張少勇， 羅昌福， 田 平， 楊博聞

622MW級“W”火焰鍋爐機組RB試驗準備及分析

張少勇， 羅昌福， 田 平， 楊博聞

（華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030）

以某新建2×622 MW機組工程為例，介紹了配置有正壓雙進雙出磨煤機制粉系統(tǒng)，重油油槍及雙旋風筒型燃燒器的W型火焰鍋爐輔機故障快速減負荷功能（簡稱RB）的邏輯設(shè)置，試驗前的準備性試驗和注意事項。對每個試驗過程進行了描述，對試驗中存在的問題進行了分析，并據(jù)此對邏輯進行了優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后機組RB功能可正常投運，并在運行中動作正?？煽?。

雙進雙出； W型火焰； 快速減負荷試驗； 試驗準備； 邏輯優(yōu)化； 重油

0 引言

輔機故障快速減負荷功能（Runback，RB）是火電機組常規(guī)配置，RB功能的穩(wěn)定可靠實現(xiàn)，可提高機組的安全性和經(jīng)濟性[1]?！癢”型火焰鍋爐，鍋爐寬度大，燃燒火焰不集中，燃料較難著火，鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負荷較高，此類型鍋爐的RB功能實現(xiàn)和普通煤粉爐有區(qū)別，目前介紹“W”型火焰鍋爐RB功能的文獻不多，許淼[2]、章振云等[3]介紹中間倉儲制粉系統(tǒng)“W”型火焰鍋爐RB功能，許淼[4]介紹了配有新型的雙旋風筒燃料預熱型煤粉燃燒器以及“乏氣-燃盡風”燃燒系統(tǒng)的“W”型火焰鍋爐的RB功能。某新建火電工程配置有雙進雙出磨煤機，重油油槍及雙旋風筒煤粉燃燒器的“W”型鍋爐，RB試驗過程中出現(xiàn)多個問題，經(jīng)討論分析對試驗中存在的問題提出了改進措施并對邏輯進行了優(yōu)化，優(yōu)化后機組RB功能可正常投運，并經(jīng)試驗驗證動作正確可靠。

1 系統(tǒng)簡介

某新建火電廠2×622MW 機組工程鍋爐為亞臨界壓力，中間一次再熱，自然循環(huán)，雙拱形單爐膛，倒“U”型布置，燃燒器布置于鍋爐的前（后）拱上，“W”型火焰，固態(tài)排渣鍋爐。

鍋爐共配有6臺雙進雙出磨煤機，36個專門用于燃燒低揮發(fā)份煤種的雙旋風煤粉燃燒器；每臺磨煤機帶6臺煤粉燃燒器。煤粉燃燒器錯列布置在下爐膛的前后墻爐拱上，前后墻各18臺。燃燒器與磨煤機的連接關(guān)系如圖1所示。每只煤粉燃燒器配一支蒸汽霧化重油油槍，實際出力為1t/h，用于點火、暖爐和低負荷穩(wěn)燃，全爐共36支。

每臺鍋爐配置兩臺50%BMCR容量動葉可調(diào)軸流式一次風機（額定功率1.6MW，額定電流164A），兩臺50%BMCR容量動葉可調(diào)軸流式送風機（額定功率2.0MW，額定電流212A），兩臺50%BMCR容量靜葉可調(diào)軸流式引風機（額定功率5.4MW，額定電流566A）及兩臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。

