珠海電廠燃料控制系統(tǒng)介紹

摘 要:珠海電廠燃料控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在不同工況下的自動控制和煤油混燒控制，為APS的機(jī)組自動啟停提供了基礎(chǔ)，切實(shí)保證了燃燒過程的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和安全。

關(guān)鍵詞:燃料控制系統(tǒng)珠海電廠煤油混燒磨組數(shù)量控制熱量計(jì)算

中圖分類號:TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(b)-0046-02

珠海電廠裝機(jī)容量700MW×2。鍋爐為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、四角噴燃直流燃燒器、亞臨界強(qiáng)制循環(huán)汽包爐;蒸發(fā)量2028t/h;過熱器出口額定壓力18.5MPa;再熱器入/出口額定壓力4.5/4.7MPa;6臺碗式中速磨、直吹式制粉系統(tǒng)。正常運(yùn)行時，投入5臺磨煤機(jī)運(yùn)行，1臺備用，每臺磨煤機(jī)的煤粉通過一次風(fēng)送入爐膛參與燃燒。

珠海電廠鍋爐的燃燒器布置在爐膛的四周，各燃燒器的中心線與爐膛中央的假想圓相切。

二次風(fēng)通過爐膛四周布置的15層風(fēng)門擋板進(jìn)入爐膛參與燃燒。各層擋板的進(jìn)風(fēng)在整個燃燒過程各司其職，使燃燒過程穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟(jì)。每個煤粉噴燃器配備一個燃料風(fēng)擋板，油燃燒器配備一個油燃燒風(fēng)擋板，并在各煤層之間配備有一層輔助風(fēng)擋板，共三層。并且在爐膛頂部配備有三層燃燼風(fēng)擋板。燃料風(fēng)從煤粉噴燃器四周進(jìn)入燃燒器，用以控制燃料著火點(diǎn)，并作為停用燃燒器時的冷卻風(fēng)。燃料風(fēng)還起到保證進(jìn)入爐膛的燃料具有合適的風(fēng)/煤混比的作用。調(diào)整輔助風(fēng)擋板可以調(diào)整噴嘴處的風(fēng)速，調(diào)整火焰包路到燃燒器的距離，使切圓始終在爐膛的中心部位。也就是說，輔助風(fēng)的作用是校正爐膛的空氣動力場。在爐膛頂部有三層OFA風(fēng)門，稱為燃燼風(fēng)門。燃燼風(fēng)就是將總?cè)剂巷L(fēng)的一部分轉(zhuǎn)移到爐膛頂部，使煤粉在爐膛頂部形成再一次燃燒，保證進(jìn)入爐膛的燃料完全燃燒。

1 珠海電廠燃料控制的特點(diǎn)

珠海電廠燃料控制系統(tǒng)是全過程、全工況、全自動的燃料控制系統(tǒng)，是模擬量、順序控制的復(fù)合型交叉控制系統(tǒng)。它以鍋爐主汽壓力調(diào)節(jié)為主，鍋爐BMS系統(tǒng)全面參與，從鍋爐點(diǎn)火開始直至帶滿負(fù)荷的全過程都無需人工干預(yù)。解決了煤、油熱量基準(zhǔn)、入爐煤的熱量補(bǔ)償、煤量出力自動計(jì)算的問題。

