八角切圓風扇磨鍋爐控制策略

馬銘宏，丁永允，房國成，吳廣偉

（1.國電科學技術研究院沈陽電力技術分院，遼寧 沈陽 110102；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

八角切圓風扇磨鍋爐控制策略

馬銘宏1，丁永允2，房國成2，吳廣偉2

（1.國電科學技術研究院沈陽電力技術分院，遼寧 沈陽 110102；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

老撾某600 MW機組鍋爐采用八角切圓燃燒方式，設計燃用低發熱量褐煤，風扇磨煤機直吹式制粉系統，存在斷油穩燃負荷較高，火焰穩定性較差，容易發生鍋爐偏燒等問題。通過磨煤機啟動允許、RB動作跳磨次序和MFT保護等方式控制磨煤機的運行組合，保證鍋爐燃燒穩定安全的同時，提高該機組的變負荷速率，并確保RB和FCB動作正確可靠，穩定投入。

八角切圓；風扇磨煤機；變負荷速率；RB；FCB

1 系統概述

老撾HONGSA 3×626 MW電站項目，主機鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造，為一次中間再熱、亞臨界壓力、單爐膛、平衡通風、角式切圓燃燒、全懸吊Π型結構汽包鍋爐。40只低NOx燃燒器采用八角單切圓布置，配備8臺MFH4112（MB4100／1250／420） 風扇磨煤機直吹式制粉系統，6運1備1檢修。燃用設計煤種，在任何6臺磨煤機運行時，鍋爐能長期帶BMCR負荷運行。

2 八角切圓風扇磨特點

鍋爐設計燃用褐煤，由于褐煤的水分含量高，揮發分高，因此設計采用風扇磨制粉系統，磨煤機布置如圖1所示，不同于四角切圓燃燒方式的按層布置磨煤機，該機組8臺磨煤機是按列順時針布置在爐墻四周，每臺磨煤機配置縱向5個燃燒器噴口，分別對應1個角，組成八角單切圓燃燒，這就導致投切磨煤機時可能會出現火焰偏燒的問題［1］，基于這個原則，設計了磨煤機啟動允許中的能量滿足和RB過程中的跳磨邏輯［2］，并增加偏燒MFT保護，確保鍋爐運行的安全穩定。該機組制粉系統的干燥劑由高溫爐煙混合熱風組成，溫度高，干燥能力強，同時爐煙的加入增加了惰性氣體含量，降低了氧含量［3］，因此必須合理控制總風量及一、二次風，確保燃燒穩定及機組變負荷速率。

圖1 磨煤機布置圖 （爐頂俯視圖）

3 控制策略

3.1 啟動允許

在任1臺磨煤機點火之前，爐膛中的熱能必須足以點燃該燃燒器的煤粉，即 “磨點火能量滿足”條件必須建立。根據鍋爐廠對于該爐型和風扇磨煤機的運行方式的要求，本著不偏燒的基本原則，引入對角磨和鄰角磨的概念，如圖1所示，1號磨和5號磨即為對角磨，而2號磨和8號磨即為1號磨的鄰角磨。

“磨點火能量滿足”信號的建立要求以下任一條件得以滿足。

a. 投第1臺、第2臺及第3臺磨煤機時，應投入全部16支油槍。第2臺磨煤機應為第1臺磨煤機的對角磨。

b.第3臺磨煤機和第4臺磨煤機應互為對角，并且盡可能不為第1臺磨煤機和第2臺磨煤機的鄰角。啟動第4臺磨煤機時只需B油層或F油層任一層的8支油槍投入即可。

c.當鍋爐負荷大于50%時，可以任意投入第5臺磨煤機，第6臺磨煤機應盡可能投入第5臺的對角磨。

d. 如有需要，第7、8臺磨煤機可以任意投運。

由于第3臺磨煤機的投入條件限定，啟動初期需根據各磨煤機狀況，確保第3臺磨煤機滿足啟動允許，如有特殊情況，需由熱工人員強制相關信號啟動，但仍需盡快恢復保證鍋爐對角燃燒。

