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300MW褐煤锅炉炉膛安全监控系统的设计
发布时间：2013-09-11 09:17 来源：未知
0、引 言
随着科学技术的发展，电站机组的容量在不断增加，所要求的自动化水平也越来越高，所以炉膛安全监控系统( FSSS)的重要性也就越来越突出。正因如此，通过长期的应用实践以及相应的设计、制造、安装和使用等方面的标准和规范的建立与完善，人们对FSSS的作用和地位已经形成了共识。
目前，国内电站锅炉的燃烧器大多采用四角切向布置，其燃料也以烟煤、贫煤或无烟煤为主，磨煤机大多采用中速磨或钢球磨，每台磨煤机对应于锅炉的一层燃烧器，其燃料的投入与切除均以层为单位，因此，相应的FSSS系统逻辑也均以层为单位进行设计。然而，哈锅生产的300 MW褐煤锅炉却与以往同级别的四角燃煤锅炉有所不同，由于该炉燃用的煤种为褐煤，为适应此煤种而选用了高速风扇式磨煤机，因此，整个制粉系统及锅炉燃烧系统也较以往的四角燃煤锅炉有很大的变化，燃烧器由四角改为六角布置，与之相应的，每台磨煤机对应于锅炉的一角燃烧器，则其FSSS系统逻辑也应由以层为单位改为以角为单位进行设计，其运行方式也与以往的四角燃煤锅炉有很大的不同，软件设计是FSSS系统的核心，为此，有必要进行说明，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�。
1、工程简介
本文以双辽电厂1#机组为例，该锅炉型号为HG - 1021/18.2 - HM5，容量为300 MW，属亚临界参数，自然循环中间再热汽包锅炉，呈Ⅱ型布置，全钢构架，室内紧身封闭，回转式空气预热器，采用平衡通风方式，主燃料为褐煤，点火、暖炉辅助燃料为渣油。
锅炉采用固定式直流燃烧器，六角布置，切圆燃烧方式，每角燃烧器布置三层一次风喷口、二层点火及暖炉油喷口，以及相关的若干辅助风喷口。在点火暖炉油喷口内及与一次风相应的辅助风喷口内还分别设置了用于检测油或煤火焰的火焰检测器探头。锅炉启动采用三级点火方式，所有油枪均采用蒸汽雾化，全炉12支油枪的总出力按30% MCR考虑。
锅炉制粉系统采用负压直吹式热烟和热风干燥系统，配有6台风扇磨煤机及6台给煤机。其中，磨煤机布置在Om标高，每台磨煤机对应锅炉的一角燃烧器。在燃用设计煤种时投运5台磨煤机，即可保证锅炉的最大连续负荷，余下的1台磨煤机备用。
2、褐煤锅炉与常规四角锅炉在FSSS方面的区别
为了方便说明，以下将高速风扇磨六角喷燃褐煤锅炉简称为六角炉，而将中速磨四角燃煤锅炉简称为四角炉。
首先从煤种入手进行分析，以双辽电厂1#炉为例，选用的为霍林河褐煤，属于高挥发份煤种，其工业分析数据为：挥发份48.39%，水份28.65%、灰份27.49%、固定碳51.65%，因此，选用风扇磨是最为合适的。
在四角锅炉直吹式制粉系统中，由一次风送粉，中速磨出口压头的建立是靠一次风机来完成的，1台磨煤机的4个出口管道分别对应于同一层燃烧器的4个煤粉喷口，切投每台磨机时，不存在火焰中心偏斜问题。而在六角褐煤锅炉制粉系统中，没有配置专门的一次风机，风扇磨压头的建立是靠磨自身的冲击板高速旋转来产生的，其压头较低，为此，必须尽量减少其出口输粉管道的沿程阻力，而最直接、最有效的一个办法就是缩短风扇磨出口至燃烧器的煤粉管道长度。