无油点火（精选4篇）
无油点火 篇1
引言
国产循环流化床 (CFB) 锅炉近年来在我国得到了较快发展和广泛应用, 我国已有CFB锅炉装机容量约3000万kW, 排在世界首位。
河南神火铝业股份公司发电二厂在CFB锅炉实现少油或无油点火方面进行了相关研究和实践。该锅炉系东方锅炉股份有限公司生产的DG440/13.7-Ⅱ循环流化床锅炉, 为超高压一次中间再热, 单汽包, 自然循环, 全钢结构炉架, 半露天岛式布置。锅炉主要由1个膜式水冷壁炉膛、2台气冷旋风分离器和1个气冷包覆墙的尾部竖井组成, 炉膛内布置有6片屏式过热器、4片屏式再热器和1片隔墙水冷屏。设计6个给煤口、双烟道布置和“J”回料器。采用床下点火, 2台点火风道和2台点火燃烧器, 各配备1只1.5t/h油枪 (曾更换2t/h、1t/h、0.8t/h) , 锅炉点火启动时, 启动点火风机, 点燃油枪, 产生热烟气进入床下水冷风室, 然后穿越水冷布风板和床料进入炉膛使床料流化和加热。
循环流化床锅炉普遍存在启动时间长、启动易结焦、启动燃油量大等突出问题, 严重影响其经济性和安全生产。煤粉炉节油技术促进了循环流化床锅炉点火启动过程的节能研究, 其关键技术是控制启动煤质、维持床层厚度和一次风量。
本文论述循环流化床锅炉实现少油或无油点火的冷态与热态的启动方式和实现少油或无油点火的各种技术措施。
1 启动煤质控制
尽量提高启动时用煤质量, 采用优质点火烟煤替代油是减少启动燃油最直接有效的方法。启动煤质主要控制其粒度、湿度、挥发分和灰分。
煤粒度过大, 着火点高, 不易点燃, 细粒度过少, 稀相区温度低, 循环物料累积时间过长;粒度过小, 大量细颗粒被风吹起, 在密相区燃烧份额减少, 不利于稳定床温。
煤的湿度也要控制, 如果煤太湿, 进入炉膛后迅速吸收热量产生大量的水蒸气, 使床温大幅降低, 影响煤的燃烧。另外, 煤太湿还有个致命的弱点, 原煤斗、给煤机、落煤管易堵塞导致下煤不畅, 影响燃烧, 床温不稳定, 延长启动时间, 从而推迟退出油枪的时间。
挥发分要适度。煤的挥发分直接影响煤的着火温度, 特别是启动初期影响很大, 启动时尽量投入热值高、挥发分较高的煤。
灰分适当的优质烟煤正常燃烧后产生较多的循环物料, 可快速建立锅炉燃烧的外循环。燃用劣质煤点火建立正常外循环一般至少要48h以上, 不能建立良好的外循环, 将直接影响锅炉带负荷速度。
2 床料与床层
床料厚度和粒度合适是正常安全启动的保证。通常规定床层厚度保持850mm左右。筛选停炉前最后排出的床料或底渣做床料, 床料粒度分布控制在0.5～7mm。在启动过程中床料损失很快, 若床层太薄, 加大或减小一次风量, 都会造成床温过低, 影响煤的正常燃烧, 投煤量稍大又可能造成局部床温超温, 甚至结焦。床料太少对无补料系统锅炉的启动极为不利, 若在启动过程中补充床料, 将大大延长启动时间和增加启动能源消耗。因此料层厚度应要大于850mm, 可达950mm。床层厚度增大, 点火风量控制在临界风量以下, 保证微鼓泡状态, 并未增大风机电耗, 实践表明当采用微鼓泡风量点火时, 在800℃高温下急剧膨胀产生的体积流量足以使950mm床料保持在微鼓泡的最佳点火状态。
实际证明, 点火前在“J”阀中加入一些原放出的细灰对灰分较少的无烟煤是很必要的, 快速建立起锅炉的外循环, 使分离器内衬、循环灰、床料同步升温, 有利于快速启动。
