超超临界机组燃料-给水交叉限制下限动作原因分析及处理

邵长暖

（华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441）

超超临界机组燃料-给水交叉限制下限动作原因分析及处理

邵长暖

（华电莱州发电有限公司，山东莱州 261441）

直流锅炉对燃料与给水、燃料与风量的比例有严格的要求，在控制逻辑中会增加交叉限制回路，防止机组主、再热蒸汽温度大幅变化或燃烧不稳。介绍了控制逻辑中交叉限制的作用，分析了燃料-给水交叉限制下限动作的原因，提出了在控制逻辑中采用BTU回路进行总燃料量的修正，将启、停磨煤机的容量风量延时、逐步计入燃料量等优化措施。

直流锅炉；燃料；给水；控制逻辑；交叉限制；优化

1 机组锅炉概况

华电莱州发电有限公司锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG3000／26.15-Ⅱ1型高效超超临界参数变压直流锅炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊Π型结构。制粉系统为正压直吹式，配6台中速辊式磨煤机。锅炉主要设计参数见表1（表中：BMCR为锅炉最大蒸发量；BRL为锅炉额定负荷）。

表1 锅炉主要设计参数

锅炉蒸汽温度调节方式为：采用合理的燃料与给水比以及两级喷水减温来控制过热蒸汽温度；利用锅炉尾部烟道出口烟气挡板来调整再热蒸汽温度，且在低温再热器至高温再热器间连接管道上设有事故喷水，以备紧急事故工况、扰动工况或其他非稳定工况时投用。过热蒸汽温度在35%～100% BMCR负荷范围内稳定在额定值，控制实际值与额定值偏差在±5℃之内；再热蒸汽温度在50%～100%BMCR负荷范围内稳定在额定值，控制实际值与额定值偏差在±5℃之内。超超临界锅炉控制系统主要包括给水、燃料、空气和其他系统参数的监视和修正。

2 机组控制逻辑中交叉限制简介

直流锅炉对燃料与给水、燃料与风量的比例有着严格的要求，一旦燃料与给水或燃料与风量比例失调，将导致锅炉主、再热蒸汽温度大幅变化或燃烧不稳，甚至会造成锅炉严重超温爆管、水冲击或炉膛爆炸事故。为了确保机组在自动控制下的安全、稳定运行，华电莱州发电有限公司在控制逻辑中优化了交叉限制回路，保证锅炉输入量的变化不会超出预定的比例。

2.1 交叉限制概要

（1）燃料-给水：当机组燃料量下降时，锅炉给水量应跟随燃料量下降，保证燃料量与给水量相匹配，防止主蒸汽温度下降；当机组燃料量增加时，给水量随之增加，避免水少煤多，防止主蒸汽温度上升。

（2）给水-燃料：当机组给水量下降时，燃料量应跟随给水量下降，保证给水量与燃料量相匹配，防止主蒸汽温度上升。

（3）风-燃料：当锅炉总风量降低时，燃料量应随之降低，保证充足氧量，避免燃烧不稳定，或因过剩空气率降低产生黑烟。

（4）燃料-风：当机组燃料量增加时，锅炉总风量应随之增加，保证燃烧所需的氧量。

增加燃料量就必须增加给水量和风量，使锅炉保持平衡，以防止锅炉受热面壁温超限；减少风量就必须减少燃料量，以防止燃烧不稳定。

2.2 交叉限制的主要作用

（1）燃料-给水交叉限制上限动作的作用：防止给水流量过大，汽温大幅降低。当计算燃料量对应的给水流量加上预定值（700 t／h）大于锅炉主控决定的给水流量时，交叉限制动作。

（2）燃料-给水交叉限制下限动作的作用：防止给水流量过少，汽温大幅升高。当锅炉主控对应的给水流量减去预定值（700 t／h）小于总燃料量决定的给水流量时，交叉限制动作。

