超超临界机组燃料－给水交叉限制下限动作原因分析及处理.pdf

第 3 7卷 第5期 2 0 1 5年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 7 No 5 Ma v 2 01 5 超超 临界机组燃 料 一给水 交叉 限制下限 动作原 因分析及处理 邵长暖 ( 华 电莱州发 电有 限公司 ， 山东 莱州2 6 1 4 4 1 ) 摘要： 直流锅炉对燃料与给水 、 燃料与风量的比例有严格的要求， 在控制逻辑中会增加交叉限制回路， 防止机组主、 再 热蒸汽温度大幅变化或燃烧不稳。介绍了控制逻辑中交叉限制的作用 ， 分析了燃料 一给水交叉限制下限动作的原因， 提 出了在控制逻辑中采用 B T U回路进行总燃料量的修正 ， 将启、 停磨煤机的容量风量延时、 逐步计入燃料量等优化措施。 关键词： 直流锅炉； 燃料 ； 给水； 控制逻辑； 交叉限制； 优化 中图分类号 ： T K 3 2 3 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 5 ) 0 5- 0 0 4 0 0 2 1 机组锅炉概况 华电莱州发 电有 限公 司锅炉 为东方 锅炉 ( 集 团) 股份有限公司生产的 D G 3 0 0 0 2 6 1 5一I I 1型高 效超超临界参数变压直流锅炉 ， 单炉膛 、 一次中间再 热 、 平衡通风 、 运转层以上露天布置 、 固态排渣 、 全钢 构架、 全悬吊 型结构。制粉系统为正压直吹式 ， 配 6台中速辊式磨煤机。锅炉主要设计参数见表 1 ( 表 中： B MC R为锅炉最大蒸发量 ； B R L为锅 炉额定 负荷) 。 表 1 锅炉主要设计参数 锅炉蒸汽温度调节方式为 ： 采用合理 的燃料与 给水 比以及两级喷水减温来控制过热蒸汽温度； 利 用锅炉尾部烟道 出口烟气挡板来调整再热蒸 汽温 度 ， 且在低温再热器至高温再热器间连接管道上设 有事故喷水 ， 以备紧急事故工况 、 扰动工况或其他非 稳定工况时投 用。过 热蒸 汽温度 在 3 5 1 0 0 B MC R负荷范围内稳定在额定值 ， 控制实际值与额 收稿 日期 ： 2 0 1 41 11 8 ； 修回 日期 ： 2 0 1 50 3 0 4 定值偏 差在 4 - 5 之 内； 再 热蒸 汽温度在 5 0 1 0 0 B MC R负荷范 围内稳定在额定值 ， 控制实际 值与额定值偏差在 5之 内。超超临界锅炉控制 系统主要包括给水 、 燃料 、 空气和其他系统参数的监 视和修正。 2 机组控 制逻辑 中交叉 限制简介 直流锅炉对燃料与给水 、 燃料与风量 的比例有 着严格的要求 ， 一旦燃料与给水或燃料与风量 比例 失调 ， 将导致锅炉主 、 再热蒸汽温度大幅变化或燃烧 不稳 ， 甚至会造成锅炉严重超温爆管、 水冲击或炉膛 爆炸事故。为了确保机组在 自动控制下的安全 、 稳 定运行 ， 华电莱州发电有 限公司在控制逻辑 中优化 了交叉限制 回路 ， 保证锅炉输入量的变化不会超 出 预定的比例。 2 1交叉 限制概 要 ( 1 ) 燃料 一给水 ： 当机组燃料量下降时 ， 锅炉给 水量应跟随燃料量下降， 保证燃料量与给水量相匹 配 ， 防止主蒸汽温度下降 ； 当机组燃料量增加时， 给 水量 随之增 加 ， 避 免水 少煤 多 ， 防止 主蒸 汽温 度 上升 。 ( 2 ) 给水 一燃料： 当机组给水量下降时 ， 燃料量 应跟随给水量下降 ， 保证给水量与燃料量相匹配 ， 防 止主蒸汽温度上升。 ( 3 ) 风 一燃料 ： 当锅炉总风量降低时， 燃料量应 随之降低 ， 保证充足氧量 ， 避免燃烧不稳定 ， 或 因过 剩空气率降低产生黑烟。 ( 4 ) 燃料 一风： 当机组燃料量增加时 ， 锅炉总风 量应随之增加 ， 保证燃烧所需的氧量 。 增加燃料量就必须增加给水量和风量 ， 使锅炉 保持平衡 ， 以防止锅炉受热面壁温超限 ； 减少风量就 第 5期 邵长暖： 超超临界机组燃料 一给水交叉限制下限动作原 因分析及处理 4 1 必须减少燃料量 ， 以防止燃烧不稳定 。 2 2 交叉限制的主要作用 ( 1 ) 燃料 一给水交叉限制上 限动作 的作用 ： 防 止给水流量过大 ， 汽温大幅降低 。当计算燃料量对 应的给水流量加上预定值 ( 7 0 0 t h ) 大 于锅 炉主控 决定的给水流量时， 交叉限制动作 。 ( 2 ) 燃料 一给水交叉 限制下 限动作 的作用 ： 防 止给水流量过少 ， 汽温大幅升高。当锅炉主控对应 的给水流量减去预定值 ( 7 0 0 t h ) 小 于总燃 料量决 定的给水流量时 ， 交叉限制动作。 ( 3 ) 风量 一燃料交叉 限制动作 的作用 ： 防止总 风量过少 ， 造成缺氧燃烧。当计算燃料量大于总风 量决定的燃料量与预定值 ( 1 6 0 t h ) 之和时， 交叉限 制动作 。 3 燃 料 一 给 水交叉限制下限动作 的原 因 华 电莱州发 电有限公司百万千瓦机组 自投产以 来 ， 多次发生燃料 一给水交叉 限制动作且全部表现 为燃料 一 给水交叉限制下限动作， 也就是说燃料量 过大 ， 给水下限动作 ， 给水流量在 自动方式下不能下 调。造成燃料 一给水交叉限制下限动作的主要原因 是实际人炉煤种与锅炉设计煤种差别过大 ， 煤 质较 差时， 燃料给 水交叉限制下限动作更是 经常发生 。 表 2为锅炉设计煤种与实际入炉煤种参数对比。 表 2 设计煤种与入炉煤种参数对比 总燃料量为所有运行磨煤机的实际容量风量折 算后的煤量之和 ， 计算燃料量为所有运行磨煤机逻 辑 回路 中设计的正常容量风量折算后 的煤量之和。 煤质变差后 ， 一方面由于实际煤种低位发热量降低 ， 造成实际锅炉燃料消耗量过大 ； 另一方面 ， 由于煤质 变差 ， 燃料灰分 、 水分增加 ， 特别是燃料 中掺杂 了许 多难以磨制的杂物 ， 磨煤机若要保证一定的出力 ， 势 必会增加容量风量 。这 两方面综合 ， 造成机组实 际 容量风量远远大于逻辑 回路 中设计 的正常容量风 量 ， 即总燃料量要大于正常计算燃料量 ， 若达到燃料 给水交叉限制下限动作值 ， 燃料给水交叉限制下 限 动作。特别是在启、 停磨煤机的过程中， 由于磨煤机 还没有达到正常出力 ， 但容量风量 已计入燃料量 中， 更会导致燃料给水交叉限制下限动作的发生。 4 应对措施 燃料 一给水交叉 限制下限动作后 ， 若不及时进 行干预 ， 锅炉主 、 再 热蒸汽温度会急剧下 降， 轻则导 致机组经济性降低 ， 重则造成机组 因主蒸 汽温度低 而跳闸甚至水冲击事故 。为防止燃料 一给水交又限 制下限动作 ， 采取了以下应对措施 。 ( 1 ) 在控制逻辑 中设置了任何一个交叉限制动 作 ， 分散控制系统 ( D C S ) 便立即发出报警的逻辑， 提 醒运行人员及时进行操作调整。 ( 2 ) 在控制逻辑 中采用了 B T U回路进行总燃料 量 的修正。