冷态启动时锅炉各大风机要全面试运结束后再加入床料, 床料加到450mm时最好做一次冷态试验, 并通过人孔观察床上各个冷态风量下的流化情况, 据此推断热态膨胀后体积流量与DCS画面流量测量显示值的关系。再加床料的同时加入适量原放出的循环灰。一次将油枪出力调整到足够大, 这一点也是保证冷态安全启动的重要措施 (但要注意烟气温度的可控性使耐火材料缓慢升温) 。
3 一次风量控制
一次风量是冷态启动节油最关键的因素, 经过多次启动试验和研究分析各电厂就能确定出最合适的点火一次风量。在耐火材料温升范围内应尽量加大油枪出力, 同时最大限度地降低一次风量, 缩短启动时间。点火最低的流化风量应使一次风刚好可以穿透料层达到料层微鼓泡状态所对应的一次风量, 启动时的一次风量一般控制在临界流化风量的50%稍高一些, 此时要退出低风量保护。电厂440t/h CFBB投运初期, 启动时间8h以上, 耗油量40t之多, 锅炉启动研究中逐渐减小一次风量, 冷态启动燃油用量也逐步从40t降低到8t以下;已经逐步实现并网前甚至汽轮机冲转前退油枪, 若退出油枪不及时、不果断, 启动中耗油就过大。
床层流态化的临界风量通常是在冷态时的量, 若锅炉启动DCS控制风量的测点设在热风段, 便可以正确控制床层流化。但若其测点设置在冷风段, 则必须考虑空气加热后的膨胀性, 应按气体状态方程确定进入床层的风量, 须控制进入床层的热风量不超过临界风量。
假如确定启动时的一次风量控制在5万m3/h左右 (冷态试验时打开炉门观察微鼓泡状态) , 如果一次风量测量装置的安装位置就是在热风段, 那么随着点火烟气温度的升高, 实际进入炉膛的热一次体积流量是不断增高的, 如果控制DCS画面上的“表” (一次风) 体积流量维持在5万m3/h左右, 但因热烟气温度高达800℃, 使实际进入炉堂的风量还要大得多。
4 锅炉上水
锅炉最好上热水, 上满水后及时投入底部加热, 尽量提升锅炉水温。这一点也很重要, 因为受热面在启动初期基本得不到热量供应, 尽量高的受热面水温也可以一定程度加热一次风, 更好地形成一个良性循环状态。
5 热态维护
锅炉停炉时间较短时, 高压流化风机不要停运, 要保持“J”阀内细料的流化状态。如果炉内有工作, 需要停运高压流化风机时, 炉内不工作时适时开启流化风机, 保持“J”阀内细料流化, 防止细料堆积板结。细料由于种种原因造成的板结将对启动的安全性构成很大威胁, 严重时甚至导致无法启动只能人工疏通。
6 结论
循环流化床锅炉由于自身设计特点, 普遍存在启动时间长、启动过程中易结焦、启动燃油量大的缺点, 严重影响循环流化床的安全、经济运行。通过不断总结实践经验完善技术措施, 能够实现循环流化床锅炉冷态启动的快速、安全、节油。
本文研究与实践表明:
(1) 降低启动一次风量, 以点火风道不超温为限控制一次风, 是节油的关键。
(2) 床料粒度分布控制在0.5～7mm, 床层不能过薄, 保证床层厚度850～950mm才能有效避免床温过低、局部超温和启动结焦, 保证锅炉正常安全启动。
(3) 高压流化风机适时运行, 保持“J”阀内细料流化, “J”阀加入原放出的细灰, 可快速建立起外循环, 是实现快速安全启动的有效措施。
摘要：针对循环流化床锅炉点火启动用燃油量大的问题, 研究循环流化床锅炉实现少油或无油点火的冷态与热态的启动方式, 分析论述实现少油或无油点火的各种技术措施。研究实践表明:综合使用各种措施方法可取得较好的节油效果。
关键词：循环流化床锅炉,少油,点火
参考文献
[1]岑可法, 等.循环流化床锅炉原理设计及运行[M].北京:中国电力出版社, 1998.
