張方耀

（國家能源集團(tuán)黃金埠電廠，江西上饒 335100）

隨著火電機(jī)組的裝機(jī)容量的不斷增大，火電機(jī)組不可避免參與電網(wǎng)的調(diào)頻和調(diào)峰，由于電網(wǎng)對機(jī)組負(fù)荷調(diào)控范圍的不斷擴(kuò)大，根據(jù)負(fù)荷啟停制粉系統(tǒng)的頻率變得越來越高，制粉系統(tǒng)的啟停順利與否除直接關(guān)系到機(jī)組安全運(yùn)行外，還關(guān)系到機(jī)組節(jié)能降耗。對于中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，啟停一次制粉系統(tǒng)需按照順序操作磨煤機(jī)油站、磨煤機(jī)密封風(fēng)門、出口閘板門、入口冷熱風(fēng)一次風(fēng)快關(guān)門、磨煤機(jī)、動(dòng)態(tài)分離器、給煤機(jī)、給煤機(jī)密封風(fēng)門、給煤機(jī)上下閘板門等設(shè)備，同時(shí)還需保證磨煤機(jī)的出口溫度及入口風(fēng)量在一定范圍內(nèi)[1]。如此重復(fù)又復(fù)雜的工作，靠運(yùn)行人員手動(dòng)操作，效率低下，增加相關(guān)電動(dòng)設(shè)備空載時(shí)間，增加運(yùn)行人員的工作量，嚴(yán)重時(shí)因啟停不及時(shí)而影響機(jī)組負(fù)荷，增加廠用電率，不利于機(jī)組節(jié)能降耗。若操作失誤甚至?xí)p壞制粉系統(tǒng)設(shè)備，直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。通過控制系統(tǒng)自動(dòng)控制啟動(dòng)順序，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無需人為干預(yù)的一鍵啟停技術(shù)。制粉系統(tǒng)作為一個(gè)相對獨(dú)立的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套具有一鍵啟停功能的邏輯程序完全可行。

1 設(shè)備概述

某電廠2×600 MW 超臨界燃煤火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐，制粉系統(tǒng)采用正壓、冷一次風(fēng)機(jī)、中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配置6 臺(tái)HP1163/Dyn 中速磨煤機(jī)、6 臺(tái)EG3690 皮帶稱重式給煤機(jī)和6 個(gè)原煤倉。制粉系統(tǒng)的一次風(fēng)由冷、熱一次風(fēng)混合提供，每臺(tái)磨煤機(jī)出口引出4 根一次風(fēng)粉管道至爐膛四角的煤粉燃燒器，爐前配置煤粉分配器保證煤粉的均勻分配。每臺(tái)磨煤機(jī)配置4 個(gè)出口閘板門、1 個(gè)熱風(fēng)快關(guān)門、1 個(gè)冷風(fēng)快關(guān)門、1 個(gè)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、1 個(gè)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門及1 個(gè)密封風(fēng)門。每臺(tái)給煤機(jī)配置1 個(gè)上閘板門、1 個(gè)下閘板門及1 個(gè)密封風(fēng)門。通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的入口冷、熱風(fēng)調(diào)門開度，來獲得磨煤機(jī)的合適出口溫度和入口一次風(fēng)量，入口一次風(fēng)量測點(diǎn)安裝在磨煤機(jī)入口冷、熱混合后的一次風(fēng)道上，用來調(diào)節(jié)制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比，出口溫度測點(diǎn)安裝在磨煤機(jī)出口閘板門前，用來防止磨煤機(jī)內(nèi)溫度過高造成磨煤機(jī)爆燃。一次風(fēng)粉管道的設(shè)計(jì)流速BMCR（鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量，主要是在滿足蒸汽參數(shù)、爐膛安全情況下的最大出力）工況為30.0 m/s、35%BMCR 工況為26.9 m/s。

2 控制方案

該制粉系統(tǒng)的控制可分為啟動(dòng)階段、正常運(yùn)行階段和停止階段。正常運(yùn)行期間主要通過機(jī)組的協(xié)調(diào)對給磨煤機(jī)給煤量進(jìn)行控制，通過冷、熱風(fēng)門的配比調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量及出口溫度，此過程中給煤機(jī)、冷風(fēng)調(diào)門和熱風(fēng)調(diào)門均投自動(dòng)，除異常工況需設(shè)定偏置外，無需運(yùn)行人員手動(dòng)干預(yù)。啟動(dòng)和停止階段主要是對設(shè)備的順序控制，針對制粉系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的風(fēng)門卡澀、漏風(fēng)和給煤機(jī)斷煤等特殊工況，設(shè)計(jì)制粉系統(tǒng)的啟動(dòng)和停運(yùn)順序控制方案，以實(shí)現(xiàn)制粉系統(tǒng)的全程自動(dòng)控制[2]。

