鍋爐安全監測系統在MPS—HP—II型中速磨煤機中的應用

李景恒++張建++郭思遠

摘 要：隨著燃煤發電廠的飛速發展，運行對自動化控制要求越來越高。如何在保證高度自動化的同時，確保鍋爐燃燒運行安全一直是電廠高度關注的問題。本文闡述了對MPS-HP-II型中速磨煤機的安全運行要求，應用于鍋爐安全監測系統中。

關鍵詞：MPS-HP-II型磨煤機；鍋爐安全；邏輯；自動控制

中圖分類號：TK233 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0154-02

鍋爐爐膛安全監控系統，能在鍋爐正常工作和啟停等各種運行方式下，連續密切監視燃燒系統的大量參數與狀態，根據以往的運行經驗和計算結果編程后對正在運行的系統進行監視，不斷進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過種種連鎖裝置，使燃燒設備中的有關部件嚴格按照既定的合理程序完成必要的操作或處理未遂事故，以保證鍋爐燃燒系統的安全。

爐膛安全監控系統一般分為兩個部分，即燃燒器控制和燃料安全控制。燃燒器控制系統的主要功能是對鍋爐燃燒系統設備進行監視和順序控制，保證點火裝置和制粉系統的安全啟動、停止、運行。燃料安全系統的功能是在鍋爐點火前和停爐后對爐膛進行吹掃、防止可燃物在爐膛積存，在監測到危及設備、人身安全的工況時，啟動MFT，迅速切斷燃料，緊急停爐。MPS-HP-II型中速磨煤機屬于鍋爐制粉系統，屬于燃燒器前制粉、輸送燃料的設備。磨煤機系統前為給煤機系統，系統后經管道直接連接鍋爐燃燒器，屬于電廠中重要性僅次于主機的主要輔機。中速磨煤機配套系統包括液壓站、潤滑站、主電動機、密封風機幾個部分。

國電電力大連開發區2X350MW超臨界燃煤機組項目是我廠于2010年1月簽訂的中速磨煤機項目。本項目采用的煤質為20%鐵法煙煤與80%平莊褐煤的混合煤作為設計煤種；100%平莊褐煤作為校核煤種。由于褐煤具有熱值低、揮發份高，水分大等特點，需采用我廠的新型MPS-HP-II型磨煤機進行研磨制粉，方能保證鍋爐的燃煤量，達到鍋爐的額定負荷。

我廠MPS-HP-II型磨煤機是2000年從德國巴高克公司引進的全新中速磨煤機技術，采用液壓加載，具有能耗低、煤粉出力高、煤種適應能力強、維護方便、檢修周期長等優點。由于加載方式與以往設備不同，所以鍋爐安全監控系統需要從新設定。磨煤機的制粉過程在運行人員操作過程中分為磨煤機的啟動、磨煤機停止、磨煤機快速停機、磨煤機停機后自清理等部分。磨煤機的啟動在鍋爐安全監控系統中需要滿足各個配套設備的要求才能對磨煤機主電機進行操作，實現磨煤機的啟動過程。

MPS-HP-II型磨煤機在就地設置了就地控制柜來控制為磨煤機工作提供壓力的液壓站和為磨煤機減速機潤滑的潤滑站，當磨煤機就地控制柜開關轉換到遠方位置時，液壓站與潤滑站均由運行人員于中控室操作。磨煤機就地控制柜控制的所有電機、加熱器都具有故障報警信號且所有報警信號均被送入中控室。大連開發區項目采用的點火裝置為等離子，即通過等離子拉弧的方式將磨煤機吹入鍋爐的煤粉點燃，因為磨煤機第一次啟動時需要保證進入鍋爐的煤粉能夠充分燃燒，不能堆積在鍋爐內發生爆燃，所以將等離子拉弧裝置火焰檢測裝置加入了磨煤機啟動條件中。大連開發區項目采用褐煤作為燃料，褐煤的揮發自然溫度為70攝氏度，所以在磨煤機運行之前要保證磨煤機煤粉出粉管道的溫度不能高于70攝氏度，以防止煤粉還未進入鍋爐燃燒，就已經在磨煤機內自燃。磨煤機在運行過程中，由于碾磨轉動部件在磨煤機本體內與煤粉直接接觸，所以需要啟用密封風機來對碾磨轉動部件的軸承進行密封，以防止煤粉進入軸承，對設備產生損壞。密封風機取自一次風機的冷風管路，將一次冷風壓力提高10KPa，所以磨煤機內部的密封風機壓力一定高于一次風壓力，保證轉動部件及下架體的密封。磨煤機配套的潤滑站對磨煤機的正常運行起著至關重要的作用，潤滑站保證潤滑油能帶走減速機內的熱量，所以減速機入口處潤滑油的壓力需要得到保證，保證潤滑站噴入減速機的潤滑油能夠在整個減速機內齒輪上建立起足夠厚的油膜。液壓站則是磨煤機磨制煤粉的動力來源，液壓站油壓力的大小直接由程控室的運行人員根據煤量的變化來控制。

