锅炉增设微油点火系统的控制逻辑设计与改进.pdf

第 l 3 卷( 2 0 1 1 年 第1 l 期) 电 力 安全 技 术 J 锅炉增设微油点火系统的控制逻辑 设计与改进 吴联 国 ( 华电国际莱城发电厂 ，山东 莱芜2 7 1 1 0 0 ) 摘要介绍了莱城发 电厂 3号机组锅 炉在增加微油点火系统时的控制逻辑设计及对原 F S S S 系统控制逻辑的改进，特别是对关系到锅炉安全的地方按照 “ 保护优先”的原则进行设计改进 ，取 得 了良好 的效果。 关键 词微 油点火；控制 系统 ；逻辑改进 莱城发 电厂利用 3号机组 的大修机会进行 了 锅炉节能项目，增加了微油点火系统。在项目的实 施过程 中为了既保证节能又能够达到锅炉安全的要 求，对原有的锅炉炉膛安全监控系统 ( F S S S ) 进行 了改进 ，效果 良好。 1 锅炉及热控系统简介 3 号炉为上海锅炉厂生产的 1 0 2 5 t h自然循 环单炉膛汽包锅炉 ，采用平衡通风，固态排渣。炉 膛 断面 尺寸 1 4 0 2 2 mm X 1 2 6 1 5 mm，炉 膛全 高 5 4 0 0 0 mm；在炉墙四角布置 2 4只全摆动、直流 式煤粉燃烧器 ，切 向燃烧 ，使炉膛 中心形成 2个 假想切圆，直径分别为 1 ，3 号角 7 0 0 mm和 2 ，4 号角 5 0 0 mm，逆时针转 向；采用均等配风 ，6只 一 次风 口，相问布置 8只二次风 口；每个角布置 3 支大油枪 ，单支出力为 l2 t h 。制粉系统采用 B B D 4 0 6 0型双进双出直吹钢球滚筒磨煤机。 热控 系统硬件采 用西 门子公 司的 T E l E P E R M xP分散控制系统 ，软件 由上海新华控制工程 有 限公司设计，监视和控制范围为锅炉、汽机热力系 统及主要辅机 ，同时对发电机变压器组及厂用 电系 统进行数据采集和监视 。 2 微油点火控制系统 2 1 基本构造及设计思想 小油枪安装在 A2层 ，即原先 的 A层和 B层 之 间，用来点燃 A2层煤粉。将 A2 层煤粉燃烧器 更换为装有气化小油枪的内浓外淡的内风膜式稳燃 型燃烧器。每个燃烧器安装 2个小油枪 ，单个流量 为 6 0 k g h ，配备相应的油角阀和吹扫阀以及火焰 监测装置。其控制的基本原理是通过采集现场开关 量信号和模拟量信号，控制各路电( 气 ) 动阀、电 磁阀、 点火器等， 按照工作流程要求实现点火操作 。 控制系统可以按设定好的运行方式，自动安全地完 成点火启动操作，既可就地单独进行点火工作，也 可与锅炉主控系统进行通讯实现集中监控。 2 2 构成及功能 微油点火控制系统由主控设备、电( 气 ) 动执 行装置、检测机构等几部分组成 。 主控设备是控制系统的核心 ，完成点火过程的 程序控制 ，用 P L C实现。 电( 气 ) 动执行装置中的电磁阀控制压缩空气 的通断 ，点火器用来点燃小油枪 ，气动球阀用来控 制油路通断。 控制系统设计了燃烧器壁温监测、图像火焰监 测等检测机构 ，能够实时监测系统的工作情况。发 生故障时，程序将采取必要的保护动作并伴有警报 信号提示操作人员检查设备 ， 以保证系统安全运行。 系统具有动态模拟功能，通过人机界面显示其 工作流程。运行过程中的阀位状态、各种必要的参 数实时动态地显示在人机界面上。 要求每只燃烧器设壁温监测点 ；图像火焰监测 采用成熟、通用的产 品。 一 9一 J 电 力安 全 技 术 第 1 3 卷( 2 0 1 1 年 第1 1 期 ) 微油点火控制系统的逻辑控制原理见图 1 。 图 1 微油点火控制系统逻辑控制原理 3 控制逻辑设计与改进 3 1 指导思想 微油点火控制系统为独立控制方式 ，进入 D C S 系统 ，并在 F S S S管理之下工作 。 ( 1 )气化小油枪 系统油阀及点火设备纳入 F S S S系统，所有控制和保护始终按照 “ F S S S 保护 优先”的原则运行，当小油枪系统发生故障时 ，不 对 F S S S系统产生影响。 