葉福南，莊 偉

(1.廣東省能源集團(tuán)有限公司 廣東珠海電廠，廣東珠海 519050；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，上海 200240)

風(fēng)煙系統(tǒng)是火力發(fā)電廠主要系統(tǒng)之一，其中涉及的風(fēng)機(jī)、閥門等設(shè)備較多，啟停過(guò)程包含大量操作。風(fēng)煙系統(tǒng)全自動(dòng)啟動(dòng)控制方案以順序控制為依托，結(jié)合模擬量調(diào)節(jié)回路、設(shè)備控制模式的自動(dòng)投切及置值等回路的穿插運(yùn)用，從而實(shí)現(xiàn)啟停機(jī)組過(guò)程中風(fēng)煙系統(tǒng)的全程自動(dòng)。運(yùn)行人員只需點(diǎn)擊風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)操作面板，程序?qū)⒆詣?dòng)完成單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)到第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)期間的所有操作，大大減輕了運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度。

1 系統(tǒng)概況

某電廠鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，每臺(tái)鍋爐設(shè)有2臺(tái)三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器、2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)和2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，為防止空氣預(yù)熱器低溫腐蝕，每臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)出口處各裝有1臺(tái)蒸汽暖風(fēng)器。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)工況下，空氣預(yù)熱器一次風(fēng)壓降為0.735 kPa，空氣預(yù)熱器二次風(fēng)壓降為0.956 kPa，爐膛到空氣預(yù)熱器出口壓降為2.867 kPa。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為準(zhǔn)格爾礦煤，校核煤種為內(nèi)蒙古納林廟東勝煤，采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器采用四角布置切向燃燒方式。燃燒器共設(shè)置6層煤粉噴嘴，鍋爐配置6臺(tái)ZGM123G中速磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)的出口由4根煤粉管接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(MCR)和鍋爐額定蒸發(fā)量(ECR)負(fù)荷時(shí)均投5層，另1層備用。主燃區(qū)燃燒器共有二次風(fēng)擋板14組，均由電動(dòng)執(zhí)行器單獨(dú)操作，同時(shí)配備7層分離燃盡風(fēng)(SOFA)風(fēng)門以降低爐膛出口的NOx排放量。風(fēng)煙全程控制涉及的主要設(shè)備包括2臺(tái)空氣預(yù)熱器及相應(yīng)的擋板，六大風(fēng)機(jī)本體及其油站、風(fēng)煙擋板系統(tǒng)，56個(gè)二次風(fēng)擋板，24個(gè)SOFA風(fēng)門。

2 方案組成

風(fēng)煙系統(tǒng)全自動(dòng)啟動(dòng)控制方案包括單側(cè)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組，第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組，第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組，第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組。

2.1 單側(cè)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制策略

2.1.1 單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)功能組設(shè)計(jì)流程

單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)流程圖見圖1。單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)功能組主要包括：

(1)空氣預(yù)熱器子組啟動(dòng)。

(2)風(fēng)煙通道建立(開2臺(tái)空氣預(yù)熱器出入口風(fēng)煙擋板，開2臺(tái)送風(fēng)機(jī)出口擋板，開2臺(tái)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，開56個(gè)二次風(fēng)擋板，開24個(gè)SOFA風(fēng)擋板)。

(3)引風(fēng)機(jī)子組啟動(dòng)(啟動(dòng)預(yù)選側(cè)引風(fēng)機(jī)的油站及軸冷風(fēng)機(jī)，開出口擋板，關(guān)入口擋板及動(dòng)葉，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，開入口擋板，投動(dòng)葉自動(dòng))。

(4)送風(fēng)機(jī)子組啟動(dòng)(啟動(dòng)預(yù)選側(cè)送風(fēng)機(jī)油站，關(guān)送風(fēng)機(jī)出口擋板及動(dòng)葉，啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，開送風(fēng)機(jī)出口門，關(guān)對(duì)側(cè)送風(fēng)機(jī)出口擋板及動(dòng)葉，開送風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)門，送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉以5 %/min的速率開大直到鍋爐總風(fēng)質(zhì)量流量大于800 t/h，風(fēng)量投自動(dòng))。

圖1 單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)流程圖

2.1.2 爐膛負(fù)壓穩(wěn)定策略

根據(jù)工藝，首臺(tái)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口擋板、送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，此時(shí)整個(gè)爐膛只有1臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，容易造成爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)[1]，為此專門設(shè)計(jì)1套送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳開邏輯，即在送風(fēng)機(jī)出口門關(guān)反饋消失10 s后，提前以5 %/min的速率開大送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，加入此程序后，可以有效改善爐膛負(fù)壓的控制品質(zhì)，具體邏輯見圖2。

圖2 送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉超馳開邏輯

2.1.3 爐膛負(fù)壓及風(fēng)量控制全程自動(dòng)