[2]张全胜, 叶四.DG440t/h循环流化床锅炉技术特点及存在的问题[J].热力发电, 2004, (7) :13-16.
[3]张全胜, 吴志.440t/h循环流化床锅炉试运行中暴露出的问题及改进方法[J].节能技术, 2006, (3) :80-85.
无油点火 篇2
由于石油资源的枯竭, 以及交通和石化工业大量需求。我国越来越来重视节油工作, 为此近年来各种节油点火方式可谓层出不穷, 如小油枪, 中心火炬, 预燃室等技术, 都有显著的节油效果。但由于这些技术本身也存在缺点, 应用难以普及, 况且耗油量依然可观。
1 无油点火技术的应用
20世纪80年代, 美国、德国、我国各电力研究部门相继推出了等离子点火、高频感应点火、预燃室点火等节油新技术, 其中等离子点火技术是无油点火技术的代表。这是一种完全不需要任何点火燃料, 极其快捷方便的新型点火方式。本文就对他的具体应用进行了阐述。
2 等离子无油点火技术原理
直流电流在一定介质气压的条件下引弧, 并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体, 该等离子体在点火燃烧器中形成温度3000K~5000K的梯度极大的局部高温火核, 煤粉颗粒通过该等离子“火核”时, 在千分之一秒内迅速释放出挥发物、再造挥发份, 并使煤粉颗粒破裂粉碎, 从而迅速燃烧。
3 等离子无油点火系统组成
3.1 等离子点火燃烧系统
等离子燃烧器借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器, 它在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃, 并将火焰在燃烧器内逐级放大, 属内燃型燃烧器, 可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉, 从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。
3.2 气膜风系统
采用气膜冷却风防止烧损燃烧器, 以燃烧器壁温控制在500℃~600℃为宜。
3.3 等离子电气系统
等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。
3.4 等离子空气系统
压缩空气是等离子电弧的介质, 等离子电弧形成后, 通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电弧, 需要压缩空气以一定的流速吹出阳极才能形成可利用的电弧。
3.5 等离子冷却水系统
等离子电弧形成后, 弧柱温度一般在5000K到10000K范围, 因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必须采用水冷的方式来冷却, 否则很快会被烧毁。要求冷却水压力不低于0.3 M P a, 温度不能高于30℃。
3.6 监控系统
通过采用热电偶测量燃烧器壁温、火检监测燃烧器燃烧情况, 以利于运行人员判断。
4 等离子无油点火系统的应用
在冷炉状态下, 如果使用磨煤机等离子点火系统直接点火, 达到冷炉直接投磨点火的目的, 就能大大节省燃油的消耗, 但是实现等离子冷炉直接点火有一系列技术难题需要解决。主要技术难题及其技术实现方法如下。
(1) 如何防止锅炉再热器干烧及管壁超温。
