張建民

[摘 要]論述燃油鍋爐的主要控制方式，供同行參考。

[關(guān)鍵詞]燃油；控制

中圖分類號：F126.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0313-02

[Abstract]Description of the control for oil fuel burning boiler， make a reference to peers.

[Key words]Oil fuel； Control.

1、鍋爐系統(tǒng)簡介

某工程安裝2臺高參數(shù)汽包鍋爐，自然循環(huán)，單爐膛，前墻布置2層重油燃燒器，每層4支，微正壓。

鍋爐主要參數(shù)如下：

主蒸汽壓力，溫度，流量參數(shù)與汽輪機允許參數(shù)

過熱蒸汽：連續(xù)蒸發(fā)量 420t/h

蒸汽壓力 9.8MPa（g）

蒸汽溫度 540℃

給水溫度 231℃

鍋爐主要系統(tǒng)

煙風(fēng)系統(tǒng)：送風(fēng)機2臺，密封風(fēng)機2臺，空氣預(yù)熱器1臺，火檢風(fēng)機2臺。

燃燒系統(tǒng)：爐前布置重油槍8支，分上下兩層，每層各4只油槍。油槍廠家為：Hamworthy Combustion Engineering Ltd。采用二次點火方式，即先點燃天然氣槍，天然氣槍點燃重油槍。

汽水系統(tǒng)：配備2臺100%容量電動給水泵，2臺泵互為備用。

吹灰系統(tǒng)：配備24臺常規(guī)吹灰器。吹灰系統(tǒng)由DCS系統(tǒng)控制。

重油供給由外圍的重油泵房實現(xiàn)。重油泵房的控制由PLC實現(xiàn)，但PLC可與DCS通信，相關(guān)參數(shù)可上傳到DCS系統(tǒng)。

2、主要控制方式及分析：

2.1鍋爐主保護：

鍋爐主保護有以下具體條款：

1）兩臺送風(fēng)機均停；

2）汽包水位高高；

3）汽包水位低低；

4）爐膛壓力高高；

5）喪失全部火焰；

6）喪失全部燃料；

7）汽輪機跳閘；

8）供油母管壓力低低（小于5.5bar）；

9）鍋爐風(fēng)量低低；

10）火檢冷卻風(fēng)壓力低低；

11）手動MFT；

12）空氣預(yù)熱器停；

13）燃油供應(yīng)母管壓力高；

14）燃油母管油溫低低；

15）霧化蒸汽壓力低低；

16）風(fēng)油比低于9.35。

其中第8條燃油壓力低低的說明：設(shè)計院原始定值為4bar，后來根據(jù)現(xiàn)場Hamworthy廠家人員建議以及考慮到油槍燃燒要求改為5.5bar。

第9條鍋爐風(fēng)量低低，原始設(shè)計低于總風(fēng)量25%-30%，大約為：95-114Km3，該邏輯的原始設(shè)置為典型的燃煤爐邏輯對于燃油爐并不適合，由于近幾年燃油爐比較少見，缺乏相應(yīng)的調(diào)試經(jīng)驗，在點火初期按照常規(guī)配風(fēng)調(diào)整燃燒，燃燒效果很不理想。后來打開人孔爐內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)水冷壁上有大量的未充分燃燒的粘滯重油，花費大量的人力進行清理。經(jīng)過和Hamworthy廠家代表進行分析認為風(fēng)量過大是原因之一。

現(xiàn)場調(diào)試中煤粉鍋爐比較多，所以根據(jù)《電站煤粉鍋爐爐膛防爆規(guī)程》，絕大多數(shù)MFT動作條件中都有“總風(fēng)量小于等于25%-30%”這一條，對于純?nèi)加蜖t從防爆的角度來說應(yīng)該可以沒有這一條，具體配風(fēng)應(yīng)從燃燒的角度考慮。

在現(xiàn)場調(diào)整過程中，一度將總風(fēng)量控制在十幾千立方左右，解決了火焰刷墻問題，但后來經(jīng)過爐膛內(nèi)檢查，燃油燃燒不充分的現(xiàn)象任然存在，且由于風(fēng)量過低，大量的燃燼物積存在尾部煙道。