B T U 回路 是对总燃料量进 行热量修 正 的回路 ， 当煤质发生变化或燃料量偏差过大时对燃 料量进行修正。B T U修正回路的输入值 范围为 0 1 0 0 ， 当输人为5 0时表示没有进行热量修正。当煤 质较差或其他原因引起总燃料量偏 大时， B T U会根 据水燃 比的输出 自动校正总燃料量 ， 运行人员也可 以根据情况手动进行校正 。当从 5 0输入 向下调整 减小时 ， 总燃料量会 自动向减小的方向校正 ； 反之 ， 当从 5 0输入增大 时， 总燃料 量会 向增大 的方 向校 正。B T U修正回路 的计算公式为 Y = ( 0 0 0 6 X +0 7 ) A， 式中： l ， 为校正后 的总燃料量 ； 为 B T U输入值 ， 0 1 0 0； A为当前总燃料量。 ( 3 ) 锅炉总燃料量实际为各台磨煤机容量风量 的折算之和 ， 在启 、 停磨煤机时 ， 磨煤机还没有达到 正常出力 ， 但 风量 已计入燃料 量 中， 可能会 导致燃 料 一给水交叉限制下限动作发生。因此 ， 华电莱州 发电有限公司在逻辑控制 回路中采用了将启 、 停磨 煤机的容量风量延时 、 逐步计人燃料量的方法 ， 并逐 步进行完善， 使启、 停磨煤机各阶段的计算燃料量与 实际出力相吻合 ， 有效预防了启 、 停磨煤机时燃料 一 给水交叉 限制下限动作的发生 。 ( 4 ) 在确定实际入炉煤质在很长一段时间 内无 法得到改观时 ， 也可 以采用适当修 改交叉 限制动作 定值的方法 。 5 结束语 虽然采取了以上应对措施 ， 机组正常运行 中运 行人员也不可掉以轻心 ， 应及时 了解煤质 的变化情 况 ， 做好事故预想 ， 严密监视 机组燃料量 和给水流 量 ， 当发现燃料 、 给水 比接近交叉 限制值时 ， 应及时 进行干预， 采用 B T U 回路进行总燃料量的修 正， 防 止燃料 一给水交叉 限制 动作 的发 ( 下转 第4 3页) 第 5期 齐小攀 ： 正压直吹式制粉 系统泄漏原 因分析及治理措施 4 3 栓逐一进行检查并紧固。 ( 2 ) 落煤管部位漏 点治理方案 。对磨损严重 的 部位进行防磨改造 ， 防磨改造的材料有铸石和合金 ， 根据使用的效果看 ， 采用高铬合金能够取得 良好 的 效果 ， 采用铸石落煤管在短期内没有问题 ， 但长期使 用会发生开裂破碎 ， 给漏 点处理带来更 大麻烦。采 用合金材质时 ， 直管道一般使用 c r 的质量分数不低 于 2 0 的高铬耐磨合金钢 ， 混料箱部位采用厚度为 1 0m m( 外管厚 6 m m+内壁耐磨层厚 4 mm) 的双金 属耐磨管道 ， 可大大提高耐磨性能。 ( 3 ) 出粉管部位漏点治理方案。出粉管部位 主 要是风粉混合物冲刷造成的吹损， 使用耐磨合金可 有效提高耐磨性能 ， 但是贴陶瓷后的耐磨效果更好 ， 而且 陶瓷具有可任意切割的优点 ， 适用于煤粉分配 器 、 粉管弯头等不规则部位 的防磨 。防磨 陶瓷 的材 质为氧化铝 ， 陶瓷采用先粘贴再钎焊的工艺 ， 保证耐 温不低于3 0 0 cc。在实际使用过程中， 只要防磨陶 瓷不脱落 ， 粉管的使用寿命可以提高至 6 8年。原 出粉管弯头出口为伸缩节 ， 该伸缩节磨损严重 ， 解决 方案为将该伸缩节上移 2 m。 ( 4 ) 绞龙轴部位的漏点处理方案。对绞龙轴进 行中心找正 ， 保证绞龙轴中心偏差不大 于 1 mm； 在 绞龙轴上加装多台阶的动密封 ， 在密封盒处安装与 之配合的静密封， 动、 静密封靠弹簧压紧， 在运行中 保证密封严密。 ( 5 ) 制粉系统风门挡板部位漏点解决方案。对 门轴完好 、 仅盘根损坏 的风 门， 可以更换成陶瓷纤维 等密封性能好又不易损坏的盘根 ； f - j 轴 已经局部 吹 损的风门， 需先对门轴进行修复 ， 修复后再添加密封 或对 门轴部位进行改造 ( 6 ) 制粉系统膨胀节部位漏点处理方案 。对给 煤机上部和混料箱上部落煤管原设计的插入式膨胀 节进行换型改造 ， 改为金属波纹节 ， 提高密封效果 。 对 出粉管因膨胀量不够导致拉裂的部位 ， 将膨胀节 更换为不锈钢金属波纹节并增加波纹节数量 ， 提高 热膨胀 的吸收量 。对落煤管和部分出粉管导流筒磨 损严重的膨胀节 ， 将 内部导流筒 的材料更换为耐磨 合金 ， 提高耐磨效果。 3 综合治理效 果 该 电厂于 2 0 1 3年 1机组大修和 2 0 1 4年 2机 组扩大性小修期间 ， 对制粉系统漏点进行 了综 合治 理 ： 对落煤管和出粉管进行防磨改造 ， 对绞龙轴密封 和风门门轴密封进行换 型改造 ， 对部分膨胀节进行 更换 ， 对衬板进行更换并紧固螺栓 ， 消除了制粉系统 的漏点 。 制粉系统漏点改造后 ， 制粉系统没有发生较大 的漏粉漏煤缺陷， 检修人员的工作量明显减少 ， 现场 文明生产水平大大提高， 工作环境也得到很大改善。 4 结束 语 在火力发电厂 中， 消除正压直吹式制粉系统的 漏点是一项需持续不断进行 的工作 ， 这项工作的开 展效果直接影响现场的文明生产水平和员工的工作 环境 ， 对设备健康水平和能耗指标也有很大的影响。 针对漏点部位进行原因分析 ， 采取针对性 的改造方 案是解决正压直吹式制粉系统泄漏的有效措施 。 ( 本文责编 ： 刘芳) 作者简介 ： 齐小攀( 1 9 8 6 一) ， 男， 河南新密人， 助理工程师， 从事电 厂锅 炉设 备 管 理 方 面 的工 作 ( E ma i l ： q i x i a o p a n l 1 1 1 2 6 c o rn) 。 0 0 0 ) ( 上接第4 1页) 生。燃料 一给水交叉限制下限动作 发生后 ， 因给水流量在 自动方式下无法下调 ， 这时应 立即解除机组协调控制 ， 解除给水控制 自动 ， 手动调 整给水泵出力 ， 使燃料与给水相匹配 ， 防止锅炉主 、 再热蒸汽温度急剧下降而造成机组跳闸甚至水冲击 事故 的发生。 参考文献： 1 范从振 锅炉原理 M 北京 ： 水利电力出版社， 1 9 8 6 2 Q B I O 1 1 0 1 0 0 1 0 1 2华电莱州发电有限公司 1 0 0 0 MW集控运行规程 S 3 李全才， 商显新 1 0 0 0 MW超超临界机组交叉限制应用 问题及 解决方 案 J 电站系统 工程 ， 2 0 0 9 ， 2 5( 4) ： 6162 4 张玉铎， 王满稼 热工 自动控制系统 M 北京 ： 水利电 力出版社 ， 1 9 8 5 5 王英 超超临界机组给水控制方法的研究 D 保定： 华 北电力大学 ， 2 0 1 1 6 樊泉桂 超超临界及亚临界参数锅炉 M 北京： 中国电 力出版社 ， 2 0 0 7 7 樊泉桂 超超临界锅炉设计及运行 M 北京： 中国电力 出版社 ， 2 0 1 0 ( 本文责编 ： 刘芳) 作者简介 ： 邵长暖( 1 9 7 7 一) ， 男 ， 山东临沂人 ， 技师， 从事电厂集控 运行方面的工作 ( E m a i l ： s c n O 0 0 s i n a c o rn) 。