气化小油枪系统纳入 MF T保护逻辑中，即所 有燃烧切断均包括气化小油枪系统。 ( 2 )气化小油枪是否点火成功由自带火检判 断，并在控制室内接人火检视频信号。画面显示器 _ 9一 可采用原炉膛火焰监视器相互切换使用。 3 2 新增逻辑 ( 1 )油角程控启动逻辑 。 DC S不控制 A2层油的单个设备 ，单角的顺控 逻辑由就地 P L C实现，D C S发单个油角程序启停 指令至就地 P L C ，由P L C自动完成油角的投入切 除工作 。以 A2 -1 层油角设备说明如下。 当允许投油条件满足时 ，运行人员发 A2 -1 油 角启动指令 ，DC S送 出 A2 一l 油角启动指令 ( 脉冲 3 0 S ) ，就地 P L C接收到此脉冲信号后 ，启动 A2 -1 油角 ；运行 人员发 A2 -1油角停止指令 ，DC S送 出A 2 一 l 油角停止指令 ( 脉冲 3 0 S ) ，就地 P L C接 收到此脉冲信号后，停止 A2 一l 油角；当 MF T或 O F T时，脉冲 6 0 S自 动停止 A 2 层油角设备。 ( 2 )I ，2总油 阀允许开启逻辑。 允许开 、允许关均置 i 。 MF T或 OF T脉冲 1 0 S 解除总油阀允许开 启指令，见图 2 。 图2 解除总油阀允许开启指令 ( 3 )小油枪已投入 ( A 2 层油投入 ) 逻辑如图3 所示。 A 2 一 I 油火检有火 A 2 4 油阀开 图 3 小油枪已投入 ( A 2层油投入 ) 逻辑 ( 4 ) 锅炉小油枪启动方式逻辑如图4 所示。 注：此信号要在MI L L A画面中显示 图4 锅炉小油枪启动方式逻辑 第 1 3 卷 ( 2 0 1 1 年第 l l 期 ) 电力安 全技术 ( 5 ) A 2 层油阀关逻辑如图 5 所示。 A2 1 油阀关 图 5 A 2 层油阀关逻辑 ( 6 )助燃风机控制逻辑。 允许启及允 许停端 口均置 1 。当联锁投入 时， 若运行风机停或助燃风压力低于 2 k P a ，自动联启 备用风机 。 以上新增逻辑均在 AP 2内完成。 3 3 原有逻辑变更 ( 1 )原燃油跳闸逻辑 OF T中的跳 闸条件有 ： 手动 O F T； MFT； 油跳 闸阀关 ； 所有油角阀关 ； 燃油压力低低。 在该逻辑 下，当 A磨煤机启动投粉 ，撤 出 A 层 大油枪后 ，所有油角阀关条件满足 ，触发 OF T， 关油跳闸阀，开回油阀，导致 A2 层小油枪失去燃 油解列。 为 此，将 O F T逻辑 中的第 4项条件 改为 A2 层油阀关 “ 与”所有油角阀关。 ( 2 )原燃料丧失 MF T逻辑为 ， 锅炉点火 ( A， B， C层任一层 油投入 ) 后 ，在没有燃油投入 时所有给 煤机停，触发燃料丧失 MF T。 在此逻辑下，当撤 出 A层大油枪后，A2给煤 机跳闸或手动停止时会触发燃料丧失 MF T。 对燃料丧失 MF T逻辑的变更见图6 。 图6 变更后的燃料丧失 M F T逻辑 J ( 3 ) 允许投 A 2 层粉逻辑变更见图7 。 图7 允许投 A 2层粉逻辑变更 ( 4 )将 A磨煤机中空轴插板门允许开条件中的 “ 允许投粉”修改为 “ 允许投粉 ”或 “ 锅炉小油枪 启动方式” 。 ( 5 )将 A磨煤机允许启动条件中的“ 允许投粉” 修改为 “ 允许投粉”或 “ 锅炉小油枪启动方式” 。 ( 6 )将 A磨煤机一次风关断门 ( P AS O D) 允许 开条件 中的 “ 允许投粉”修改为 “ 允许投粉”或 “ 锅 炉小油枪启动方式” 。 ( 7 )将 A2 给煤机出口门允许开条件 中的 “ A2 层 B S O D全开”修改为 “ A 2 层 B S O D不全关” ； 将 A2给煤机 出口门允 许开条件 中的 “ 允许投粉” 修改为 “ 允许投粉”或 “ 锅炉小油枪启动方式” 。 ( 8 )将 A 2 给煤机允许启动条件 中的 “ A 2 层 B S OD全 开 ”修改 为 “ A2 层 B S O D不全 关” ；将 A2给煤机允许启动条件 中的“ 允许投粉” 修改为“ 允 许投粉”或 “ 锅炉小油枪启动方式” 。 ( 9 )按公司 微油点火及稳燃系统设计制作技 术规范 第 8 4条第 C项第 4小 项要求 ，增加 A2 层 B S OD保护关逻辑 ，如图 8所示 。 D D D 图 8 A 2层 B S O D保护关逻辑 一 9一 J 电 力 安全 技 术 第 1 3 卷( 2 0 1 1 年 第 1 l 期 ) ( 1 0 )按公司 微油点火及稳燃系统设计制作 技术规 范 第 6 2 1 5条要 求，A2层 油角油 火检 信号丢失 ，启动 点火器 打火 ，如火检还是检不到 火 ，关相应油阀，延时 6 0 s关气阀。此逻辑功能在 P L C中实现。 3 4 灭火保护逻辑不做任何修改 按照 “ 保护优先”的原则 ，灭火保护逻辑不做 任何修改 。但运行操作中应注意 以下两方面。 ( 1 )撤 出 A层大油枪前，须观察 A2 层粉的着 火情 况，在确认 A2层粉着火稳定后，方可撤 出 A 层大油枪。否则可能因 A2层煤火检检测不到火焰 信号 ，A2 ，B1 相邻层灭火条件满足 ，造成灭火保 护动作。 ( 2 )机组 停运 ，抽空 A磨 时 ( 最后一 台磨 ) ， 须根据 A2层粉的着火情况，及时投入 A层 3只大 油枪。否则 可能会 出现 因 A2层煤 火检检不到火 ， 造成灭火保护动作，不能实现对 A磨的彻底抽空。 4 微油点火控制系统的成功投用 ( 1 )缩短了锅炉点火时间。小油枪在锅炉点火 阶段的作用重大 ，投入小油枪后 ，A制粉系统启动 时对锅炉热负荷的要求明显降低，其 中二次风温 由 原来 的 1 7 7降到 1 0 0，汽包压力 由原来的 3 4 MP a降到 1 MP a 。由于 A制粉系统在点火 阶段的 快速投入 ，大幅度地 缩短 了锅炉 的升温 、升压时 间。 ( 2 )大幅度节省 了锅炉点火及低负荷稳燃的燃 油消耗量 。在没有投入小油枪系统运行前 ，锅炉点 火时需要投入 8支大油枪 ，而投入小油枪后最多投 入 4支大油枪就足够 了。在低负荷稳燃时只投小油 枪就够了，由此节省大量燃油。 5 结束语 热工控制逻辑的改进，使得小油枪控制系统在 莱城发电厂的应用既起到了节油的效果，又满足了 机组安全稳定运行的要求。随着其他 3台机组的相 继改进，小油枪控制系统将越来越完善，也将发挥 越来越大的节能作用。 经过不断对小油枪 热控系统的改进 ，目前 3号 机组的小油枪热控系统已经完全能够与原先的热控 参考文献： 系统相 融合，满足 3 0 0 MW 机组 的锅 炉点火和 低 l D L T 6 5 5 -2 0 0 6 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验 负荷稳燃的功能要求。其成功应用主要体现在以下 收测试规程 s 几个方面。 ( 收稿日 期：2 0 1 1 0 8 2 2 ) 聿 s _聿 $ 、 雾 电力资i 1 =I S 亡 P亡 亡肇 P七 球 吉林辽源电网调度实现连续安全运行 1 0 0 0 0天 截至 2 0 1 卜 1 0 1 7 T 2 4 ： 0 0 ，吉林辽源 电网调度实现连续安全运行 1 0 0 0 0 天 ，创造了电网调度安全运行 新纪录。从 1 9 8 4年至今，历经近 2 8年的建设与发展 ，辽源电网已成为一个大容量、高参数 的现代电网， 并 网运行 电厂 已达 3座、2 2 0 k V变 电站 5 座 、6 6 k V变 电站 l 3座，变 电容量 由 1 8 7 8 3万 k VA增 加到 1 3 3 6 5 万 k VA，供 电量 由 4 2亿 k W h增加到去年的 1 8 亿 k W h，今年更有望突破 2 3 亿 k W h 。 2 8 年间，该公司不断创新安全管理模式。他们以 “ 保人身，保电网，保设备”的安全理念为主线，落 实安全生产责任制，强化电网调度安全管理，增强电网抗风险能力；以 “ 安全隐患