2.1 啟動(dòng)方案

制粉系統(tǒng)能否安全、快速地使磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到規(guī)定要求，一直是制約一鍵啟停功能實(shí)現(xiàn)的瓶頸，一套制粉系統(tǒng)的冷、熱態(tài)啟動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間，很大程度上取決于磨煤機(jī)出口溫度的控制，而本制粉系統(tǒng)熱風(fēng)門存在明顯內(nèi)漏，在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)因所要求的出口溫度較低，熱風(fēng)門開啟后，溫度上升較快，控制效果尚可。熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度超高限，磨煤機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)中也會(huì)發(fā)生給煤機(jī)斷煤造成出口溫度超高限。為了防止磨煤機(jī)出口溫度超限，啟動(dòng)方案將磨煤機(jī)熱風(fēng)快關(guān)門的開啟順序放在給煤機(jī)啟動(dòng)之后，與給煤機(jī)上閘板門開啟同步，同時(shí)取消給煤機(jī)啟動(dòng)允許條件中的熱風(fēng)快關(guān)門開啟信號(hào)。磨煤機(jī)出口閘板門啟動(dòng)后啟動(dòng)磨煤機(jī)及動(dòng)態(tài)分離器，在動(dòng)態(tài)分離器啟動(dòng)過程中，為了防止磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器啟動(dòng)電流過大，在動(dòng)態(tài)分離器啟動(dòng)后設(shè)定動(dòng)態(tài)分離器的升速率為15 r/s，收到磨煤機(jī)及動(dòng)態(tài)分離器運(yùn)行信號(hào)后開啟磨煤機(jī)冷風(fēng)隔絕門，以1%/s 的速率超馳開啟冷風(fēng)調(diào)節(jié)門至50%，同時(shí)出口溫度設(shè)定為70 ℃，隨后冷風(fēng)調(diào)節(jié)門投自動(dòng)，該溫度由冷風(fēng)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)。在順控運(yùn)行狀態(tài)下磨煤機(jī)出口溫度低于70 ℃時(shí)關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)節(jié)門[3-5]。為了防止給煤機(jī)給煤階段由于斷煤造成磨煤機(jī)出口溫度超限，在給煤機(jī)煤量反饋未達(dá)到最小給煤量前，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)給煤量達(dá)到20 t/h 以上時(shí)，超馳開啟熱風(fēng)調(diào)節(jié)門至20%，同時(shí)將熱風(fēng)調(diào)節(jié)門投自動(dòng)，冷風(fēng)調(diào)節(jié)門超馳關(guān)至40%[6]。

通過以上分析最終確定的磨煤機(jī)啟動(dòng)順序?yàn)椋?）啟動(dòng)磨煤機(jī)潤滑油泵；2）開磨煤機(jī)密封風(fēng)門；3）開磨煤機(jī)出口閘板門；4）啟動(dòng)磨煤機(jī)，連鎖啟動(dòng)分離器，分離器轉(zhuǎn)速的設(shè)定值小于15 r/s；5）開啟磨煤機(jī)冷風(fēng)快關(guān)門，開啟冷風(fēng)調(diào)節(jié)門至50%（速率為1%/s），溫度設(shè)定為70 ℃，將冷風(fēng)調(diào)節(jié)門投自動(dòng)，順控運(yùn)行狀態(tài)下磨煤機(jī)溫度低于70 ℃，給煤機(jī)啟動(dòng)之前關(guān)閉冷風(fēng)調(diào)節(jié)門；6）開啟給煤機(jī)密封風(fēng)門；7）開啟給煤機(jī)下閘板門，設(shè)定給煤機(jī)最小流量為25 t/h；8）啟動(dòng)給煤機(jī)；9）開啟給煤機(jī)上閘板門和磨煤機(jī)熱風(fēng)快關(guān)門；10）熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開至20%，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門投自動(dòng)，冷風(fēng)調(diào)節(jié)門關(guān)至40%。制粉系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)流程圖如圖1所示。由于本制粉系統(tǒng)的特殊工況，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門及給煤機(jī)上閘板門經(jīng)常收不到開反饋信號(hào)，因此適當(dāng)放寬反饋條件：熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開啟及給煤機(jī)上閘板門開啟指令發(fā)出后,檢測到關(guān)信號(hào)消失且給煤量及熱一次風(fēng)量達(dá)到一定限值。