2 珠海電廠燃料調(diào)節(jié)的方案

珠海電廠鍋爐的燃料主要是煤，但在鍋爐點(diǎn)火到低負(fù)荷段需要燃油，特殊情況下也可以煤、油混合燃燒。因此鍋爐燃料量控制實(shí)際包括燃油量控制和燃煤量控制。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時首先改變汽輪機(jī)進(jìn)汽，利用鍋爐蓄熱，快速響應(yīng)負(fù)荷的要求。此時，隨著汽輪機(jī)出力的改變，主汽壓力發(fā)生變化，同時燃燒率改變，改變?nèi)剂狭亢退惋L(fēng)量。在鍋爐燃燒的初始階段，MBC系統(tǒng)按照APS來的指令投入油燃燒器，隨著負(fù)荷的升高，逐漸投入煤層燃燒器，并退出油層燃燒器。各層燃燒器投入后，燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)便根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行要求給出不同燃燒器的燃料指令，以適應(yīng)負(fù)荷變化。該方案是在MBC燃燒器管理系統(tǒng)順控的支持下，配合模擬量調(diào)節(jié)。將不同的燃料根據(jù)燃燒的工況不同采用不同的調(diào)節(jié)方式控制的。燃料量指令是鍋爐主控制器的指令通過函數(shù)F(X)以后與鍋爐此時的總風(fēng)量選擇一個最小值作為總?cè)剂狭康慕o定值。

燃煤量的控制是用總?cè)剂狭繙p去輕油流量的值作為鍋爐煤量指令，該煤量指令與實(shí)際給煤量經(jīng)過熱量校正后的值之差經(jīng)過PI調(diào)解器輸出給煤機(jī)控制指令。給煤機(jī)的控制指令與該給煤機(jī)的實(shí)際給煤流量之差經(jīng)過控制器輸出給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令，從而達(dá)到控制給煤量的目的。

燃油量的控制是將總?cè)剂狭繙p去煤流量的實(shí)際值經(jīng)過熱量校正后的差值作為鍋爐輕油量指令，該指令經(jīng)過一個PI調(diào)解器輸出輕油流量控制閥的指令，控制輕油流量。輕油量的控制有兩種控制方式，第一，油壓控制;第二，輕油流量控制。當(dāng)只有一對油燃燒器在運(yùn)行時燃油量用油壓控制，當(dāng)有一對以上有燃燒器在運(yùn)行時，燃油量使用輕油流量控制。

3 珠海電廠燃燒過程解決的幾個問題

3.1 煤油混燒

在鍋爐啟動以后，隨著負(fù)荷的升高，逐步投入煤層并退出油層燃燒器。在此過程中就有一段時間煤和油同時作為鍋爐的燃料。鍋爐燃油時會有低溫腐蝕、積灰、煙道尾部再燃燒等問題。為了避免這些問題應(yīng)當(dāng)盡力降低過剩空氣系數(shù)，采用低氧燃燒。但是，由于過剩空氣系數(shù)的降低，又很容易產(chǎn)生不完全燃燒。珠海電廠為了解決這一對矛盾保證整個燃燒過程中燃料都能夠完全燃燒，在燃燒器設(shè)計(jì)時，在燃燒器的高溫區(qū)減小提供的風(fēng)量，使高溫區(qū)燃燒過程呈現(xiàn)欠氧燃燒，減小NOX的產(chǎn)生，也滿足了油燃燒時的最佳條件;將燃料完全燃燒需要的剩余空氣通過布置在爐膛頂部的燃燼風(fēng)門噴入爐膛，使燃料形成二次燃燒，保證燃料的完全燃燒，保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。這樣也就解決了鍋爐煤油混燒過程中的突出問題。

煤油混燒時由于煤和油發(fā)熱量是不同的，那么燃料調(diào)節(jié)如何分配燃料量指令呢?燃料調(diào)節(jié)中，引入了一個中間量即發(fā)熱量，來將煤和油這兩種不同的燃料聯(lián)系起來。鍋爐負(fù)荷給出的燃料總指令以燃料油的發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)，煤的發(fā)熱量校正系數(shù)也以輕油發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)。由此就將煤和油的指令用發(fā)熱量統(tǒng)一起來，進(jìn)而將煤和油聯(lián)系起來。首先計(jì)算出總的進(jìn)入爐膛的給煤量，然后通過熱量的校正系數(shù)與總給煤量的乘積計(jì)算出進(jìn)入爐膛煤的量。當(dāng)煤油混燒時，鍋爐給出的燃料量指令減去實(shí)際參與燃燒的輕油量就得出了需要的給煤量指令，該指令再減去經(jīng)過校正的煤量得到的偏差信號經(jīng)過PI運(yùn)算控制給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制進(jìn)入爐膛的給煤量。同理，輕油指令是通過燃料總指令減去經(jīng)過校正的煤量得到。混和燃燒時就是這兩個控制系統(tǒng)，通過發(fā)熱量的換算，相互配合控制進(jìn)入爐膛的油和煤的數(shù)量。

