馬連敏，郎澄宇

(1.華能煙臺發(fā)電廠，山東 煙臺 264002；2.山東電力科學(xué)研究院，山東 濟南 250002)

0 引言

華能煙臺電廠3臺480 t/h鍋爐是上海鍋爐制造有限公司制造的超高壓單汽包自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒煤粉爐。 鍋爐的制粉系統(tǒng)為直吹式，由4臺中速磨組成。 每臺磨煤機帶1層4個煤粉噴燃器。共布置有4層煤粉噴燃器。鍋爐的點火系統(tǒng)采用煙臺龍源公司的等離子點火裝置和少量油槍。 相應(yīng)的火檢系統(tǒng)采用圖像火檢，圖像火檢是用攝像頭直接取出一次風(fēng)噴口附近火焰的影像資料，在系統(tǒng)下位機內(nèi)進行設(shè)置比較運算，從而得出有火無火信號。它的最大特點是運行人員能夠直接看到爐內(nèi)每一個噴燃器的燃燒情況，系統(tǒng)能自動進行錄像，燃燒異常情況分析直觀明了。 但是相應(yīng)的全爐膛無火判斷邏輯必須進行相應(yīng)的改進，才能真正起到保護鍋爐的作用。

1 存在問題

圖1 全爐膛無火判斷邏輯

機組投產(chǎn)時全爐膛無火判斷邏輯如圖1所示。從邏輯框圖可以看出，該判斷邏輯是采用通用的判斷方法，即按照層火焰來判斷的。 當(dāng)層火檢總數(shù)的3/4個檢不到火就算該層無火，油層采用同樣的判斷方法。全部煤層和油層都無火就發(fā)出全爐膛無火判斷信號。另外在無火信號上還附加有任一臺磨運行的信號，主要作用是當(dāng)鍋爐啟動時閉鎖全爐膛無火信號的發(fā)出，進行鍋爐正常點火。用磨煤機運行信號作為閉鎖信號主要是因為采用等離子點火方式，點火時必須啟動A磨煤機，同時因為初點火階段火檢信號很弱，容易造成全爐膛無火信號的發(fā)出，為此A磨啟動信號要延時60 s置位，用于躲過這段燃燒不穩(wěn)的時間。

另外，為增加火檢工作的可靠性，對火檢信號還應(yīng)采取其它措施。

火檢的“偷看”問題。 為防止火檢的“偷看”，將設(shè)備運行或閥門開關(guān)信號與相應(yīng)的火檢信號進行與邏輯，對火檢信號進行修正。

為屏蔽爐內(nèi)燃燒短暫的不穩(wěn)定狀態(tài)，在火檢發(fā)無火信號回路中增加2 s延時，避免保護回路的誤動作。

保護的誤動問題。煙臺電廠3臺480 t/h鍋爐自投產(chǎn)以來，全爐膛無火判斷邏輯運行正常，曾經(jīng)多次因全爐膛無火觸發(fā)了MFT，能夠反映爐膛的燃燒情況，起到保護鍋爐的作用。 但是隨著煤炭價格的節(jié)節(jié)攀升，入廠煤的質(zhì)量越來越差，大大偏離了鍋爐的設(shè)計煤種。鍋爐燃燒不穩(wěn)的情況越來越頻繁，鍋爐局部滅火時常發(fā)生，臨界火焰的狀況更為復(fù)雜。運行人員為了穩(wěn)定燃燒要及時投入油槍進行助燃。有時能夠保住鍋爐不發(fā)生滅火，但也多次出現(xiàn)了鍋爐爆燃，爐膛壓力高觸發(fā)MFT的事件。這就說明在當(dāng)時的情況下已經(jīng)不適宜進行投油助燃的操作，應(yīng)該手動觸發(fā)MFT，停止鍋爐的運行。但是要運行人員去判斷爐內(nèi)的燃燒情況是否到了停爐的界限，是非常困難的，不僅需要豐富的鍋爐運行經(jīng)驗，還要有處理異常事故的心理素質(zhì)，所以很難做到，最終還是需要從技術(shù)上去實現(xiàn)。