為了解決這個問題，確定增加最低風(fēng)量保護，但定值確定在85 Km3，通過調(diào)整燃油溫度及燃油壓力，達到了點火和低負荷狀態(tài)下火焰刷墻及燃燒不充分的問題，且燃燼物能夠帶到煙囪。

第13條燃油供應(yīng)母管壓力高是指在小于或者等于兩根槍的情況下，為了保證充分燃燒，避免火焰刷墻，不得使母管油壓高于6.5bar。該條邏輯也是在現(xiàn)場通過反復(fù)調(diào)整得到的結(jié)果，屬于新增邏輯。

因此，對于燃油爐的MFT保護條件與燃煤爐對照，有其獨特的地方。從我們調(diào)試較多的燃煤爐遵循的《鍋爐防爆規(guī)程》來說，許多規(guī)定并不適合燃油爐。這一點是值得我們注意的地方。

2.2 MCS控制：

MCS中比較特別的是燃油控制以及風(fēng)量控制，分述如下：

2.2.1燃油控制：

邏輯圖如下所示（圖1）：

燃油控制是整個燃油爐燃燒控制核心部分，它分為兩個部分：燃油壓力控制和燃油流量控制。燃油壓力和燃油流量的控制均通過調(diào)節(jié)進油管道上的調(diào)節(jié)閥開度實現(xiàn)。即，兩個控制回路控制同一個調(diào)節(jié)閥。

燃油壓力控制：

在點火初期和低負荷狀態(tài)下，壓力控制模式可以投入。過程值為燃油母管壓力信號三取中值，操作員可以進行壓力設(shè)定以及自動回路的投退。在燃油控制面板的左半部分進行相應(yīng)的操作，需要指出的是，由邏輯圖可以看出，由于兩個回路作用在同一個調(diào)節(jié)機構(gòu)，只可能有一個M/A站，因此，該調(diào)節(jié)閥門的手動操作也設(shè)置在燃油控制面板的左半部分。

壓力模式轉(zhuǎn)換到流量模式的條件：燃油母管壓力大于8bar且燃油流量大于7t。

需要指出的是由于增加了回油關(guān)斷門的自動開關(guān)功能，在回油快關(guān)閥自動關(guān)閉的瞬間，燃油母管壓力以及燃油流量必然會都有一個瞬間的上沖過程，如果此時壓力超過8bar且流量大于7t會引起控制方式瞬間切換為流量控制方式，顯然這種現(xiàn)象對于燃燒的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)品質(zhì)都是不利的。因此在壓力模式切換到流量模式條件滿足后延時3分鐘才切換到流量模式。

燃油控制面板如圖2.所示：

燃油流量控制：

當(dāng)上述的燃油壓力和燃油流量均達到一定值時，滿足流量調(diào)節(jié)條件，燃油控制進入流量控制模式，在流量模式下燃油流量的設(shè)定由負荷控制中心的鍋爐主控M/A站進行設(shè)定。如果其它條件滿足，可以投入鍋爐主控自動，實現(xiàn)鍋爐燃料的自動控制。

流量模式到壓力模式的轉(zhuǎn)換：當(dāng)減負荷到一定程度，燃油壓力和燃油流量任意條件不滿足時轉(zhuǎn)入壓力控制模式，需要指出的是，由于這種特殊的控制方式，流量模式下由于燃油的M/A站處在自動狀態(tài)，所以壓力設(shè)定值的跟蹤實現(xiàn)起來非常繁瑣，因此現(xiàn)場采取的辦法是在流量模式下，在壓力控制面板可以預(yù)設(shè)壓力控制值7bar（可以根據(jù)運行工況改變），當(dāng)切換到壓力模式時，調(diào)節(jié)門即以7bar進行壓力調(diào)節(jié)。