核心是合理控制锅炉燃烧率、有效降低磨煤机最小出力及进行必要的锅炉燃烧调整问题, 从而保证锅炉炉膛出口烟温低于538℃。
(2) 如何在锅炉冷态条件下利用现有的中速磨煤机磨制出合格的煤粉。
一次风加热能量的来源除了投入一次风暖风器外, 在该锅炉B磨煤机一次风入口管道上加装了辅助蒸汽为热源的专用暖风器, 称之为等离子暖风器。这样就能够保证锅炉冷态启动时, 磨煤机入口风温达到118℃以上, 满足了磨煤机干燥出力的要求。
(3) 如何控制磨煤机长期在小出力范围内安全稳定运行。
可以通过改变分离器挡板开度、磨煤机一次风量、加载力和准确的一次风量标定来实现。如何实现锅炉冷炉无油等离子煤粉燃烧器成功点火, 控制点火初期锅炉升温、升压速率, 满足机组运行要求。
(4) 如何防止大口径等离子点火燃烧器的结焦烧损。
合理控制等离子燃烧器运行风速、等离子电弧功率及等离子拉弧工况下燃烧器的出力, 并加强等离子燃烧器金属壁温的监控, 是防止大口径等离子点火燃烧器结焦烧损的重要手段。
(5) 如何实现炉膛安全保护。
要实现炉膛安全保护, 必须保证锅炉燃烧良好, 应通过燃烧调整试验确定最佳运行方式, 提高煤粉燃烧效率, 减少炉膛爆燃隐患。另外, 等离子燃烧器在正常运行中有电弧熄火的隐患, 这将导致未燃煤粉直接喷入炉膛, 威胁炉膛安全, 必须努力提高等离子点火器的工作可靠性, 并设计周密的保护逻辑, 即处理好磨煤机等离子运行方式与FSSS系统的接口问题。
5 等离子无油点火技术的效益分析
从经济上来看等离子与油枪点火启动相比较就节约人民币几百万元。等离子装置成本, 很快就可收回。所以发展无油点火系统是节能减排, 增加企业效益的有效途径。
6 结语
经过综合比较, 可以看出无油点火是我国节能省油发展的必然趋势。尽管目前技术上还不成熟, 但无油点火所面临的问题并不是不能解决的。目前油点火仍然是主流。但无论油点火还是少油点火, 都是要消耗燃油的。随着石油紧张的加剧, 油点火方式必然要被无油点火所取代。因此, 无论从世界范围看还是从我国看, 无油点火是必然趋势。
参考文献
[1]李栋, 等.煤粉锅炉高温空气无油点火研究[J].北京科技大学学报, 2005 (2) .
[2]林四成.锅炉无油点火技术改造可行性研究[J].华中电力, 2006 (3) .
[3]陈燕, 等.电站煤粉锅炉无油点火技术分析[J].工业加热, 2005 (1) .
无油点火 篇3
交流等离子无油点火装置是利用交流380V动力电源 (电流250~600A) 在介质气压0.35MPa的条件下采用高频自动引弧方式接触引弧, 并在强磁场下获得稳定功率的交流空气等离子, 形成火焰中心温度>5 000K的局部高温电弧区, 煤粉通过该区时受到高温作用, 在10-3s内迅速释放出挥发物, 并使煤粉颗粒破裂粉碎, 从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行, 使混合物组分的粒级发生了变化, 交流等离子气体内含有大量活性化学粒子, 如原子 (C、H、O) 、原子团 (OH、H2、O2) 、离子 (O2-、H2-、OH-、O-、H+) 和电子等, 可加速化学转换, 促进煤粉完全并低氮燃烧。除此之外, 交流等离子有再造挥发分的效应, 这对于点燃低挥发分煤粉、强化燃烧有特别的意义。
2 系统组成及工作原理
2.1 系统组成
