馬新華

摘要：針對循環(huán)硫化床鍋爐返料風(fēng)機中斷事故，從熱控自動化DCS優(yōu)化控制策略出發(fā)，通過分析事故原因著手，分析設(shè)備結(jié)構(gòu)、電氣特性，發(fā)掘改造DCS控制策略，彌補減小事故發(fā)生，改善循環(huán)硫化床鍋爐的安全運行。

Abstract： In view of the interruption of the return air of the circulating sulfurized bed boiler， this paper starts from the thermal control automation DCS optimization control strategy， analyzes the cause of the accident， the equipment structure and electrical characteristics， to explore and reform the DCS control strategy to make up for and reduce the occurrence of the accident， so as to improve the safe operation of circulating sulfurized bed boiler.

關(guān)鍵詞：循環(huán)硫化床鍋爐返料風(fēng)機重要性;設(shè)備結(jié)構(gòu);電氣特性;控制策略優(yōu)化;減小事故發(fā)生及擴大

Key words： importance of recirculation fan of circulating fluidized bed boiler;equipment structure;electrical characteristics;control strategy optimization;reducing accident occurrence and expansion

中圖分類號：U231.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0158-02

0 ?引言

鍋爐熱控設(shè)計是一個重要的的過程，尤其是在循環(huán)流化床中由于鍋爐燃燒及受熱的動態(tài)積蓄效應(yīng)導(dǎo)致高溫灰分及殘?zhí)康难h(huán)效率直接影響溫度分布的變化，只要保證硫化風(fēng)的硫化作用，瞬間的燃料中斷也不會影響鍋爐爐膛滅火，所以爐膛結(jié)焦與滅火相對而言，結(jié)焦擺放在了第一位。

影響CFB（Circulating fluidized bed，是指循環(huán)流化床）鍋爐結(jié)焦的因素一般有：①燃料的影響;②運行參數(shù)的影響;③返料的影響;④設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響;⑤運行人員操作的影響。

由于返料故障引起的結(jié)焦造成的高溫結(jié)焦，如果處理不及時渣塊在床料中存在并隨著時間的推移，焦塊將越來越大，造成流化困難，堵塞排渣管，最后被迫停爐。

新疆騎馬山熱力有限公司屬于孤網(wǎng)運行系統(tǒng)由于多起返料風(fēng)中斷引起的事故，給我公司安全生產(chǎn)造成了重大損失，分析設(shè)備存在的隱患后改造優(yōu)化并取得良好效果。

1 ?設(shè)備結(jié)構(gòu)

①新疆騎馬山熱力有限公司目前有2臺65T/H循環(huán)流化床鍋爐，該爐型具有雙分離器、雙返料器，且左右并列布置于爐膛和尾部豎直對流煙道中間。返料器分松動風(fēng)室和流化風(fēng)室，兩返料器所有松動風(fēng)、流化風(fēng)均來自同一返料風(fēng)機，經(jīng)返料風(fēng)母管送風(fēng)，返料風(fēng)機2臺（1用1備）。返料風(fēng)機結(jié)構(gòu)如圖1。

如圖看出返料風(fēng)機基本結(jié)構(gòu)由三部分構(gòu)成：1）電動機及V帶傳動部件;2）羅茨鼓風(fēng)機及配套設(shè)備;3）輸送管道及機械安全泄壓配套裝置。

②電氣結(jié)構(gòu)，動力380V三相電源經(jīng)隔離刀送至變頻器，經(jīng)變頻器直接拖動電動機（如圖2），電氣回路由三部分構(gòu)成：1）隔離刀閘;2）施耐德ATV61系列普通變頻器;3）電力電纜。

③杭州和利時MACSV分散控制DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

2 ?事故發(fā)生的案例分析

返料中止事故原因機理分析：排除循環(huán)流化床本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行調(diào)控所發(fā)生返料中止因素，分析風(fēng)機故障及電氣回路設(shè)備選型及所設(shè)計的控制策略不合理造成的返料中止，由于兩返料器返料風(fēng)均來自同一風(fēng)機、同一母管，故一側(cè)返料風(fēng)機出現(xiàn)問題必然要直接影響另一側(cè)，帶動反應(yīng)，最終導(dǎo)致返料全部中止，必然促使CFB鍋爐反料溫度速度上升，料層同時緩慢上升，爐膛差壓波動減小，床溫迅速上升，造成事故。2016年10月我公司CFB鍋爐在調(diào)試試運行期間由于電動機軸承抱死造成運行返料風(fēng)機電機燒毀造成羅茨鼓風(fēng)機停運，返料風(fēng)終止，CFB床料結(jié)焦，發(fā)生被迫停爐事故。設(shè)備故障導(dǎo)致事故因素發(fā)生外，備用風(fēng)機在發(fā)生故障時沒有立即聯(lián)鎖啟動也是造成事故擴大的原因，在檢查設(shè)計邏輯時發(fā)現(xiàn)，兩臺風(fēng)機控制邏輯中自啟動條件只有電氣故障信號（即電源消失故障）聯(lián)鎖才能啟動備用風(fēng)機，由于電氣故障沒能有效聯(lián)鎖啟動備用風(fēng)機（電源消失故障沒有出現(xiàn)），最終導(dǎo)致備用風(fēng)機聯(lián)鎖啟動失敗。