通過以上燃油控制模式，基本實現(xiàn)了燃油系統(tǒng)從點火到最高負荷的自動控制。而且通過機組實際帶負荷過程檢驗，調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良。

2.2.2風(fēng)量控制：除了燃油調(diào)節(jié)，配風(fēng)是燃油爐燃燒控制的另一個重要組成部分。風(fēng)量控制主要有兩種控制手段：一是變頻器控制電機頻率以達到風(fēng)量控制，即，變頻控制；二是通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機入口擋板開度實現(xiàn)風(fēng)量控制，但由于設(shè)計原因，當(dāng)風(fēng)機入口擋板開度較小時，送風(fēng)機振動增大。因此風(fēng)量調(diào)節(jié)主要通過變頻控制來實現(xiàn)。

風(fēng)量控制邏輯圖如下（圖3.）：

送風(fēng)及控制采用平衡器模塊來控制兩臺送風(fēng)機的變頻器指令，即平衡器下游掛兩個M/A站，以便平衡兩個站的輸出。有關(guān)平衡器的用法可參考有關(guān)功能塊說明，這里不再贅述。

風(fēng)量控制回路的過程量為補償計算后的總風(fēng)量，風(fēng)量指令由鍋爐主控的指令乘以相應(yīng)工況下的風(fēng)油比。為了配合MFT的最低風(fēng)量低保戶，風(fēng)量指令最小設(shè)定為100 Km3，風(fēng)油比值由廠家提供。應(yīng)當(dāng)指出的是：在點火初期由于燃油量很小，此時鍋爐主控為手動狀態(tài)跟蹤實際的燃油流量，小的燃油流量下的風(fēng)油比應(yīng)配合最小風(fēng)量指令100 Km3而生成，目的是便于在負荷大于30%時便于風(fēng)量指令的平滑過渡。各個工況下的風(fēng)油比見下表1.：

此風(fēng)油比可以看作是一組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，鍋爐運行中如果燃油熱值發(fā)生波動，可以通過氧量校正回路進行修正，而不必頻繁改變風(fēng)油比的設(shè)定。

鍋爐負荷大于30%時投入交叉限制。對應(yīng)風(fēng)油比分別為：11.3，14.3.

風(fēng)量指令生成及氧量校正邏輯圖（圖4.）如下：

通過以下邏輯（圖5.）實現(xiàn)加油先加風(fēng)，減油后減風(fēng)的功能。具體參數(shù)可在實際調(diào)試過程中調(diào)整。

此外，對于風(fēng)量跳自動中變頻器指令與反饋偏差大應(yīng)該根據(jù)變頻器的滿指令響應(yīng)時間進行調(diào)整，否則運行中發(fā)生大的擾動，如RB時，會引起風(fēng)量自動跳閘，導(dǎo)致RB正常功能的隔斷，影響機組穩(wěn)定運行。

在30%以下負荷可以人為干預(yù)調(diào)整過量風(fēng)，在30%負荷以上，系統(tǒng)會自動將過量風(fēng)減少為0，而且不允許運行人員調(diào)整過量風(fēng)。

總的來說，在鍋爐吹掃后就可以投入風(fēng)量自動，直至帶滿負荷。實現(xiàn)了全程風(fēng)量自動。

3 結(jié)論

純?nèi)加蜖t在近些年已經(jīng)很少見，我們的大部分調(diào)試人員沒有燃油爐調(diào)試的經(jīng)歷。通過本次調(diào)試過程的總結(jié)為我們對燃油爐的調(diào)試積累了經(jīng)驗。同時對以后此類型的燃油鍋爐的控制提供借鑒。

參考文獻：

[1] 新華公司自動邏輯組態(tài)說明（MCS DESIGN INSTRUCTION FOR ..Power Station Phase Ⅲ 2*100MW UNIT）

[2]漢莫斯燃燒工程有限公司（HAMWORTHY COMBUSTION ENGINEERING LIMITED）燃燒器說明書

[3] 中南電力設(shè)計院熱控PI圖

[4] 新華控制系統(tǒng)OC 4000 功能塊手冊。