或”關(guān)系，滿足后1Q1電磁閥失電：

①1Q1擠壓頭已開(kāi)，1Q1電磁閥失電；

②1Q1擠壓頭未開(kāi)到位，延時(shí)35 s，1Q1電磁閥失電。

（2）以相同邏輯打開(kāi)1H1、1Q2、1H2、1Q3、1H3擠壓頭。

步序八：關(guān)閉擠壓升壓電磁閥1CT。

步序九：關(guān)閉擠壓頭縮電磁閥2CT。

每個(gè)渣井?dāng)D渣順控結(jié)束后增加“1（2、3、4）號(hào)渣井?dāng)D渣完成”三級(jí)報(bào)警。擠渣順控結(jié)束后擠壓頭未關(guān)到位時(shí)增加“1（2、3、4）號(hào)渣井?dāng)D壓頭未關(guān)到位”三級(jí)報(bào)警。

運(yùn)行人員重新選擇渣井后啟動(dòng)順控或停運(yùn)擠壓油泵。

1、2號(hào)爐2、3、4號(hào)渣井按照1號(hào)渣井干排渣擠渣順控順序動(dòng)作。

4? ? 應(yīng)用情況

平海電廠內(nèi)熱控專業(yè)分別于2021年10月的2號(hào)機(jī)B修和2022年2月的1號(hào)機(jī)C修時(shí)在兩臺(tái)機(jī)DCS下裝自動(dòng)擠渣順控邏輯，兩臺(tái)機(jī)在整個(gè)順控使用過(guò)程中運(yùn)行情況良好。

手動(dòng)擠渣4個(gè)渣井完成一次大約需要2 h時(shí)間，每班兩次用時(shí)約4 h，改為順控?cái)D渣后，運(yùn)行人員嚴(yán)格按照每班兩次進(jìn)行擠渣順控操作，順控?cái)D渣邏輯會(huì)自動(dòng)執(zhí)行擠渣工作，極大地降低了運(yùn)行人員的日常操作量，增加了機(jī)組正常運(yùn)行的安全性。

自順控應(yīng)用以來(lái)，無(wú)論煤種如何變化，兩臺(tái)機(jī)均未再出現(xiàn)因干排渣渣井搭橋問(wèn)題引起的故障停運(yùn)，保證了干排渣系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，有效減少了因干排渣系統(tǒng)導(dǎo)致的安全隱患，保障了機(jī)組安全運(yùn)行。定時(shí)定量的順控?cái)D渣有效減少了渣井內(nèi)的渣量堆積，完全避免了手動(dòng)擠渣過(guò)程中人為原因引起的長(zhǎng)時(shí)間擠渣或無(wú)暇擠渣導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

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收稿日期：2023-03-29

作者簡(jiǎn)介：何方超（1985—），男，陜西人，助理工程師，研究方向：火電廠運(yùn)行。