3.2 鍋爐主保護

由于八角切圓磨煤機的投入和切除是以角為單位，存在著火焰中心偏斜問題，在油燃燒器停運的情況下，若此時投運的磨煤機位號及數量不合適，將導致火焰中心嚴重偏斜，引起水循環故障；或者爐內的能量不能滿足煤燃燒器的最低著火能量，此時的燃燒工況已非常不穩定，熄火的可能性很大，應按停爐處理［4］。因此，把偏燒引起的MFT一同納入全爐膛滅火工況處理，具體工況如下。

a. 相鄰3臺磨煤機運行，其余相鄰5個角煤火焰檢測示3／5無火，若5 min內相鄰停運角油火焰≤1，則發出全爐膛滅火信號。

b. 2臺磨煤機以非對角方式運行，且無油槍投入，延時5 s，則發出全爐膛滅火信號。

c. 2臺磨煤機以對角方式運行，且無油槍投入，延時1 min，則發出全爐膛滅火信號。

3.3 RB控制

RB為快速減負荷，是指當主要輔機如引風機、送風機或給水泵等意外跳閘，控制系統可以根據具體情況，自動減到相應的負荷，保證其余設備出力正常，機組運行穩定。

該機組設計RB動作后，保留4臺磨煤機運行，為保證鍋爐燃燒穩定，RB動作跳磨之后，自動投入所剩4臺磨煤機對應的底層油槍 （B層）［5］。

為確保不出現偏燒的情況，判斷運行磨煤機的數量和對角運行磨煤機的數量，根據如下預設規則與目標負荷進行跳磨。

a. 如果8臺磨煤機均運行，則先跳1號磨煤機，然后延時5 s后，按照7臺磨煤機運行的跳磨次序進行。

b. 如果7臺磨煤機運行，則說明有3對磨煤機對角運行，此時直接跳沒有對角運行的那臺磨煤機，延時5 s后，繼續按照6臺磨運行的跳磨次序進行。

c. 如果6臺磨煤機運行，分為2種情況，一種是3個對角磨煤機運行，這時只需跳掉3對中被夾的那對即可，另一種是只有2個對角磨煤機運行，此時只需順次跳掉另外2臺均沒有對角運行的磨煤機。

d. 如果5臺磨煤機運行，也分為2種情況，一種是2個對角磨煤機運行，此時只需跳掉沒有對角運行的磨煤機即可，另一種是只有1個對角磨煤機運行，此時另外3臺磨煤機一定是連續的，只需跳掉3臺中間的那臺。

3.4 FCB控制

FCB為快速甩負荷功能，按甩負荷后狀態分為：甩負荷至廠用電的孤島運行、發電機解列但不停機和停機不停爐3種，根據故障點，自動判斷模式，盡可能的維持機組運行狀況，達到事故后快速恢復帶負荷運行的能力［6］。

該機組設計FCB功能，并順利試驗成功，完成50%、75%及100%甩負荷試驗，機組運行穩定。FCB發生后，鍋爐側PCV閥快速開啟，并觸發RB動作，按照RB動作的方式跳磨減燃料，并投入對應的油槍助燃；汽機側快速開啟高旁低旁調門，并投入減溫水的自動，以確保鍋爐汽水的排放及凝汽器的溫度。

3.5 變負荷控制策略

為提高機組升降負荷速率，進行以下幾方面的修改。

a. 通過送風機出口動葉調節總風量，根據總燃料量作為調整基礎，并投入氧量校正進行修正。

b. 磨入口冷風調門控制磨入口溫度，為克服熱風變化大帶來的溫度劇烈變化，引入入口溫度函數，與原PID輸出進行大選，作為最終冷風指令，這樣也利于RB發生后，煤量急劇減少情況下的磨出口溫度控制。

c.二次風門控制，二次風門共8列19層，其中，燃盡風根據負荷增減按比例開關，煤角二次風門按照相應磨的給煤量對應函數進行控制，保證足夠的助燃風。

通過上述方式的優化，有效提高了機組的負荷變化率，試驗中，機組負荷從548 MW減至438 MW用時6min14 s，實際減負荷變化率為17.6 MW／min；從333 MW加至441 MW用時6min29 s，實際加負荷變化率為 16.6 MW／min，平均變化率為17.1 MW／min， 即為 2.7%Pe／min， 優于 600 MW機組中速磨直吹式制粉系統的實際負荷變化率1.2%Pe／min 的標準。