每臺機組配備三臺給水泵，1臺30%BMCR容量的電動給水泵，2臺50%BMCR容量的汽動給水泵。次風機RB和汽動給水泵RB。

圖1 燃燒器與磨煤機的連接關(guān)系

2.1 RB控制回路設(shè)計

根據(jù)燃燒器的排列布置，機組的FSSS控制回路設(shè)計為：高負荷下，任一送風機，引風機或汽動給水泵跳閘后會觸發(fā)RB，RB功能觸發(fā)后跳磨之前邏輯會判斷磨煤機運行數(shù)量，若運行磨數(shù)量大于3臺，會執(zhí)行跳磨程序:立即跳閘一臺磨煤機，隨后每隔15s跳閘一臺磨煤機，直到只有三臺磨運行。跳磨順序為C、D、E磨煤機，在執(zhí)行跳磨邏輯的同時每隔5s投入一對正在運行磨煤機燃燒器所對應(yīng)的油槍。共投入18支油槍。一次風機RB動作后，立即跳閘一臺磨煤機，隨后兩臺磨跳閘間隔時間縮短為8s。若運行磨數(shù)量小于等于3臺則不執(zhí)行跳磨程序。最后剩余運行磨煤機一定要盡可能保證鍋爐燃燒的平衡和穩(wěn)定。

2.2 RB的投入與復位

RB允許投入條件：CCS投入，機組負荷大于300MW；RB觸發(fā)條件：RB按鈕投入和負荷符合要求；RB模式復位的條件是時間或者負荷滿足要求，具體負荷和時間要求見表1。

2.3 RB觸發(fā)后的控制方式

（1）主機控制：鍋爐主控切手動，煤以100%BMCR/min速率下滑，0.5min煤到位；汽機切TF模式，速率2MPa/min。

（2）減溫水的控制：當RB發(fā)生時，為防止過熱蒸汽汽溫降低太大，在一級、二級過熱汽溫、再熱汽溫控制系統(tǒng)中增加了前饋控制功能，即當RB發(fā)生時，減溫水調(diào)節(jié)門開度全關(guān)（時間為700s脈沖），限制時間超過后，根據(jù)汽溫的變化，減溫水調(diào)閥自動開始自動調(diào)節(jié)。

（3）運行風機和水泵的控制：RB觸發(fā)后，運行送、引風機的動靜葉快速開至極限值，9min后開始自動調(diào)節(jié)；一次

2 RB邏輯設(shè)計

RB是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的一個重要功能，機組發(fā)生RB時，機組降負荷速率、降負荷目標、降壓速率、跳磨投油等均通過RB運算回路、FSSS和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的相關(guān)控制回路實現(xiàn)。

機組設(shè)計的RB功能有：引風機RB、送風機RB、一風動葉3s開至極限位，直至并風機前開始手動調(diào)節(jié)；運行汽泵指令3s內(nèi)到達100%，汽泵轉(zhuǎn)速到達限定值，RB觸發(fā)后4min后開始按照一定速率減小指令。

表1 RB試驗邏輯設(shè)計參數(shù)

2.4 RB試驗時的一些特殊的處理

為防止在鍋爐工況劇烈變化時，鍋爐負壓波動時對煤火檢信號有干擾[4，5]，因此試驗時煤火檢跳磨煤機保護延時10s，閉鎖煤火檢跳磨煤機信號40s。

為防止RB發(fā)生時，因指令變化較快而反饋較慢造成的偏差大造成自動位退出的狀況，RB發(fā)生時需短暫切除一些主要控制指令與反饋信號偏差大切除自動的功能[6]。

一些重要測點的壞質(zhì)量判斷標準在RB發(fā)生時需調(diào)整，防止因工況變化大而導致的測點誤發(fā)壞點狀態(tài)信號而使自動退出狀況。

3 RB試驗前的準備工作

RB試驗開始前要通過一系列的準備性試驗為RB邏輯的設(shè)置提供相關(guān)數(shù)據(jù)參考，主要有：

對風機動葉和靜葉的檢查驗收，因機組在發(fā)生RB時，要求運行風機的出力盡快達到最大，以保證整個機組瞬間的出力要求，所以要求風機的動靜葉的開行程和關(guān)行程盡量控制在40s左右。

