鍋爐二次風量突變為“零”的原因分析及系統優化研究

程孝峰 徐西俊 孫亞偉

摘? 要：在電廠鍋爐運行中，為了保證鍋爐的安全，必須投入鍋爐主燃料跳閘保護（MFT），主燃料跳閘保護根據需要設置跳閘保護項目，鍋爐運行過程中，運行參數一旦超過設定值就會引起鍋爐機組跳閘，停止鍋爐的運行，以保證鍋爐設備的安全。然而實際情況是，有些擾動導致的參數的瞬間突變狀況即使達到保護值也不會影響機組的安全運行！其中，總風量小于30%就是符合上述情況的一種保護，并且是鍋爐MFT的重要保護之一?？傦L量的絕大多數是二次風量，二次風量測量的準確性對于鍋爐安全穩定運行有重大意義。本文就是找到機組運行過程中二次風量會異常突變為“零”的原因，分析并提出相關改進措施進行系統優化，確保鍋爐總風量瞬時小于30%控制系統保護不動作，在設定時間內風量恢復到正常值之前保證鍋爐正常運行，使控制判斷邏輯更加合理和智能。

關鍵詞：二次風量突變? MFT? 爐膛壓力? 優化

中圖分類號：TK223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0065-03

Abstract： In the operation of power plant boiler， in order to ensure the safety of the boiler， the main fuel trip protection （MFT） must be input， the main fuel trip protection according to the need to set up trip protection project， boiler operation process， operating parameters exceed the set value will cause the boiler unit trip， stop the operation of the boiler， in order to ensure the safety of boiler equipment. However， the actual situation is that the sudden change of parameters caused by some disturbances will not affect the safe operation of the unit even if it reaches the protection value！ Among them， the total air flow less than 30% is in line with the above situation， and is one of the important protections of boiler MFT. The accuracy of secondary air flow measurement is of great significance for the safe and stable operation of boilers. This text is to find out the reason why the secondary air volume will mutate abnormally to zero in the unit operation process， analyze and put forward relevant improvement measures to optimize the system， ensure that the total air volume of the boiler is less than 30% instantaneously， ensure that the control system protection does not act， ensure the normal operation of the boiler before the air volume is restored to normal value within the set time， and make the control judgment logic more reasonable and intelligent.

Key Words： Secondary air; Mutation ;MFT; Furnace pressure; Optimization

總風量小于30%是鍋爐MFT的重要保護之一，占絕大多數的二次風量測量的準確性對于鍋爐安全穩定運行有重大意義[1]。因此，及時有效分析機組運行時二次風量異常突變原因，提出相關優化改進措施，保證即使二次風量突變為“零”時，鍋爐總風量小于30%保護也不動作，大大提高了機組的經濟性。

2018年1月22日，某廠某機組在停運B磨煤機時，發生磨煤機爆燃現象。在磨煤機爆燃前風量差壓在50Pa左右，由于B磨煤機停運時爆燃，在22時21分36秒時，爐膛負壓變大，風量差壓三個測點均突變為零，約兩秒后，差壓開始逐漸恢復直至正常，由于對該廠已經根據本文的研究進行了風量小于30%保護優化，增加了5s延時，沒有觸發鍋爐MFT動作，避免了機組跳閘惡性事故的發生。

1? 二次風量異常突變為零的原因

管道風量由風道差壓、風道靜壓和風道溫度通過計算公式計算得出，風道靜壓對風道差壓的測量起至關重要的作用，靜壓直接影響差壓負壓側測量，而二次風道和爐膛相連，爐膛壓力影響著風道靜壓，風道風量測量裝置差壓一般在40～200Pa左右，差壓非常小，爐膛壓力波動較大時會嚴重影響風道風量測量裝置差壓的測量。

通過進一步分析發現，下述現象均會導致二次風量突變現象的發生。

1.1 測量裝置本身引起的差壓異常突變為“零”

二次風是通過空預器后再進風量測量裝置，二次風含塵量較高[2]，正常情況下不會發生同時掉落異物的現象?？僧斿仩t負荷變化劇烈、送風管道壓力擾動過大時，就可能存在附著物同時脫落的情況，一旦時序吻合就會導致風量突降到“零”的現象。