2.2 停運(yùn)方案

制粉系統(tǒng)停運(yùn)方案既要保證風(fēng)量、風(fēng)溫和煤量下降平穩(wěn)，還要保證停運(yùn)過程中協(xié)調(diào)控制的擾動(dòng)量最小，停運(yùn)完畢后走空給煤機(jī)煤量。因此，在制粉系統(tǒng)順控指令發(fā)出后，設(shè)定給煤率為25 t/h，超馳關(guān)閉熱風(fēng)調(diào)節(jié)門至0%，超馳開啟冷風(fēng)調(diào)節(jié)門至70%，為了保證風(fēng)煤比的匹配，設(shè)定給煤率的下降速度為0.2 t/s，熱風(fēng)調(diào)節(jié)門的關(guān)閉速率為1%/s，冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的開啟速率為1%/s，同時(shí)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門投手動(dòng)，出口溫度設(shè)定值為60 ℃，當(dāng)給煤機(jī)煤量達(dá)到最小給煤率且熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開度小于8%后，關(guān)閉給煤機(jī)上閘板門，走空給煤機(jī)皮帶上的存煤，等給煤機(jī)煤量低于最小煤量后，停運(yùn)給煤機(jī)，順序關(guān)閉給煤機(jī)下閘板門，下閘板門關(guān)閉后順序關(guān)閉磨煤機(jī)熱風(fēng)快關(guān)門，用熱風(fēng)快關(guān)門的漏風(fēng)及冷風(fēng)吹掃磨煤機(jī)5 min 以上，然后停運(yùn)磨煤機(jī)。

通過以上分析最終確定給煤機(jī)停運(yùn)的順序步驟如下：1）設(shè)定給煤率及冷、熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開度，熱風(fēng)門及給煤率切手動(dòng)；2）關(guān)閉給煤機(jī)上閘板門；3）停運(yùn)給煤機(jī)；4）關(guān)閉給煤機(jī)下閘板門；5）關(guān)閉磨煤機(jī)熱風(fēng)快關(guān)門；6）停運(yùn)磨煤機(jī)，連鎖停運(yùn)動(dòng)態(tài)分離器。制粉系統(tǒng)自動(dòng)停運(yùn)流程如圖2所示。

3 運(yùn)行調(diào)試

方案確定后，選擇一臺(tái)磨煤機(jī)實(shí)施改造，由于機(jī)組負(fù)荷升降時(shí)經(jīng)常啟停A 層制粉系統(tǒng)，因此建議選擇在2A 磨煤機(jī)上實(shí)施。屆時(shí)需組織專業(yè)技術(shù)人員對該制粉系統(tǒng)進(jìn)行邏輯和畫面修改，修改過程不得影響制粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行，修改完畢后，在2A 磨煤機(jī)停運(yùn)期間進(jìn)行邏輯及畫面下安裝，全面檢查無誤后進(jìn)行安全交底后方可進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)行3 次順控啟停，溫度、風(fēng)量均控制在需要的合理范圍內(nèi)，應(yīng)密切觀察啟停過程對爐膛負(fù)壓及主汽溫度調(diào)節(jié)的擾動(dòng)，觀察調(diào)節(jié)性能及協(xié)調(diào)控制效果。

根據(jù)試運(yùn)行情況，本制粉系統(tǒng)一鍵啟停技術(shù)應(yīng)用后2A磨煤機(jī)順控啟動(dòng)過程如圖3所示，2A 磨煤機(jī)順控停運(yùn)過程如圖4所示，2A 磨煤機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)過程如圖5所示。在不考慮給煤機(jī)斷煤等不可預(yù)知異常情況下，運(yùn)行人員從手動(dòng)開啟磨煤機(jī)出口門至給煤機(jī)啟動(dòng)共需約6～7 min，根據(jù)不同運(yùn)行人員的操作快慢，有時(shí)完成整個(gè)過程需要10 min 時(shí)間，但本制粉系統(tǒng)一鍵啟停技術(shù)應(yīng)用后2A 磨煤機(jī)僅需約1 min 就能完成自潤滑油泵至給煤機(jī)啟動(dòng)的全過程。

4 結(jié)語

經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)、調(diào)試及試運(yùn)行，本制粉系統(tǒng)2A 磨煤機(jī)一鍵啟停功能正常投入使用后，啟停過程中溫度和壓力等參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求，后續(xù)將繼續(xù)推進(jìn)一鍵啟停功能在本機(jī)組上的全面應(yīng)用。上述功能的實(shí)現(xiàn)，可提高機(jī)組的自動(dòng)化水平，降低運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，為后續(xù)整個(gè)制粉系統(tǒng)一鍵啟停功能實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。