試驗前在鍋爐帶大負荷時，對鍋爐風機動、靜葉開度，電流，振動及軸溫進行記錄觀察，以便預估風機在單臺穩(wěn)定運行且出力最大時的動、靜葉開度。RB試驗時，一臺輔機跳閘，必須迅速提高另一臺輔機的出力，但是要控制在安全范圍內(nèi)，所以為防止因單臺輔機故障跳閘而引起的機組跳閘，必須對其出力進行限制。根據(jù)運行試驗，得出送風機輸出指令限值為75%，引風機輸出指令限值為72%，一次風機輸出指令限值為75%。

“W”型火焰鍋爐，鍋爐寬度約34m，燃燒火焰不集中，鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負荷為70%RO，所以在RB發(fā)生后，運行磨煤機的燃燒器所對應(yīng)的油槍必須盡可能快得投入運行，如此才能保證鍋爐燃燒安全。因此，試驗前應(yīng)進行油槍的投入試驗，以確定最佳的投入方式。在進行試驗前預采取兩種方案：方案一：每隔5s，投一只油槍；方案二：每隔5s投一對油槍。從試驗過程觀察發(fā)現(xiàn)，由于油槍燃料為重油，所以從油槍投入指令發(fā)出，到油槍點燃需要約30s，如果單支油槍逐個投入對于穩(wěn)燃極為不利，因此最終選擇第二種方案，但第二種方案需考慮同時一對油槍投入時對爐前油壓的影響，為防止瞬間大量投油將油壓拉得過得，試驗時將油壓調(diào)高，使兩只油槍投入時對油壓影響盡量小，同時也可達到使盡量多的助燃油進入爐膛的目的。

試驗前應(yīng)對油槍逐個檢查，確保油槍狀態(tài)正確，另外應(yīng)進行試點和吹掃維護，以確保在試驗時油槍能夠成功點燃，防止鍋爐滅火。

4 RB試驗及過程分析

4.1 送、引風機RB試驗過程及分析

送風機RB或引風機RB常用的有兩種控制策略[6]。送/引風機跳閘聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引/送風機，且機組出力減至50%，送/引風機RB發(fā)生后運行送/引風機在原出力上通過平衡邏輯迅速增加其出力，在保證送風量的前提下維持爐膛負壓的穩(wěn)定；送/引風機跳閘不聯(lián)鎖跳閘同側(cè)引/送風機，送風機RB發(fā)生后兩臺運行引風機的調(diào)節(jié)機構(gòu)按照一定的比例超馳減小開度，運行的單臺送風機的調(diào)節(jié)機構(gòu)超馳打開（引風機RB控制相同），以保證爐膛負壓的穩(wěn)定。最終采用第一種策略，在整個試驗過程中鍋爐負壓穩(wěn)定，燃燒穩(wěn)定。

4.1.1 試驗過程

引風機RB試驗條件具備后，02:45運行人員手動停運A引風機，聯(lián)鎖跳閘A送風機，觸發(fā)引風機RB，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切至汽機跟隨模式，鍋爐主控超馳動作指令由65%減至44%，燃料主控保持自動投入狀態(tài)，RB動作信號至FSSS，依次跳閘C、D、E磨煤機，A、B、F磨煤機保持運行，依控制順序依次投入A、B、F油層的18支油槍。02:48，RB提前復位。

送風機RB試驗條件具備后，04:45運行人員手動停運B送風機，聯(lián)鎖跳閘B引風機，觸發(fā)送風機RB，04:45 RB自動復位。RB試驗前后的參數(shù)見表2及表3。

表2 送風機RB參數(shù)

表3 引風機RB參數(shù)

4.1.2 試驗分析

送風機、引風機RB試驗結(jié)果顯示，鍋爐燃燒穩(wěn)定，負壓，水位穩(wěn)定，汽溫在安全范圍，主汽壓力可以達到按要求下降。從這兩次試驗中可以確定兩臺一次風機在三臺磨相繼跳閘后，可以保證安全運行，未出現(xiàn)失速現(xiàn)象[7]，為接下來的一次風機試驗提供相關(guān)參數(shù)。