该装置由电气系统 (电源柜、引弧柜、限流电抗器) 、交流等离子枪、四通道煤粉燃烧器、监测及控制系统 (DCS、工控PC、就地控制柜和热工检测装置) 、循环水冷却系统及压缩空气系统等组成。
2.2 交流等离子枪工作原理
如图1所示, 交流等离子枪由管状前电极、深杯形后电极、进气室、旋气环和绝缘体组成。电极采用高导电率的金属材料制成, 深杯形后电极外部缠绕有磁控线圈, 磁控线圈串接于高频引弧装置和限流电抗器之间, 通过高频引弧装置与电源相线连接, 管状前电极与电源的零线相连, 前、后电极及进气室均为水冷夹层结构以承受电弧高温冲击。旋气环通道采用管状气旋弧技术延伸交流等离子电弧。交流三相380V空载电压加于前、后电极间, 高频引弧装置的升压变压器和高频振荡器将输入电压形成高频高压, 击穿前、后电极间间隙产生短路高温电弧;同时, 压缩空气从极间进气室切向进入前、后电极内, 并形成高强度旋气流;由于间隙内有强旋气流高速通过, 该电弧无法稳定在间隙内, 弧根被切向高速旋转的压缩空气旋入前、后电极内, 并稳定于弧室通道中心线附近的低压区形成电弧柱, 与此同时, 高强旋转气流缠绕着电弧沿管状前电极向前流动, 被加热离解成交流等离子气体从喷嘴喷出, 作为高温纯净点火热源在煤粉燃烧器中点燃煤粉。
2.3 煤粉燃烧系统工作原理
如图2所示, 3只交流等离子枪被嵌入四通道煤粉燃烧器中心筒一级燃烧室, 交流等离子电弧与一次点火煤粉在此发生强烈的电化学反应, 煤粉裂解, 产生大量挥发分并被点燃, 并随一次点火煤风向前涌入内套筒二级燃烧室, 煤粉继续燃烧, 并将后续引入的煤粉点燃, 实现分级燃烧, 最后从中心筒喷入窑内。这里要设燃烧器壁温监测点, 便于随时对壁温进行调整, 既有利于点火又可防止燃烧器被烧坏。第二层套筒引入的内净风冷却二级燃烧室, 同时在火焰根部产生一个较大的回流区使火焰更加稳定, 形状更适合新型干法水泥窑。
当窑温达到要求时, 就可以关闭交流等离子点火枪和点火煤粉风, 无需撤离交流等离子点火装置。正常煅烧时的二次煤粉风由第三层套筒引入, 其头部装有与窑旋转方向相同的旋叶片;最外层为轴流风道, 其头部设计成带槽形通道出口, 可以单独喷射空气, 通过改变出口截面, 改变出口风速, 改变火焰形状, 保护窑皮。点火开始时轴流风道是关闭的, 随着窑温升高逐渐开启, 但风压较正常煅烧时要小。燃烧器的最前端还要加一个拢焰罩以避免气流过早扩散, 在火焰根部形成一股缩颈, 降低窑口温度, 使窑体温度分布合理, 火焰的峰值温度降低。
2.4 控制系统
如图3所示, DCS系统通过就地控制柜来控制交流等离子枪的点火、稳弧、功率平衡、冷却水循环和形成旋气流的压缩空气系统等。
2.5 系统主要技术参数
系统运行时的主要技术参数见表1。
3 试验运行情况
某厂5 000t/d生产线停窑检修更换窑内耐火材料后, 投入交流等离子无油点火系统进行试验。点火烘窑期间, 运行安全、稳定, 仅用16h, 消耗24t煤粉即达到了投料要求。经测试无油点火燃烧的升温曲线基本符合回转窑要求的升温曲线, 见图4。
由于嵌入煤粉燃烧器的交流等离子枪穿越二次煤粉风通道, 局部阻碍了二次煤粉风, 使得正常煅烧时窑内火焰形状出现偏火。后通过局部调节二次煤粉风通道喷嘴的叶片角度和局部改变轴流风道出口截面, 使得正常煅烧时窑内火焰形状达到了煅烧要求。
