炉膛负压保护回路的改造

杨永斌

（阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城 048102）

1 概述

某电厂安装6台350 MW的燃煤发电机组，锅炉由美国福斯特·惠勒能源公司制造，为亚临界、一次中间再热、双拱型单炉膛W型火焰、自然循环汽包型燃煤锅炉，具有平衡通风、固态排渣和露天布置的特点。该厂锅炉设计煤种为山西晋东南地区的无烟煤，由于受山西煤炭整合大环境的影响，无烟煤的供应一度吃紧，无法满足正常发电需求，因此该厂进行了烟煤掺烧。烟煤掺烧后，由于煤种成分发生了改变，锅炉结焦积灰比较严重，因而采取了多种防结焦措施，如加强锅炉燃烧调整和对受热面吹灰等。2011年，该厂因掉焦塌灰等原因造成机组非计划停运达6次(非停总数14次)。

为保证机组安全稳定运行，该厂对2011年度的6次非停事故进行了认真分析，发现事故前锅炉运行工况稳定，无任何异常现象出现，6次灭火均为炉膛负压保护动作导致锅炉总燃料跳闸(MFT)，其中2次为炉膛负压低Ⅱ值保护动作，4次为炉膛负压高Ⅱ值保护动作。从事故追忆曲线上可以看出：每次掉焦灭火时，炉膛负压都是先降低后升高。掉焦后，捞渣机周围有大量水溅出，并因炉膛内部掉大焦，发生数次捞渣机压死情况。

对上述现象的分析可知，6次非停事故都是因炉膛负压测点附近掉大焦，导致炉膛负压大幅波动引起保护动作，而炉膛内部燃烧并没有明显恶化。这些非停事故说明：原先设计的炉膛负压保护回路已无法满足掺配烟煤燃烧的要求。为此，该厂计划对原锅炉主保护的炉膛负压保护回路进行改造，以达到适应烟煤掺烧、满足锅炉安全的要求。

2 改造前的炉膛负压保护原理

改造前，每台锅炉有12个就地炉膛压力开关保护信号(CP001～CP012)，其中炉膛左侧布置8个(CP001～CP008)，炉膛右侧布置4个(CP009～CP012)。

(1) CP001/005/009这3个压力开关量信号经“三取二”处理后，输出炉膛压力低Ⅲ值信号CP911，再送入FSSS系统(炉膛安全监测保护)，无延时触发MFT(主燃料跳闸)；CP002/006/010这3个压力开关量信号经“三取二”处理后，输出炉膛压力高Ⅲ值信号CP912，再送入FSSS系统，无延时触发MFT；CP003/007/011这3个压力开关量信号经“三取二”处理后，输出炉膛压力低Ⅱ值信号CP913，再送入FSSS系统，经2 s延时触发MFT；CP004/008/012这3个压力开关量信号经“三取二”处理后输出炉膛压力高Ⅱ值信号CP914，再送入FSSS系统，经2 s延时触发MFT。

(2) 炉膛压力高、低Ⅲ值为±3 700 Pa，炉膛压力高、低Ⅱ值为±2 000 Pa。

(3) 炉膛压力保护采用反逻辑控制。正常情况下，所有的压力开关量信号触点均闭合，当每个保护信号相对应的3个压力开关量信号触点有2个断开时，会形成炉膛压力的相应保护信号，再送入FSSS系统，进而触发MFT。

(4) 炉膛压力高Ⅲ值保护触发MFT时，会触发锅炉2台送风机马达保护停运，以防止炉膛压力超过允许承受的正压(＋6 239 Pa)，且停运送风机直至炉膛压力高Ⅲ信号消失1 s。

炉膛压力低Ⅲ值保护触发MFT时，会触发锅炉2台引风机马达保护停运，以防止炉膛压力超过允许承受的负压(－6 239 Pa)，且停运引风机直至炉膛压力低Ⅲ信号消失1 s。

3 炉膛负压保护的改造内容

(1) 提高炉膛压力开关保护信号的数量，调整其布置位置。

① 将原来的12个压力开关保护信号增至16个 (CP001～CP016)。

② 炉膛的压力开关保护信号呈平均分布，即每侧8个。具体为：CP001～CP004和CP009～CP012位于炉膛左侧，CP005～CP008和CP013～CP016位于炉膛右侧。

(2) 改炉膛压力保护值的处理方式，对高低Ⅱ值发出后的延时进行小幅度调整。

① 炉膛左侧CP001/CP009这2个压力开关量信号，与炉膛右侧CP005/CP013这2个开关量信号，经“四取二”处理后输出炉膛压力低Ⅲ值信号CP911，再送入FSSS系统，无延时触发MFT。

② 炉膛左侧CP002/CP010这2个压力开关量信号，与炉膛右侧CP006/CP014这2个开关量信号经“四取二”处理后输出炉膛压力高Ⅲ值信号CP912，再送入FSSS系统，无延时触发MFT。

③ 将炉膛左侧CP003/CP011这2个压力开关量信号经“二取一”所得的开关信号，与炉膛右侧CP007/CP015这2个开关量信号经“二取一”所得的开关信号，将这2个开关信号进行“二取二”处理后，输出炉膛压力低Ⅱ值信号CP913，再送入FSSS系统，经3 s延时触发MFT。

④ 将炉膛左侧CP004/CP012这2个压力开关量信号经“二取一”所得的开关信号，与炉膛右侧CP008/CP016这2个开关量信号经“二取一”所得的开关信号，将这2个开关信号进行“二取二”处理后，输出炉膛压力高Ⅱ值信号CP914，再送入FSSS系统，经3 s延时触发MFT。

(3) 其他方面的保护设置，仍旧延续以前的设计原理，不予改造。

4 改造后的效果

2012年上半年的实际运行情况表明这次改造非常成功。炉膛负压保护改造后，在掺配烟煤燃烧的新工况下，再未发生因炉内单侧或局部掉焦塌灰而导致的非停事故。这不仅保证了在掺配烟煤的新形势下机组的安全稳定运行，也节约了因炉膛负压保护动作导致的非计划停运启机费用，还在炉内出现燃烧恶化时为炉膛负压提供了可靠的保护动作，避免非停事故的再次发生。