引風機RB試驗時，RB回路提前復位。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)原因為，RB發(fā)生后快速減負荷過程中，一次風壓，一次風量變化比較劇烈，在此過程中有多個容量風風量測點出現(xiàn)壞點，導致磨煤機容量風自動切除，進而引起燃料主控自動切除，最終結(jié)果RB提前復位，處理方法就是在試驗時將此條件暫時切除，保證自動正常投入。

4.2 汽動給水泵RB試驗

4.2.1 試驗過程

汽動給水泵試驗條件具備后，23:20運行人員手動拍停B汽泵，觸發(fā)汽泵RB，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切至汽機跟隨模式，鍋爐主控超馳動作指令由65%減至36%，磨煤機及油槍按照程序動作。23:29，RB觸發(fā)后負荷到達要求值自動復位。試驗數(shù)據(jù)見表4。

表4 汽泵RB參數(shù)

4.2.2 試驗分析

由于汽泵裕量較小[8]，所以與送、引風機RB相比，汽泵RB鍋爐主控指令超馳減少量較大，目標負荷也較低，以保證安全水位。

觀察試驗過程曲線，發(fā)現(xiàn)水位一度穩(wěn)定在低位運行，對鍋爐運行有嚴重威脅，經(jīng)分析原因為，B汽泵跳閘后，A汽泵瞬間提升轉(zhuǎn)速不夠，導致短時間鍋爐水汽不平衡，水位持續(xù)走低。采取優(yōu)化方案：將運行汽泵的限制轉(zhuǎn)速由5500r/min提升至5600r/min，隨后的試驗中，汽泵RB后，水位可穩(wěn)定在-150mm。

汽泵RB復位后，系統(tǒng)恢復時水位有快速上升現(xiàn)象，經(jīng)分析原因是，A汽泵全速后，在機組負荷下降過程中，水位回升后，A汽泵轉(zhuǎn)速下降速度偏慢，導致水量過長時間大于蒸汽產(chǎn)量，導致鍋爐水位偏高，解決方案：在水位穩(wěn)定，開始上升時加快水泵轉(zhuǎn)速的下滑，盡量維持水位穩(wěn)定。修改后試驗，恢復時水位穩(wěn)定在123mm。

4.3 一次風機RB試驗

4.3.1 試驗過程

一次風機RB試驗條件具備后，4:08:25運行人員手動拍停B一次風機，隨即觸發(fā)一次風機RB，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)切至汽機跟隨模式，鍋爐主控超馳動作指令由65%減至42%，4:22，RB自動復位。試驗數(shù)據(jù)見表5。

4.3.2 試驗分析

如圖2所示，圖中2s對應(yīng)的時間點為4:08:03，在第24s時一次風機RB觸發(fā)，第49s爐膛負壓第一次波谷，第76s爐膛負壓第一次波峰，第82s時爐膛負壓第二次波谷，第88s負壓第二次波峰，第102s時爐膛負壓第三次波谷，此后負壓穩(wěn)定。一次風機RB試驗過程中，爐膛負壓出現(xiàn)的大幅度波動，雖然未造成鍋爐MFT，但對試驗可靠性有影響，經(jīng)分析有以下幾個原因造成[9，10]:

圖2 一次風機RB試驗曲線

表5 一次風機RB參數(shù)

（1）鍋爐燃燒煤種為無煙煤，著火和穩(wěn)燃溫度較高，在一次風機RB時，一方面鍋爐熱負荷短時間下降，對無煙煤的穩(wěn)定著火有影響；另一方面從圖2可以看到，一次風壓第一次波谷超前爐膛負壓，并且爐膛負壓是在一次風壓恢復過程中且投油助燃前快速上升，由此可以判定第一次爐膛負壓波動是因為一次風壓的波動造成的。即一臺一次風機跳閘后，在磨煤機跳閘關(guān)門過程中，一次風壓會快速下降，使得一次風速及風粉濃度有受到較大影響，造成燃燒器火炬不穩(wěn)定，爐內(nèi)存留較多充分燃燒的煤粉。在風壓回升后，燃燒逐漸穩(wěn)定，爐內(nèi)及燃燒器周邊未充分燃燒的煤粉瞬間點燃，造成爐膛負壓突升。而隨后的負壓波動和一次風壓波動是同步的，即本輪波動，屬于爐膛負壓在回調(diào)過程中的波動，而一次風壓的波動是因為受到負壓的影響，在爐膛負壓回調(diào)過程中可以觀察到一次風機在動葉開度不變的情況，電流有明顯波動。