因为取消了燃油系统, 也就避免了燃油点火时, 燃油雾化质量差等因素导致的烘窑时燃烧不稳定、窑炉灭火, 以及为了节省燃油, 提前进行油煤混烧, 使得煤粉燃烧不充分等现象。同时, 也克服了燃油雾化不好, 导致油滴混合煤粉沉积在窑内耐火砖上, 损坏窑砖的情况发生。
根据以往生产统计数据, 采用燃油方式点火烘窑, 每次检修更换窑内耐火材料后, 用0号柴油进行点火烘窑一般需要18h, 消耗11.5t燃油和1.5t煤粉 (最后阶段为了节油采取油煤混烧) 。由于设备故障等造成的停窑, 根据停窑时间不同, 每次用燃油进行点火烘窑需要6~16h不等, 消耗0号柴油5~10t。
4 效益分析
4.1 投入分析
交流等离子无油点火系统 (含专用的煤粉燃烧器) 的一次性投入约需160万元, 因不需要储油设施, 所以实际投入和燃油点火四通道煤粉燃烧器费用大致相当。系统的易耗部件是交流等离子枪内前、后电极, 其使用寿命可达500h, 一般可以随煤粉燃烧器一起更换, 即使单独更换的费用也不超过5万元, 系统的其它设施则可长期使用, 所以交流等离子无油点火系统的年平均维护费用与正常燃油点火四通道煤粉燃烧器的维护费用也大致相当。
4.2 运行费用分析
两种点火方式烘窑数据计算:燃油时, 按0号柴油7 000元/t, 燃煤500元/t计, 一次点火烘窑需要的费用为:11.5t×7 000元/t+1.5t×500元/t=81 250元;用交流等离子无油点火方式, 除燃煤, 同时耗电能300kW×16h=4 800kWh, 按电价0.5元/kWh计, 一次点火烘窑需要的费用为:24t×500元/t+4 800kWh×0.5元/kWh=14 400元。
由以上数据可以计算出:交流等离子点火的运行成本为燃油点火的运行成本17.8%。
4.3 对粉尘排放的影响
由于燃油点火方式在燃油和油煤混烧期间不能投入除尘设备, 无法解决点火期间冒黑烟和烟尘排放等环境污染问题;而使用交流等离子点火方式, 在点火初期即可投入除尘设备, 减少了点火期间的粉尘排放, 并且由于交流等离子点火技术是低氮燃烧方式, 还减少了点火期间NOx排放量, 所以, 也具有一定的社会效益。
参考文献
[1]陈建华.电厂锅炉应用等离子点火技术的技术经济分析[J].中国电力, 2004 (3) :38-40.
无油点火 篇4
1 600 MW超临界机组FSSS的特点
1.1 FSSS相关设备概述
国电铜陵发电厂一期工程锅炉由东方锅炉(集团)股份有限公司与日本巴布科克-日立公司合作设计、联合制造的,其型号为DG1900/25.4-Ⅱ1,型式为超临界参数变压直流本生锅炉。燃烧器分3层布置,每层前后墙各4只,共24只。每只燃烧器配有1套点火设备,包含油枪、点火枪、油角阀、吹扫阀各1支,另外中层前后墙各配3支启动油枪。
锅炉装设6套制粉系统,每套制粉系统由1台磨煤机和1台给煤机组成,磨煤机采用上海重型机器厂引进美国CE公司技术生产的HP-1003型碗式中速磨煤机,给煤机系上海发电设备成套设计研究所生产的CS2024型电子称重式给煤机,并在锅炉下层前墙配置了青岛龙源生产制造的等离子系统,其控制系统结构图如图1所示。
1.2 FSSS构成
1.2.1 控制对象
FSSS的控制对象主要有:6台磨煤机和给煤机、2台一次风机、等离子设备、燃油总阀、点火油泄漏试验阀、启动油快关阀、2台回油阀、24套点火枪设备、6套启动油枪设备、2台密封风机、2台火检冷却风机,并能够跳闸其系统以外的设备,如:汽轮机、小汽机、电除尘和脱硫系统等。由此可见,FSSS是一个直接影响全厂运行安全的保护系统。