4 試驗結果

4.1 RB試驗結果

機組穩定運行后，在滿負荷627 MW下進行引風機RB試驗，試驗曲線如圖2所示。

圖2 引風機RB動作機組曲線

由圖2可以看出，1臺引風機跳閘之后，觸發RB動作，燃料量通過跳磨迅速減少，風量隨之減少，爐膛壓力很快趨于穩定，汽包液位波動不大，主汽溫度小幅下降，主汽壓力平穩下滑，當負荷達到目標350 MW時，RB動作結束，機組運行參數穩定，引風機RB試驗成功。

4.2 機組100%甩負荷試驗結果

RB試驗成功后，機組陸續進行了50%、75%和100%負荷的甩負荷試驗，100%甩負荷曲線如圖3所示。

圖3 FCB動作的機組曲線

機組穩定運行在滿負荷626 MW時，通過發電機滅磁按鈕，造成發電機解列，引發FCB動作，由圖3可以看出，甩負荷發生后，燃料量快速降低，風量隨之減少，爐膛壓力及汽包液位均在一個周期的擾動后恢復平穩，主汽壓力短暫憋高后持續下降，主汽溫度平穩下滑，機組參數運行穩定安全。機組維持汽機3 000 r／min轉速15 min后，重新并網，100%甩負荷試驗成功。

5 結論

a. 為確保八角切圓風扇磨鍋爐的燃燒穩定，啟停磨順序至關重要，合理的跳磨選擇也是RB成功的重要基礎。

b. 通過磨入口冷熱風調門、送風機動葉以及二次風的調整，有效提升機組升降負荷速率。

c.RB過程中要注意磨出口溫度控制，避免因為煤量低造成溫度過高跳磨。

［1］ 張向群，丁永允，曹 陽，等.八角切圓褐煤鍋爐運行優化調整 ［J］.熱力發電， 2016， 45 （5）： 100－106.

［2］ 施永紅，云 峰，魏鐵錚.600 MW機組協調控制系統投入技術難點及處理措施 ［J］.東北電力技術，2007，28（9）：48－50.

［3］ 魯常春，梁 瑤.膜式水冷高溫爐煙管道在老撾HONGSA電廠的應用 ［J］.電站系統工程，2015，31 （2）：53－54.

［4］ 張 亮，劉國華，范廷舉.FSSS在1 000 MW機組中的應用［J］.東北電力技術， 2011， 32 （9）： 44－47.

［5］ 姚 遠.600 MW超臨界褐煤機組RB功能試驗 ［J］.東北電力技術， 2011， 32 （5）： 8－10.

［6］ 丁永允，曲洪雄.600 MW超臨界火電機組RB控制策略與試驗 ［J］.東北電力技術， 2011， 32 （5）： 17－20.

Control Strategy for Eight-Corner Tangentially-Fired Fan Mill Subcritical Boiler

MA Minghong1，DING Yongyun2，FANG Guocheng2， WU Guangwei2

（1.Guo Dian Science and Technology Research Institute， Shenyang， Liaoning 110102， China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning 110006， China）

A 600 MW unit in Laos applies eight corner tangential boilerwhich burns low heat value lignite coal.This kind of pulverizing system has a problem that is high stable load without diesel oil support.It causes the flame unstable and partial burn easily.This control strategy includes start permission of the fanmill，sequence of the trip mill during RB and MFT protection formills.Itmakes the boiler combustion stable and increases the load changing rate.By thismethod，all the parameters of the unit run smoothly during RB and FCB test.

eight corner tangential； fan mill； load changing rate； RB； FCB

TM621

A

1004－7913（2017）11－0051－03

馬銘宏 （1986），男，碩士，工程師，研究方向為火力發電廠自動控制及優化。

2017－09－06）