（2）因為是重油油槍，點火時間較長，從RB觸發(fā)第一只油槍的指令發(fā)出到第一只油槍點燃，共費時30s，在鍋爐負荷下降的過程中，油槍沒有快速投入，導致煤粉燃燒器燃燒不穩(wěn)，部分未燃盡煤粉聚集。

針對上述原因，采取的措施有：1）盡量采取措施使一次風壓盡快恢復，如：檢查磨煤機系統(tǒng)風門的嚴密性，盡量縮短冷風關(guān)斷門的關(guān)閉時間，盡量減少漏風。2）根據(jù)現(xiàn)有特性曲線，給引、送風機加入一次風機RB特殊回路，盡可能消減煤粉瞬間燃燒產(chǎn)生的對爐膛產(chǎn)生的沖擊。3）盡可能縮短油槍投入的時間，加快油槍的投入速度，提高助燃油量，在一次風壓降低時，及時快速投油助燃。

另外，由于一次風機出口壓力較高，所以在試驗前應(yīng)關(guān)注半負荷下兩臺一次風機動葉的開度，在恢復一次風機并列時，加減動葉時應(yīng)以之前開度為中心加減動葉，防止風機失速跳閘。

5 結(jié)語

“W”型火焰鍋爐機組RB試驗過程分析表明：

（1）火電機組RB試驗前要通過試驗檢查風機調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的動作時間，風機調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)最大開度及油槍的可用情況和投入時間順序。

（2）火電機組送引風機RB邏輯應(yīng)根據(jù)機組實際保護邏輯設(shè)計相對應(yīng)，原則確保爐膛燃燒穩(wěn)定，負壓穩(wěn)定。注意試驗邏輯中加入風量壞點切除功能。

（3）汽泵RB試驗過程需注意剩余汽泵轉(zhuǎn)速限值的設(shè)置以及汽包水位回升后汽泵轉(zhuǎn)速降低速率的控制。

（4）一次風機RB試驗前確定一次風機失速的臨界點及檢查一次風系統(tǒng)相關(guān)關(guān)斷門的嚴密性。由于“W”型火焰鍋爐一次風機RB試驗特殊性，應(yīng)在一次風RB試驗邏輯中給送引風機的調(diào)節(jié)回路中加入一次風RB試驗特殊回路。

[1]趙志丹，黨黎軍，劉超.超（超）臨界機組啟動運行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

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Preparation and Analysis of RB Test in a 622MW Thermal Power Plant with a W Flame Boiler

ZHANG Shao-yong， LUO Chang-fu， TIAN Ping， YANG Bo-wen
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

This paper introduces a Runback（Referred to as RB）function test carried out on a W Flame boiler unit，which is equipped with the double-inlet and double-outlet coal milling system，heavy fuel oil guns and double cyclone burners.It focuses on the logic function design，preparation test and test attentions.The process of RB function test has been described，analysis of the RB test data shows that there are some problems in the test process，and the corresponding solutions and logic optimization were presented，after then the RB function can be successfully conducted in practice.The realization of RB function would improve the operation security coefficient as well as the economic and social benefits．

double-inlet and double-outlet； W Flame； runback function test； preparation test；logic optimization；heavy fuel oil

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.04.004

TK227.1

B

2095-3429（2017）04-0018-05

張少勇（1984-），男，陜西韓城人，工學碩士，工程師，研究方向：大型火電機組鍋爐調(diào)試及啟動技術(shù)研究。

2017-05-27

修回日期：2017-07-31