綜上所述，鍋爐安全監控系統對磨煤機啟動條件約束如下：

（1）且磨煤機在遠方控制方式；（2）且磨煤機無保護動作信號；（3）且磨煤機無回路斷線/自動裝置故障信號；（4）且本臺磨點火能量滿足，即：A磨：四個等離子均已啟弧成功；B磨：或四個等離子均已啟弧成功；或A層制粉系統在運行中；C磨：或四個等離子均已啟弧成功，或B層制粉系統在運行中；D磨：鍋爐在運行中，并且負荷大于40%；E磨：鍋爐在運行中，并且負荷大于60%；（5）且磨煤機出口風粉混合物溫度大于60℃且小于70℃；（6）且磨煤機電機線圈溫度小于120℃；（7）且磨煤機電機前后軸承溫度小于80℃；（8）且任一臺一次風機運行并且本臺磨一次風壓力正常；（9）且無MFT；（10）且磨煤機3個磨輥均提升到位；（11）且磨煤機潤滑油站運行正常，即：A.#1潤滑油泵運行或#2潤滑油泵運行；B.潤滑油溫度大于25度；C.無磨齒輪箱進油壓力<0.08MPa報警信號；D.磨煤機潤滑油壓力正常；（12）且磨煤機液壓加載運行正常，即：A.#1液壓油泵運行或#2液壓油泵運行；B.液壓加載油箱油溫度大于25度；（13）且磨煤機四個燃燒器煤粉快關閥均開到位；（14）且磨煤機密封風與一次風差壓合適；（15）且磨煤機無跳閘條件；（16）且磨煤機入口風量合適；（17）且磨煤機消防蒸汽門關到位。

以上條件必須同時都能滿足，則磨煤機主電動機電機能夠由運行人員點擊啟動，磨煤機主電機運行后，才能繼續進行磨制煤粉的工作。

磨煤機的停機過程也需要考慮溫度及壓力的問題中速磨煤機在首次啟動時由于鍋爐爐膛溫度較低，需要保證進入鍋爐內的煤粉必須完全燃燒，如果未燃燒的煤粉堆積在鍋爐內過多，當鍋爐溫度高到一定程度時，會產生爆燃。對設備造成危害更可能造成人員的傷亡。如要保證煤粉燃燒充分，最簡單可行的方法為提高磨煤機入口一次風溫度，可本項目的煤質為褐煤，具有揮發份高的特點，所以不能一味的提高磨煤機煤粉出口溫度，需要在控制煤粉自燃值得基礎上盡可能提高一次風風溫。另一個會對磨煤機造成致命損壞的是潤滑站的運行狀態，磨煤機潤滑站起到對減速機降溫、保護的作用，磨煤機在磨制煤粉的時候，磨盤、磨輥自重及煤粉、加載壓力全都作用在減速機上，加上一次風入口的一次熱風溫度較高，對減速機齒輪的降溫顯得尤為重要，潤滑站需要保證將潤滑油全面的噴灑到減速機的齒輪上建立油膜并帶走產生的熱量。潤滑站油冷卻器與冷卻水相連接，將磨煤機減速機產生的熱量轉換出去。本項目中為了保證磨煤機的運行穩定和磨煤機的長期運行，潤滑站采用了雙潤滑泵的形式，一運一備，將潤滑站故障導致磨煤機停機的幾率降至最低。最后是密封風與一次風差的保證，密封風差壓過低會導致關鍵軸承進入煤粉，發生磨輥抱死等致命故障，導致磨煤機無法繼續運行。

綜上所述，在鍋爐安全監測系統中，磨煤機的停運指令如果接受到一下任一信號，就會發生快速停機。

（1）或MFT；（2）或RB；（3）或在等離子模式下，四個等離子中有任兩個故障斷弧；（4）或磨煤機及給煤機運行120秒后，本層四個火焰監視器中任意兩個燃燒角無火焰；（5）或磨煤機及給煤機運行，且入口一次風量低，延時3S；（6）或磨煤機密封風與一次風差壓低；（7）或磨煤機出口風粉混合物溫度大于75℃；（8）或磨煤機運行時，四個煤粉快關閥任意兩個關到位；（9）或磨煤機磨輥下降到位（三取二）且給煤機停運，延時30S；（10）或磨煤機推力軸承油槽油溫大于80℃；（11）或磨煤機電機線圈三相繞組中，任一相繞組溫度大于140℃；（12）或磨煤機電機前后軸承中，任一軸承溫度大于90℃；（13）或磨煤機液壓站油箱油位低二值，延時10S；（14）或磨煤機運行且兩臺潤滑油泵全停，延時3秒；（15）或磨煤機運行且潤滑油壓力低二值，延時3秒。

以上條件任一條出現，則磨煤機發生快速停機指令，以保護磨煤機的安全運行，待查明故障原因后才能繼續運行中速磨煤機。

經過與設計院及運行人員的共同協商，中速MPS-HP-II型中速磨煤機在電廠鍋爐安全監測系統中成功應用，經168小時試運，磨煤機應用完全符合現場運行要求，沒有出現運行故障，為大連開發區電廠168小時試運及今后的商業運行起到了積極的作用，也將此系統中磨煤機的應用作為今后現場磨煤機調試的依據。endprint