根據(jù)程序設(shè)計(jì)，引風(fēng)機(jī)功能組啟動(dòng)完畢，即投入爐膛負(fù)壓設(shè)定塊自動(dòng)，設(shè)定值為-150 Pa，為此，筆者專門設(shè)計(jì)1套適用于機(jī)組啟動(dòng)階段及低負(fù)荷運(yùn)行的爐膛負(fù)壓控制程序及相應(yīng)的參數(shù)，具體邏輯見圖3。

為配合全程風(fēng)煙自動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)，送風(fēng)機(jī)功能組啟動(dòng)后，以5 %/min的速率逐漸開大送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，直到鍋爐總風(fēng)質(zhì)量流量大于800 t/h，風(fēng)量投自動(dòng)。

圖3 引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉變比例、積分邏輯圖

2.2 第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制策略

在判斷磨煤機(jī)組通風(fēng)臺(tái)數(shù)≥2時(shí)，風(fēng)煙系統(tǒng)全程控制系統(tǒng)的上層邏輯將自動(dòng)調(diào)用第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組。

2.2.1 第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組設(shè)計(jì)流程

第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程見圖4。

圖4 第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程圖

單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)功能組主要包括：

(1)密封風(fēng)機(jī)子組啟動(dòng)。

(2)熱態(tài)則啟動(dòng)通風(fēng)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)油槍投入，冷、溫態(tài)跳過(guò)此步驟。

(3)一次風(fēng)機(jī)子組啟動(dòng)(啟動(dòng)預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)的油站，開出口冷風(fēng)擋板，關(guān)一次風(fēng)機(jī)出口擋板及動(dòng)葉，啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，開出口擋板及聯(lián)絡(luò)擋板)。

(4)緩慢開大預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，監(jiān)視預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)電流、出口風(fēng)壓變化情況(0～3 kPa，間隔5 s，開大2%；3.0～5.5 kPa，間隔5 s，開大5%，若爐膛負(fù)壓高于300 Pa，則間隔10 s，開大3%)，直至空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)壓在5.5 kPa左右。

(5)投入預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)，設(shè)定一次風(fēng)壓為5.9 kPa。

(6)待一次風(fēng)壓調(diào)整穩(wěn)定后，投入通風(fēng)磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板自動(dòng)，設(shè)定磨煤機(jī)入口一次風(fēng)質(zhì)量流量為75 t/h，冷、溫態(tài)B磨煤機(jī)投暖風(fēng)器調(diào)節(jié)閥自動(dòng)(熱態(tài)跳過(guò)此步驟)。

2.2.2 防止一次風(fēng)機(jī)喘振的程序設(shè)計(jì)

一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，緩慢開大動(dòng)葉的過(guò)程可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)喘振，為此專門設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序來(lái)避免此種情況(電流緩慢上升無(wú)突增，風(fēng)壓緩慢上升，監(jiān)視風(fēng)機(jī)任一振動(dòng)值達(dá)6.3 mm/s；電動(dòng)機(jī)線圈任一溫度大于120 ℃，電動(dòng)機(jī)軸承任一溫度大于80 ℃或風(fēng)機(jī)軸承任一溫度大于85 ℃；喘振測(cè)點(diǎn)發(fā)喘振(PED)報(bào)警；以上任一報(bào)警觸發(fā)，停止該功能子組并發(fā)出報(bào)警)。

2.3 第二臺(tái)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制策略

第二套送引風(fēng)、一次風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)涉及并風(fēng)機(jī)的操作，操作強(qiáng)度和難度較大，電廠一般都會(huì)安排有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員進(jìn)行風(fēng)機(jī)的并退操作。為此，筆者專門設(shè)計(jì)1套風(fēng)機(jī)的并退回路及電流平衡回路，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)并退的全程自動(dòng)。機(jī)組并網(wǎng)前，在判斷鍋爐總風(fēng)質(zhì)量流量≥1 400 t/h時(shí)，風(fēng)煙系統(tǒng)全程控制系統(tǒng)的上層邏輯將自動(dòng)調(diào)用第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組。

如表2，40例患者中有15例為TIA發(fā)作患者，29例梗塞患者，ASL灌注區(qū)與MRA血管狹窄一致患者為37例，不一致患者3例，一致率為92.5%，兩組數(shù)據(jù)對(duì)比差異具有一致性（P＞0.05）。

2.3.1 第二臺(tái)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組設(shè)計(jì)流程

第二臺(tái)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程見圖5。

圖5 第二臺(tái)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程圖

第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組包括：

(1)將運(yùn)行切手動(dòng)，并開大運(yùn)行送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉3%，停止30 s，風(fēng)量控制置跟蹤位，循環(huán)執(zhí)行到引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度大于30%。

(2)將爐膛負(fù)壓設(shè)定值設(shè)為-50 Pa。

(3)啟動(dòng)預(yù)選側(cè)引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能子組。

(4)并引風(fēng)機(jī)。

(5)啟動(dòng)預(yù)選側(cè)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能子組，并關(guān)閉聯(lián)絡(luò)風(fēng)門。

2.3.2 并引風(fēng)機(jī)程序設(shè)計(jì)