3.2 磨組數(shù)量自動控制

磨煤機(jī)數(shù)量的控制是根據(jù)鍋爐的負(fù)荷狀況，對煤層的啟停數(shù)量進(jìn)行判斷，發(fā)出相應(yīng)的煤層啟停信號。當(dāng)有煤燃燒器自動啟動指令時，系統(tǒng)對各層燃燒器所處的工況及給煤機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，然后發(fā)出各層煤燃燒器自動啟動的信號。煤層的啟動順序是B、C、D、E、F、A，判斷各層能否啟動的依據(jù)是:有本煤層燃燒器可以啟動信號;無排在其前面的個煤層燃燒器自動啟動信號;點(diǎn)火能源充足。

3.2.1 磨組數(shù)量自動增邏輯

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定大于260MW，實(shí)際負(fù)荷指令大于215MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于1.5，小于2.5臺時指令輸出增加一臺磨組;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定大于380MW，實(shí)際負(fù)荷指令大于300MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于2.5，小于3.5臺時指令輸出增加一臺磨組;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定大于540MW，實(shí)際負(fù)荷指令大于455MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于3.5，小于4.5臺時指令輸出增加一臺磨組。

3.2.2 磨組數(shù)量自動減邏輯

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定小于230MW，實(shí)際負(fù)荷指令小于275MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于2.5，小于3.5臺時指令輸出減少一臺磨組;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定小于340MW，實(shí)際負(fù)荷指令小于375MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于3.5，小于4.5臺時指令輸出減少一臺磨組;當(dāng)機(jī)組負(fù)荷設(shè)定小于498MW，實(shí)際負(fù)荷指令小于600MW，且在運(yùn)行的磨組數(shù)量大于4.5，小于5.5臺時指令輸出減少一臺磨組。

3.3 熱量計(jì)算

熱量校正值的計(jì)算在本邏輯里是設(shè)定燃油的發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)值。將由鍋爐負(fù)荷計(jì)算出的需要的燃燒率指令和實(shí)際的給煤率比較，經(jīng)過PI運(yùn)算得到入爐煤的卡路里值，再將該值與油的發(fā)熱量相比就得到了煤與油發(fā)熱量的比例系數(shù)，該比例系數(shù)就是熱量校正值。然后將總煤量乘以熱量校正值就將送入爐膛的煤量折合成了燃料油的量，由此將煤和油兩種燃料通過熱量校正值聯(lián)系起來。其原理就是，燃燒率通過標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量計(jì)算得出，如果此燃燒率指令和實(shí)際送入爐膛的煤量之差為正數(shù)，則說明現(xiàn)在燃燒的煤發(fā)熱量較標(biāo)準(zhǔn)煤低。反之，說明現(xiàn)在燃燒的煤比標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量高。其邏輯控制圖1所示。

4 燃料調(diào)節(jié)的難點(diǎn)

在鍋爐燃料調(diào)節(jié)目的是為了使鍋爐的燃燒率隨時適應(yīng)外界負(fù)荷的要求，并且保證鍋爐的燃燒的穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟(jì)。其存在的困難主要有:全過程、全工況自動;煤油混燒時，煤和油的配合問題。

5 結(jié)語

珠海電廠在燃料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過MBC系統(tǒng)的順控程序和APC系統(tǒng)的燃料控制程序，有效的將燃燒系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)一起來。解決了煤油混燒問題，和負(fù)荷變化時需要燃料量的變化情況下燃料供給的自動控制問題。實(shí)現(xiàn)了鍋爐從啟動的輕油燃燒、到煤油混燒、再到主燃料煤單獨(dú)燃燒這些不同工況下的燃料全程自動控制。

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