1.2 鍋爐工況的變化

鍋爐吹灰、掉焦、局部燃燒不穩、二次燃燒等會導致進入爐膛內的二次風量隨爐膛壓力的波動而產生較大的波動，二次風量變化引起爐膛熱負荷變化進一步加劇爐膛負壓的變化，造成風道差壓異常突變為“零”。

1.3 一次風機動葉或變頻控制回路設計不合理

爐膛負壓的波動所引起引風機動葉調節，會使一次風機的動葉或變頻跟隨一起調節，造成一次風機調節和引風機調節相耦合，造成爐膛壓力控制振蕩并發散，甚至向下突變為“零”。

1.4 爐膛負壓自動調節系統在大擾動情況下調節品質不佳

鍋爐引風機和送風機自動調節匹配不好，引風機自動調節回路中，采用總風量信號作為爐膛壓力調節前饋[3]，當擾動來自鍋爐爐膛內部壓力變化時，總風量的測量信號將發生相應的變化，此時總風量前饋在回路中將引起引風機自動調節回路中起反作用，盡管這個前饋回路的作用很小，但在大擾動的情況下，也會加劇爐膛壓力調節振蕩，爐膛壓力影響風道靜壓造成風道差壓異常突變為“零”。

2? 改進措施

（1）對二次風壓力、燃燒器系統進行調整，提高二次風母管壓力，可降低鍋爐內工況變化對爐膛壓力的影響，進一步實現二次風調節控制策略的改進。

（2）對爐膛壓力調節和一次風壓力控制回路進行重新整定，取得更加合理的給定值。

（3）對爐膛壓力調節前饋回路進行優化，送風投自動一般對風量進行了濾波處理，濾波本身就是一種數據傳遞延時，應將爐膛壓力調節前饋中風量引用濾波前的風量信號。在送風自動調節和引風機自動調節中，保證引風調節速度大于送風調節速度，以提高爐膛壓力調節系統的抗干擾能力。

（4）對一次風機動葉控制策略進行改進，將由原被調量由一次風壓力改為一次風壓/爐膛壓力。

（5）對鍋爐總風量參數進行修正，并增加總風量低于30%鍋爐MFT動作保護加5～10s的延時[4]。

3? 邏輯優化后的驗證試驗

模擬三個二次風流量均為“好質量點”工況。在就地用三個信號源加信號，仿真流量高低值，查看總風量高低MFT信號能否發出[5];模擬風量保護有兩個“好質量點”的工況。將其中任一個流量信號線斷開，用另外兩個點仿真二次風流量的高低值，查看MFT信號能否發出。再依次將另外兩個流量信號線斷開，做同樣的現場仿真模擬實驗;模擬二次風流量有一個“好質量點”的工況。將其中任兩個流量信號線斷開，用另外一個點仿真流量的高低值，查看MFT信號能否發出。再依次將對另外的兩點做同樣的仿真模擬實驗。

經過驗證試驗，該優化完全滿足各項既定要求。

4? 結語

運行經驗表明，不同的鍋爐可以根據需要靈活設置保護項目甚至創新保護項目[6]。本文所述內容就是對保護項目的一種創新！把總風量控制邏輯單獨拿出來進行了優化和驗證，使系統全面落實了25項反措有關保護邏輯的要求，同時消除了導致參數突變為“零”的瞬時擾動問題，實現風量保護邏輯準確、快速、穩定和具有一定選擇性的動作，保證了機組安全、可靠和穩定運行。

參考文獻

[1] 李春.鍋爐一、二次風風量測量裝置安裝技術研究及應用[J].河南電力技術，2017（3）：7-8，13.

[2] 劉瑞媚，劉玉坤，王智化，等.垃圾焚燒爐排爐二次風配風的CFD優化模擬[J].浙江大學學報（工學版），2017，51（3）：500-507.

[3] 曹瑞，田亮.基于最小均方自適應濾波器的火電機組爐膛壓力信號的濾波方法[J].電力設備管理，2019（10）：96-98.

[4] 武平麗.儀表選用及DCS組態[M].北京化學工業出版社，2018.

[5] 郭俊，史民科，郭俊林，等.循環流化床鍋爐機組風機性能實時在線監測儀表開發[J].熱力發電，2020，49（5）：146-151.

[6] 宜清正.超超臨界機組MFT保護設置及可靠性分析[J].設備管理與維修，2017（14）：61-64.