并引風(fēng)機(jī)采用以電流為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理念，即開啟預(yù)選的引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉3%，停止30 s，循環(huán)進(jìn)行，直至2臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流偏差小于5 A，投入預(yù)選側(cè)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)投入且設(shè)定爐膛負(fù)壓為-100 Pa。

2.3.3 并送風(fēng)機(jī)程序設(shè)計(jì)

并送風(fēng)機(jī)采用以電流為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理念，即以當(dāng)前總風(fēng)量為基準(zhǔn)風(fēng)量，投正常運(yùn)行送風(fēng)機(jī)自動(dòng)，并逐步增大預(yù)選側(cè)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度至電流差小于5 A，投預(yù)選側(cè)送風(fēng)機(jī)自動(dòng)。風(fēng)量跟隨負(fù)荷曲線(投自動(dòng)有最小風(fēng)量要求，當(dāng)前風(fēng)量小于最小風(fēng)量，當(dāng)投自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)可能會(huì)開大，所以閉鎖最小風(fēng)量要求)，并送、引風(fēng)機(jī)的程序設(shè)計(jì)見圖6。

圖6 并送、引風(fēng)機(jī)邏輯圖(以引風(fēng)機(jī)為例)

2.3.4 風(fēng)機(jī)電流平衡程序設(shè)計(jì)

電流平衡回路以2臺(tái)風(fēng)機(jī)的電流分別作為PID調(diào)節(jié)器的設(shè)定值和過(guò)程量，始終保持2臺(tái)風(fēng)機(jī)出力平衡，可以有效防止并風(fēng)機(jī)過(guò)程中待并風(fēng)機(jī)出力過(guò)大的現(xiàn)象(見圖7)。

圖7 送、引風(fēng)機(jī)電流自平衡邏輯圖(以引風(fēng)機(jī)為例)

2.4 第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制策略

第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程見圖8。第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組包括：

(1)確認(rèn)至少3臺(tái)磨煤機(jī)通風(fēng)(保證一次風(fēng)機(jī)始終處于安全工作區(qū)域)。

(2)啟動(dòng)預(yù)選的一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組。

(3)關(guān)一次風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)擋板。

(4)投入正常運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)，保證一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓設(shè)定值為當(dāng)前值，一次風(fēng)壓按照設(shè)定好的壓力曲線調(diào)節(jié)。

(5)并一次風(fēng)機(jī)(開啟預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉3%，停止20 s，循環(huán)進(jìn)行，監(jiān)視2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流變化情況，并機(jī)過(guò)程中若爐膛負(fù)壓高于200 Pa，則將停止間隔的時(shí)間延長(zhǎng)40 s，直至2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流偏差小于5 A，投入預(yù)選側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng))。

圖8 第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程圖

3 風(fēng)煙全程控制系統(tǒng)投用效果分析

圖9為單側(cè)送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組的投用效果曲線。由圖9可以看出：采用單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)功能組啟動(dòng)送、引風(fēng)機(jī)時(shí)，耗時(shí)≤10 min，整個(gè)單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)過(guò)程中爐膛負(fù)壓的波動(dòng)范圍為±200 Pa。

圖9 單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)功能組投用效果

圖10為第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組的投用效果曲線。由圖10可以看出：采用第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)時(shí)，耗時(shí)≤9 min，整個(gè)單側(cè)風(fēng)煙啟動(dòng)過(guò)程中爐膛負(fù)壓的波動(dòng)范圍為±100 Pa。

圖10 第一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組投用效果

圖11為第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組的投用效果曲線。從圖11可以看出：第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組的啟動(dòng)耗時(shí)≤8 min，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)及并風(fēng)機(jī)的過(guò)程中爐膛負(fù)壓的波動(dòng)范圍為±200 Pa，且無(wú)風(fēng)機(jī)出力過(guò)頭的現(xiàn)象。

圖11 第二套送、引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組投用效果曲線

圖12是第二臺(tái)一次啟動(dòng)功能組的投用效果曲線。從圖12可以看出：第二臺(tái)一次啟動(dòng)功能組的啟動(dòng)耗時(shí)≤6 min，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)及并風(fēng)機(jī)的過(guò)程中爐膛負(fù)壓的波動(dòng)范圍為±200 Pa，一次風(fēng)壓基本無(wú)波動(dòng)。

圖12 第二臺(tái)一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能組投用效果曲線

4 結(jié)語(yǔ)

(1)風(fēng)煙全程控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的快速啟動(dòng)，大大減輕運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度。

(2)風(fēng)煙全程控制系統(tǒng)中啟動(dòng)過(guò)程中的2臺(tái)送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)并退的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、安全可靠、投用效果良好。

(3)風(fēng)煙系統(tǒng)啟?？刂撇粌H可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)的全程，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)快速啟動(dòng)風(fēng)煙系統(tǒng)的要求；同時(shí)針對(duì)風(fēng)煙系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中的一些突發(fā)情況，如一次風(fēng)機(jī)喘振等，程序中還設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)干預(yù)邏輯，確保設(shè)備安全。