2 臨界火焰概念的提出

臨界火焰是大型鍋爐BMS系統(tǒng)的重要監(jiān)視概念之一，是對燃燒器火焰著火區(qū)進行“點監(jiān)視”的火檢系統(tǒng)中才存在的特有邏輯條件。出現(xiàn)了臨界火焰時，如果不觸發(fā)MFT則會在爐膛中形成可燃性混合物的積累，進而引起爐膛爆燃事故的發(fā)生。在這種情況下如果還要去投油助燃的話會大大提高鍋爐爆燃的危險。 “臨界火焰”觸發(fā)MFT的特殊性在于：鍋爐尚未滅火，處于事故萌發(fā)之前的不穩(wěn)定臨界狀態(tài)，由這種狀態(tài)引發(fā)MFT，可以預(yù)見性的避免爆燃事故的發(fā)生。

就其設(shè)計思想來說，臨界火焰觸發(fā)MFT是對鍋爐滅火的前期保護，而正是由于其“提前量”的不好把握，導(dǎo)致臨界火焰觸發(fā)MFT保護一直被調(diào)試、運行、維護人員所顧忌。因此，在大多數(shù)情況下，在有鍋爐滅火后期的“全爐膛滅火”保護以及全爐膛滅火以后的“爐膛壓力高低限值MFT”保護的前提下，為保鍋爐的運行而放棄了臨界火焰觸發(fā)MFT保護。特別是對蒸發(fā)量在幾百噸的中小型鍋爐來講，采用的火檢不是高端產(chǎn)品，對于單個噴燃器臨界火焰的判斷不很準(zhǔn)確。 再者鍋爐小，磨煤機的數(shù)量少，布置的噴燃器也少，每一個噴燃器占的能量比重大。在噴燃器燃燒不穩(wěn)的情況下采用投油槍方式，檢不到火就退出該燃燒器的運行，會進一步加大對爐膛燃燒的擾動，同時對磨煤機也會產(chǎn)生不小的影響。因此，臨界火焰的判斷邏輯要貼近爐型實際，不能盲目照搬。

3 臨界火焰判斷邏輯及實際應(yīng)用

會同相關(guān)人員對照火檢錄像，對每次鍋爐滅火的情況進行分析，特別是對投油后出現(xiàn)爆燃的情況進行了重點研究。發(fā)現(xiàn)的共性是：投油前爐膛內(nèi)的燃燒已經(jīng)非常弱，只有一層的兩個或三個火檢能檢到火，其它層全檢不到火或偶爾有一個火檢能檢到火。經(jīng)過多次討論，按照最大程度保護鍋爐但又不能因爐內(nèi)燃燒稍有異動就跳閘的原則，最終確定采用以投入燃燒器總數(shù)的3/4燃燒器檢不到火，做為臨界火焰的標(biāo)準(zhǔn)。邏輯框圖如圖2所示。投入油槍個數(shù)計算邏輯如圖3所示。投入的油槍檢不到火的個數(shù)計算邏輯如圖4所示。