2016年11月運行中的返料風(fēng)機由于傳動幾條V字帶連續(xù)斷裂造成返料風(fēng)中斷，由于控制邏輯不滿足條件，備用返料風(fēng)機沒有正常啟動，兩分鐘內(nèi)CFB鍋爐床溫迅速上升，運行調(diào)整失敗，緊急停爐，后發(fā)現(xiàn)爐膛床料五分之二嚴(yán)重結(jié)焦，發(fā)生事故，造成比較嚴(yán)重后果。通過分析兩臺風(fēng)機運行狀態(tài)及設(shè)備結(jié)構(gòu)、電氣特性后，決定實施優(yōu)化兩臺風(fēng)機控制策略。

3 ?返料風(fēng)機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化策略

依據(jù)風(fēng)機故障的事故狀態(tài)分析，除去運行人員承擔(dān)責(zé)任外，導(dǎo)致返料風(fēng)終止的原因還有控制邏輯不完善的因素也是造成事故發(fā)生之一，考慮現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)、電氣控制特性如下分析：

①一臺運行，母管制分別供給雙分離器、雙返料器，一臺備用，電力拖動依靠軟連接實現(xiàn)拖動;②雙輸送管路雙風(fēng)壓、風(fēng)量測量測點;③返料風(fēng)機的結(jié)構(gòu)因素（泄壓閥、逆止閥門）;④返料風(fēng)機終止送風(fēng)事故時CFB鍋爐床溫迅速上升，此時床溫上升趨勢發(fā)生時的兩側(cè)返料風(fēng)管風(fēng)壓節(jié)點分別為9.6kPa以下，瞬時風(fēng)量各為240m3以下;⑤變頻器選用普通型，當(dāng)發(fā)生電壓沖擊尤其是欠電壓時，運行控制變頻器保護(hù)動作，需要人員到變頻器上手動復(fù)位，才能重新啟動。

根據(jù)以上分析特點實施控制邏輯的完善如下：

①增加風(fēng)壓、風(fēng)量控制邏輯，同時考慮風(fēng)壓、風(fēng)量在運行中測點容易誤報因素（灰塵堵塞取樣點），將雙返料器的測點約束為同時滿足;②加入電機停運狀態(tài)比邏輯增大判斷電機故障因素與運行狀態(tài)的同時滿足邏輯關(guān)系;③普通變頻器不帶遠(yuǎn)傳DO復(fù)位端子，只能依靠優(yōu)化控制邏輯完善設(shè)備結(jié)構(gòu)，減小影響生產(chǎn)及事故發(fā)生擴大的因素。

完善后的邏輯關(guān)系如圖4。

①增加兩側(cè)風(fēng)壓與10kPa比較后，兩側(cè)風(fēng)量與250m3比較后二選二輸出觸發(fā)量然后任選其一，可以排除單個取壓點、風(fēng)量取樣點堵塞誤報信號的假信號，增大安全因素。②增加停運狀態(tài)與電機電流與邏輯，增大判斷電機是否運行的條件，將風(fēng)壓、風(fēng)量、電機運行條件任選其一后在和聯(lián)鎖按鈕與關(guān)系。③綜合返料風(fēng)機的電氣、結(jié)構(gòu)、輸送的管閥系統(tǒng)，通盤考慮可能發(fā)生的設(shè)備故障因素，降低運行人員的對設(shè)備故障發(fā)生后進(jìn)行事故處理的步驟，同時優(yōu)化增大檢修人員處理設(shè)備缺陷的安全因素。④將運行返料風(fēng)機的運行各個狀態(tài)作為備用風(fēng)機的聯(lián)鎖啟動條件，增加兩套聯(lián)鎖按鈕，互為聯(lián)鎖、互為備用。

4 ?優(yōu)化后的結(jié)果

事實證明，經(jīng)過優(yōu)化后的返料風(fēng)機控制邏輯，在我公司起到了保護(hù)及降低事故擴大的優(yōu)勢，2017年3月，我廠正在運行的的返料風(fēng)機由于泄壓閥脫落，造成風(fēng)壓泄露，但優(yōu)化后的控制邏輯在第一時間就將備用風(fēng)機迅速聯(lián)鎖啟動，沒有造成事故進(jìn)一步的擴大，2017年6月，我公司35kV外線短路，瞬間造成電源欠壓，最終波及動力電源，運行中的返料風(fēng)機保護(hù)動作，停止運行，經(jīng)過優(yōu)化后的返料風(fēng)機控制邏輯第一時間將備用風(fēng)機啟動成功，再次為我公司安全生產(chǎn)提供了有力保障，通過上述實踐檢驗，對返料風(fēng)機控制優(yōu)化改造的措施是可行的。

5 ?結(jié)束語

DCS系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化一直是熱控人員研究的一個方向，本文從發(fā)生的幾例事故中，經(jīng)過研究分析，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)、特性分析現(xiàn)場設(shè)備運行條件的控制策略，提供了一個角度。

參考文獻(xiàn)：

[1]ZG系列羅茨鼓風(fēng)機組使用說明書.山東章丘鼓風(fēng)機廠有限公司.

[2]《杭州和利時DCS系統(tǒng)macsv系統(tǒng)FM系列功能塊組態(tài)說明》和利時組態(tài)系列手冊.

[3]后峽電廠歷年事故案列文檔及事故防范措施.

[4]施耐德ATV系列普通變頻器功能使用說明.

[5]李建華.風(fēng)機功率提升-風(fēng)速計改造及機組控制策略優(yōu)化[J].價值工程，2019，38（30）：155-156.