1.2.2 主要功能
FSSS要能在锅炉存在较大生产运行安全问题时,及时跳闸锅炉设备,并正确动作相关系统设备,以保证人身及设备的安全。主要完成以下功能:
(1)锅炉启动前的燃油泄漏试验;
(2)炉膛吹扫;
(3)锅炉主燃烧跳闸(MFT)保护联锁功能;
(4)OFT保护联锁功能;
(5)保护动作相关系统(如:汽机、脱硫系统等);
(6)火焰监视及报警。
1.2.3 MFT逻辑构成
MFT是全厂最重要的热控保护之一,下面任一条件发生时,就触发MFT动作:
(1)机组负荷>120 MW且汽机跳闸;
(2)2台送风机全停;
(3)2台引风机全停;
(4)2台空预器全停;
(5)炉膛压力高二值(延时3 s);
(6)炉膛压力低二值(延时3 s);
(7)总风量<30%(延时3 s);
(8)2台冷却风机均停(延时10 s);
(9)炉膛冷却风压力低(延时10 s);
(10)全炉膛灭火;
(11)全燃料丧失;
(12)有任一煤层投运且油枪都未投运时2台一次风机均停;
(13)主蒸汽压力过高(延时3 s);
(14)省煤器进口流量低(延时20 s);
(15)省煤器进口流量低(延时3 s);
(16)3台给水泵均停(延时3 s);
(17)再热器遮断;
(18)操作台手动跳闸;
(19)FSSS保护柜电源消失。
2 调试过程中出现的问题及对策
随着这2年国际油价起伏不定,不少发电企业开始选择等离子点火系统作为主要的锅炉启动手段,尽可能地减少燃油消耗。国电铜陵电厂采用了该设计,在锅炉底层前墙配置了4台等离子发生器,等离子发生器轴向安装在等离子燃烧器上,用以产生高温等离子体,为等离子燃烧器提供点火能量。由于启动方式的改变,使得原先针对燃油点火的FSSS控制逻辑在细节上不再适应生产的要求,在1号机组调试过程中,发现一些问题。
2.1“全燃料丧失”逻辑的改进
MFT触发条件之一“全燃料丧失”的逻辑内容详细描述为:当锅炉某煤(油)层已运行后,若所有磨煤机停止且燃油中断,即发生全燃料丧失。之所以有“当锅炉某煤(油)层已运行后”这一条件,是考虑到锅炉启动前设备的停止状态,避免逻辑死循环,以及锅炉未运行前,防止启动初期设备故障,触发MFT,造成很多相关设备的保护动作,拖延启动时间。详细逻辑见图2。其中:“某油层已运行”表示该层油层中油枪已投入,对应油阀已打开,并且有相应的火检。“某煤层已运行”表示该煤层磨煤机和给煤机均运行,且任意3个火检有火。
锅炉冷态启动时,采用等离子点火系统进行无油点火,启动等离子对应的磨煤机和给煤机,由于等离子暖风器温度偏低,磨煤机进口一次风温不高,煤粉未能很好的干燥加热,因此,在点火一段时间后,无法检测到火焰,磨煤机因无火跳闸。根据前面的判据,虽然磨煤机和给煤机均运行,但因为一直没有火检,因此不能构成“当锅炉某煤(油)层已运行后”这一条件,即没有发触发MFT动作。但磨煤机和给煤机已运行了一段时间,有大量的未能充分燃烧的煤粉进入了炉膛内,为防止发生爆燃,应该触发MFT动作,然后进行炉膛吹扫后,方可再次点火。出现这一问题的原因是,以往在锅炉冷态启动时,均是先启动油层再启动煤层,由油层为煤层提供点火能量,而未考虑到等离子无油点火这一特殊情况。
这个问题的关键在于“某煤层已运行”这个条件不适应目前的运行要求,在无油点火时可直接投粉运行,因此可将“磨煤机和给煤机均运行,且火检正常”改为“磨煤机和给煤机均运行”即可,无需进行火检判断。这样,如果锅炉冷态启动时,不管有无火检,一旦该层磨煤机跳闸就触发MFT,强制进行吹扫,保证了锅炉运行的安全。当进行常规锅炉启动,油层先点火时,该逻辑同样适用。