圖2 臨界火焰MFT邏輯

圖3 運行油槍統(tǒng)計邏輯

圖4 投入的油槍檢不到火的個數(shù)計算邏輯

圖5 局部滅火觸發(fā)MFT邏輯

臨界火焰判斷邏輯雖然仍然采用3/4的界限，但與原來全爐膛無火判斷邏輯相比較，它不是采用層火焰來判斷而是按照整個爐膛投入燃燒器的總數(shù)的3/4來判斷。全爐膛無火邏輯不考慮爐膛內(nèi)投入燃燒器的數(shù)量，只考慮每層火焰的數(shù)量。如果按照層火焰的判斷標(biāo)準(zhǔn)，爐膛內(nèi)沒有發(fā)生滅火，不應(yīng)該觸發(fā)MFT，但按照總數(shù)的3/4的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)到了觸發(fā)MFT的條件。這樣相對于全爐膛無火判斷邏輯就產(chǎn)生了一定的“提前量”。在發(fā)生臨界火焰以前迅速投油助燃是相對安全的，有助于穩(wěn)定燃燒。最后輸出的信號與發(fā)電機并網(wǎng)信號相“與”后輸出，是為了避免鍋爐剛啟動時，一直觸發(fā)“MFT”而無法正常點火。經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，效果較好，爐膛內(nèi)燃燒不穩(wěn)投油助燃時，出現(xiàn)爆燃的次數(shù)大大降低，但仍然偶爾有爆燃的情況出現(xiàn)。繼續(xù)對爆燃情況進行認(rèn)真深入分析，發(fā)現(xiàn)有一個共性，都是在3臺磨運行時3層噴燃器中2層噴燃發(fā)器已經(jīng)完全無火，但有一層噴燃器燃燒正常時發(fā)生的。分析原因是：這種規(guī)格型號的鍋爐正常運行時一般是3臺磨運行，如果煤質(zhì)符合要求的話可以達到滿負(fù)荷運行。這種情況下有兩層噴燃器滅火，爐膛內(nèi)燃燒情況已非常差，即使投油助燃，油槍的位置和點火能量也不一定能把兩層煤粉噴燃器都能點著，爐內(nèi)燃燒不充分就有爆燃的可能。另外假設(shè)有兩臺磨同時斷煤或跳閘，爐內(nèi)失去2層噴燃器，爐內(nèi)的瞬間負(fù)壓也會使運行人員無法調(diào)整，再去投油穩(wěn)燃也于事無補。因此，我們把3臺磨運行的這種情況單獨做成一個判斷邏輯，稱為局部滅火邏輯。 其實它也是臨界火焰的一種情況，也可以說是臨界火焰邏輯的補充，如圖5所示。

邏輯框圖中完全無火的層數(shù)比較器采用了“≥3”的參數(shù)，是因為對于4臺磨煤機的配置，當(dāng)有3臺磨運行時，爐膛內(nèi)本來就1層火檢無火，如果再有2層無火就是3層無火，所以應(yīng)采用“≥3”的比較器。運行磨數(shù)量后的延時復(fù)位功能塊是為了保證3臺磨運行的信號在其中的磨跳閘后能將信號送出，實現(xiàn)局部滅火信號能夠觸發(fā)“MFT”。3臺磨運行時的局部滅火邏輯是臨界火焰的一種特例，而且將臨界火焰的提前量在某些特定條件下又提前了一個燃燒器的量，進一步降低了鍋爐發(fā)生爆燃的可能，經(jīng)過幾年的應(yīng)用收到了較好的效果。

4 結(jié)語

煤粉鍋爐的燃燒狀況比較復(fù)雜，影響它的因素比較多，但煤質(zhì)變化的影響是最大的。近幾年，鑒于嚴(yán)峻的發(fā)電形式，為節(jié)約發(fā)電成本，入廠煤的質(zhì)量普遍不高，好壞摻燒是通用做法，入爐煤普遍偏離鍋爐設(shè)計煤種，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)甚至滅火是常事。 所以，鍋爐滅火保護邏輯設(shè)置正確與否變得非常關(guān)鍵。 通過認(rèn)真分析總結(jié)每次滅火的情況，結(jié)合煙臺電廠鍋爐的具體結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)滅火保護邏輯的基礎(chǔ)上，對滅火保護邏輯進行了多次完善，經(jīng)過多年來的應(yīng)用實踐，證明完善后的滅火保護邏輯是正確有效的。找到了保護鍋爐和維持鍋爐穩(wěn)定運行兩者之間的平衡點，運行效果明顯。運行人員也非常自信，燃燒不穩(wěn)時就立即投油穩(wěn)燃，無需再為投油后是否能引起爆燃而擔(dān)心。