为此采用1台磨煤机对应锅炉1个角的煤粉燃烧器，并且磨煤机就布置在燃烧器的下方，这与中速磨制粉系统那种环绕锅炉布置煤粉管道的方案相比，其管路的长度大大缩短。但随之而来的问题是，由于一台磨煤机对应的是锅炉一个角的煤粉燃烧器，切投每台煤机时，存在着炉膛内火焰不对称的问题，因此就应有一个不同于以往的逻辑�；こ绦�，而这也正是六角炉FSSS与四角炉FSSS区别之所在。与四角炉层逻辑控制相对应的，六角炉为角逻辑控制，其炉膛火焰监视信号的判断，火焰中心的控制均具有其独特性，进而其角灭火逻辑、全炉膛灭火逻辑及减负荷工况也具有新的内涵。
3、褐煤锅炉FSSS的几个突出特点
3.1角逻辑的确定
为了适应六角褐煤锅炉制粉系统的特点，需建立角逻辑的概念，而角逻辑的内容则完全是根据理论推理得出的。由于该锅炉任意一角中的3层煤粉管道的长度、所至标高各不相同，因此其管道阻力也各有差异，其中，最上层的管道阻力最大，最下层的管道阻力最小。为平衡这3根煤粉管道之间的阻力，保证通往各层一次风喷口煤粉量的均匀一致，在每根煤粉管道的入口处都装有舌型挡板，适当调整各挡板的开度，即可保证各煤粉喷口粉量的均匀分配。在外界着火能量相等的情况下，这3个煤粉喷口的着火、熄火过程应该是基本相同的。
根据上述道理，得出如下角逻辑：
若该角给煤机已有运行证实，且该角的2支或2支以上煤粉喷口的相应火焰检测器指示有火，则该角煤燃烧器有火。
同样的，若该角的2支或2支以上煤粉喷口的相应火焰检测器指示无火，则该角煤燃烧器无火。
3.2全炉膛灭火逻辑
有了上述角逻辑的概念，我们就很容易得出下述全炉膛灭火的逻辑：
一旦锅炉已投入运行，在油系统未投入运行的情况下，若各角的煤火焰检测器均指示2/3或2/3以上无火，则发出全炉膛灭火信号。
3.3锅炉偏烧工况
上面已经阐述过．六角炉区别于四角炉的重要特征就是其磨煤机切投均以角为单位进行，这就存在着火焰中心偏斜的问题。在油燃烧器停运的工况下，若此时投运的磨煤机位号及数量不合适，将导致火焰中心严重偏斜，并且炉内的燃烧能量将不能满足煤粉燃烧器的最低着火能量需求，此时的燃烧工况非常不稳定，熄火的可能性很大，应按停炉处理——即主燃料跳闸( MFT)。
3.4减负荷工况
在锅炉负荷大于60%MCR且投入运行的磨煤机数量大于半数以上的情况下，若机组的部分主要辅机发生故障，则锅炉需要进入减负荷工况（简称RB）。当RB信号发出后，无论当时运行的磨煤机台数是多少，均应在一定的时间间隔内按顺序停磨，最终将运行的磨煤机数量降至半数，且其排列方式应保证锅炉对称的燃烧形式，以使炉膛中的热量尽可能地均匀分布。
3.5磨煤机点火许可
对于四角锅炉，在向任一煤粉燃烧器送粉前，该燃烧器必须具备足以点燃煤粉的点火支持能量，并应维持一段时间，直到锅炉己带到足够的负荷而不再需要相应的点火能量支持为止。而对于六角锅炉，每台磨煤机投运前不但要满足这种着火能量的要求，而且还要满足火焰对称性的要求，原因如上所述，否则，将禁止该磨煤机投入运行。
4、结束语
以前生产过的200 MW六角褐煤锅炉，没有配套相应的FSSS系统，国内也少有经验可供借鉴，引进机组中类似的仅在元宝山电厂有一台70年代引进的300 MW塔式锅炉，而且其控制要求也己不能满足当前的需要。因此，对于首套300MW六角褐煤锅炉的FSSS系统的软件设计，就显得格外重要，这对以后相关工程也有着很好的借鉴意义。经过一段时间的调试和运行，证明这种设计简捷合理，运行可靠，是可以接受的。