（3）风量-燃料交叉限制动作的作用：防止总风量过少，造成缺氧燃烧。当计算燃料量大于总风量决定的燃料量与预定值（160 t／h）之和时，交叉限制动作。

3 燃料-给水交叉限制下限动作的原因

华电莱州发电有限公司百万千瓦机组自投产以来，多次发生燃料-给水交叉限制动作且全部表现为燃料-给水交叉限制下限动作，也就是说燃料量过大，给水下限动作，给水流量在自动方式下不能下调。造成燃料-给水交叉限制下限动作的主要原因是实际入炉煤种与锅炉设计煤种差别过大，煤质较差时，燃料给水交叉限制下限动作更是经常发生。表2为锅炉设计煤种与实际入炉煤种参数对比。

表2 设计煤种与入炉煤种参数对比

总燃料量为所有运行磨煤机的实际容量风量折算后的煤量之和，计算燃料量为所有运行磨煤机逻辑回路中设计的正常容量风量折算后的煤量之和。煤质变差后，一方面由于实际煤种低位发热量降低，造成实际锅炉燃料消耗量过大；另一方面，由于煤质变差，燃料灰分、水分增加，特别是燃料中掺杂了许多难以磨制的杂物，磨煤机若要保证一定的出力，势必会增加容量风量。这两方面综合，造成机组实际容量风量远远大于逻辑回路中设计的正常容量风量，即总燃料量要大于正常计算燃料量，若达到燃料给水交叉限制下限动作值，燃料给水交叉限制下限动作。特别是在启、停磨煤机的过程中，由于磨煤机还没有达到正常出力，但容量风量已计入燃料量中，更会导致燃料给水交叉限制下限动作的发生。

4 应对措施

燃料-给水交叉限制下限动作后，若不及时进行干预，锅炉主、再热蒸汽温度会急剧下降，轻则导致机组经济性降低，重则造成机组因主蒸汽温度低而跳闸甚至水冲击事故。为防止燃料-给水交叉限制下限动作，采取了以下应对措施。

（1）在控制逻辑中设置了任何一个交叉限制动作，分散控制系统（DCS）便立即发出报警的逻辑，提醒运行人员及时进行操作调整。

（2）在控制逻辑中采用了BTU回路进行总燃料量的修正。BTU回路是对总燃料量进行热量修正的回路，当煤质发生变化或燃料量偏差过大时对燃料量进行修正。BTU修正回路的输入值范围为0～100，当输入为50时表示没有进行热量修正。当煤质较差或其他原因引起总燃料量偏大时，BTU会根据水燃比的输出自动校正总燃料量，运行人员也可以根据情况手动进行校正。当从50输入向下调整减小时，总燃料量会自动向减小的方向校正；反之，当从50输入增大时，总燃料量会向增大的方向校正。BTU修正回路的计算公式为

式中：Y为校正后的总燃料量；X为BTU输入值，0～100；A为当前总燃料量。

（3）锅炉总燃料量实际为各台磨煤机容量风量的折算之和，在启、停磨煤机时，磨煤机还没有达到正常出力，但风量已计入燃料量中，可能会导致燃料-给水交叉限制下限动作发生。因此，华电莱州发电有限公司在逻辑控制回路中采用了将启、停磨煤机的容量风量延时、逐步计入燃料量的方法，并逐步进行完善，使启、停磨煤机各阶段的计算燃料量与实际出力相吻合，有效预防了启、停磨煤机时燃料-给水交叉限制下限动作的发生。

（4）在确定实际入炉煤质在很长一段时间内无法得到改观时，也可以采用适当修改交叉限制动作定值的方法。

5 结束语

虽然采取了以上应对措施，机组正常运行中运行人员也不可掉以轻心，应及时了解煤质的变化情况，做好事故预想，严密监视机组燃料量和给水流量，当发现燃料、给水比接近交叉限制值时，应及时进行干预，采用BTU回路进行总燃料量的修正，防止燃料-给水交叉限制动作的发生。燃料-给水交叉限制下限动作发生后，因给水流量在自动方式下无法下调，这时应立即解除机组协调控制，解除给水控制自动，手动调整给水泵出力，使燃料与给水相匹配，防止锅炉主、再热蒸汽温度急剧下降而造成机组跳闸甚至水冲击事故的发生。

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（本文责编：刘芳）

TK 323

：B

：1674-1951（2015）05-0040-02

邵长暖（1977—），男，山东临沂人，技师，从事电厂集控运行方面的工作（E-mail：scn000＠sina.com）。

2014-11-18；

2015-03-04