2.2“全炉膛无火”逻辑的改进
MFT触发条件之一“全炉膛无火”的逻辑内容详细描述为:当锅炉某煤(油)层已运行后,若所有煤(油)层火检均消失,即发生全炉膛无火。其中:“某煤(油)层已运行”逻辑同上;“油层火检均消失”表示该油层燃烧器有3个或3个以上燃烧器失去火检或对应油角阀未开;“煤层火检均消失”表示该煤层燃烧器有2个或2个以上燃烧器失去火检或对应磨煤机停止。
常规锅炉冷态启动时,先进行油层点火,然后再启动煤层。在等离子点火系统进行无油点火时,直接启动煤层,利用等离子提供点火能量。最初点火时,由于锅炉系统处于冷态,环境温度较低,燃烧器出口火焰强度较弱,火检信号不够稳定,容易产生波动。所以,当磨煤机和给煤机均运行后,一旦同时检测到3个火检信号,“煤层已运行”条件即满足,由于火检信号的晃动,随时都可能有2个火检同时消失,这样就触发了MFT。出现这一问题的原因是,以往先进行油层点火时,油枪容易着火,且火焰比较稳定,虽然刚开始偶尔也会出现熄火的情况,但是总体上还是能够顺利启动的。
在进行了一定的试验后,发现在点火60 s以后,火检便趋于稳定,因此在等离子点火时,可以增加延时60 s后再进行煤层失去火焰的判断,考虑到防止这期间等离子出现异常,不能正常提供点火能量,可判断若10 s内煤层持续无火立即触发“全炉膛无火”,具体逻辑详见图3。这样,逻辑既保证了锅炉运行安全,又避免了点火期间锅炉频繁跳闸与启动,减轻了运行人员的工作量。
2.3“炉膛吹扫”逻辑的改进
原“炉膛吹扫”条件中包含“所有火检探头均探测不到火焰”条件,由于本系统带有等离子设备,在等离子正常拉弧工作时,不允许吹扫,因此将原条件改为“所有火检探头均探测不到火焰且所有等离子断弧”。
2.4 制粉系统保护逻辑的改进
(1)在等离子模式下锅炉点火时,完全由等离子提供点火能量,一旦其中某个等离子发生器不能正常拉弧,应立即关闭相应的出口门,防止未燃烧的煤粉直接吹进炉膛,因此应增加“在等离子方式下磨煤机运行且任意等离子断弧,联关相应出口门”。
(2)当等离子继续断弧大于等于2个时,由于只剩下一半的等离子在正常工作,不能保证有充足的点火能量,因此应立即跳闸磨煤机,快关所有出口门。即在原磨煤机急停保护逻辑中应加上“在等离子模式下,2/4等离子断弧”条件,及时保护锅炉安全。
(3)考虑到在无油点火方式下启动与底层前墙磨煤机(F磨煤机)临近的第二台和第三台磨煤机(A、D磨煤机)时,将原FAT设计中磨煤机启动条件中:“对应油层已投运且负荷>20%或50%”条件,改为对于A、D磨煤机或者满足上述条件或者“等离子模式下F磨煤机运行且煤量大于35 t/h”。这样在等离子继续拉弧且煤量大于35 t/h的前提下,锅炉是能够为相邻的A、D 2层提供足够的点火能量的。
3 结束语
目前,等离子点火已经在全国很多600 MW及以上大型机组中被使用,其运行特点和控制方法也渐渐为人所掌握,如何使其更加安全、高效地为电力生产服务,是值得深入研究探讨的课题。基于国电铜陵发电有限公司1号机组的调试工作,为控制等离子系统提供一些思路,希望能有一定的借鉴作用。
参考文献
[1]殷立宝.等离子点火在600 MW燃煤机组的应用[J].电力建设,2006,(12).
[2]杨献勇.热工过程自动控制[M].北京:清华大学出版社,1999.