八角切圆风扇磨锅炉控制策略

马铭宏，丁永允，房国成，吴广伟

（1.国电科学技术研究院沈阳电力技术分院，辽宁 沈阳 110102；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

八角切圆风扇磨锅炉控制策略

马铭宏1，丁永允2，房国成2，吴广伟2

（1.国电科学技术研究院沈阳电力技术分院，辽宁 沈阳 110102；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006）

老挝某600 MW机组锅炉采用八角切圆燃烧方式，设计燃用低发热量褐煤，风扇磨煤机直吹式制粉系统，存在断油稳燃负荷较高，火焰稳定性较差，容易发生锅炉偏烧等问题。通过磨煤机启动允许、RB动作跳磨次序和MFT保护等方式控制磨煤机的运行组合，保证锅炉燃烧稳定安全的同时，提高该机组的变负荷速率，并确保RB和FCB动作正确可靠，稳定投入。

八角切圆；风扇磨煤机；变负荷速率；RB；FCB

1 系统概述

老挝HONGSA 3×626 MW电站项目，主机锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造，为一次中间再热、亚临界压力、单炉膛、平衡通风、角式切圆燃烧、全悬吊Π型结构汽包锅炉。40只低NOx燃烧器采用八角单切圆布置，配备8台MFH4112（MB4100／1250／420） 风扇磨煤机直吹式制粉系统，6运1备1检修。燃用设计煤种，在任何6台磨煤机运行时，锅炉能长期带BMCR负荷运行。

2 八角切圆风扇磨特点

锅炉设计燃用褐煤，由于褐煤的水分含量高，挥发分高，因此设计采用风扇磨制粉系统，磨煤机布置如图1所示，不同于四角切圆燃烧方式的按层布置磨煤机，该机组8台磨煤机是按列顺时针布置在炉墙四周，每台磨煤机配置纵向5个燃烧器喷口，分别对应1个角，组成八角单切圆燃烧，这就导致投切磨煤机时可能会出现火焰偏烧的问题［1］，基于这个原则，设计了磨煤机启动允许中的能量满足和RB过程中的跳磨逻辑［2］，并增加偏烧MFT保护，确保锅炉运行的安全稳定。该机组制粉系统的干燥剂由高温炉烟混合热风组成，温度高，干燥能力强，同时炉烟的加入增加了惰性气体含量，降低了氧含量［3］，因此必须合理控制总风量及一、二次风，确保燃烧稳定及机组变负荷速率。

图1 磨煤机布置图 （炉顶俯视图）

3 控制策略

3.1 启动允许

在任1台磨煤机点火之前，炉膛中的热能必须足以点燃该燃烧器的煤粉，即 “磨点火能量满足”条件必须建立。根据锅炉厂对于该炉型和风扇磨煤机的运行方式的要求，本着不偏烧的基本原则，引入对角磨和邻角磨的概念，如图1所示，1号磨和5号磨即为对角磨，而2号磨和8号磨即为1号磨的邻角磨。

“磨点火能量满足”信号的建立要求以下任一条件得以满足。

a. 投第1台、第2台及第3台磨煤机时，应投入全部16支油枪。第2台磨煤机应为第1台磨煤机的对角磨。

b.第3台磨煤机和第4台磨煤机应互为对角，并且尽可能不为第1台磨煤机和第2台磨煤机的邻角。启动第4台磨煤机时只需B油层或F油层任一层的8支油枪投入即可。

c.当锅炉负荷大于50%时，可以任意投入第5台磨煤机，第6台磨煤机应尽可能投入第5台的对角磨。

d. 如有需要，第7、8台磨煤机可以任意投运。

由于第3台磨煤机的投入条件限定，启动初期需根据各磨煤机状况，确保第3台磨煤机满足启动允许，如有特殊情况，需由热工人员强制相关信号启动，但仍需尽快恢复保证锅炉对角燃烧。

3.2 锅炉主保护

由于八角切圆磨煤机的投入和切除是以角为单位，存在着火焰中心偏斜问题，在油燃烧器停运的情况下，若此时投运的磨煤机位号及数量不合适，将导致火焰中心严重偏斜，引起水循环故障；或者炉内的能量不能满足煤燃烧器的最低着火能量，此时的燃烧工况已非常不稳定，熄火的可能性很大，应按停炉处理［4］。因此，把偏烧引起的MFT一同纳入全炉膛灭火工况处理，具体工况如下。

a. 相邻3台磨煤机运行，其余相邻5个角煤火焰检测示3／5无火，若5 min内相邻停运角油火焰≤1，则发出全炉膛灭火信号。

b. 2台磨煤机以非对角方式运行，且无油枪投入，延时5 s，则发出全炉膛灭火信号。

c. 2台磨煤机以对角方式运行，且无油枪投入，延时1 min，则发出全炉膛灭火信号。

3.3 RB控制

RB为快速减负荷，是指当主要辅机如引风机、送风机或给水泵等意外跳闸，控制系统可以根据具体情况，自动减到相应的负荷，保证其余设备出力正常，机组运行稳定。

该机组设计RB动作后，保留4台磨煤机运行，为保证锅炉燃烧稳定，RB动作跳磨之后，自动投入所剩4台磨煤机对应的底层油枪 （B层）［5］。

为确保不出现偏烧的情况，判断运行磨煤机的数量和对角运行磨煤机的数量，根据如下预设规则与目标负荷进行跳磨。

a. 如果8台磨煤机均运行，则先跳1号磨煤机，然后延时5 s后，按照7台磨煤机运行的跳磨次序进行。

b. 如果7台磨煤机运行，则说明有3对磨煤机对角运行，此时直接跳没有对角运行的那台磨煤机，延时5 s后，继续按照6台磨运行的跳磨次序进行。

c. 如果6台磨煤机运行，分为2种情况，一种是3个对角磨煤机运行，这时只需跳掉3对中被夹的那对即可，另一种是只有2个对角磨煤机运行，此时只需顺次跳掉另外2台均没有对角运行的磨煤机。

d. 如果5台磨煤机运行，也分为2种情况，一种是2个对角磨煤机运行，此时只需跳掉没有对角运行的磨煤机即可，另一种是只有1个对角磨煤机运行，此时另外3台磨煤机一定是连续的，只需跳掉3台中间的那台。

3.4 FCB控制

FCB为快速甩负荷功能，按甩负荷后状态分为：甩负荷至厂用电的孤岛运行、发电机解列但不停机和停机不停炉3种，根据故障点，自动判断模式，尽可能的维持机组运行状况，达到事故后快速恢复带负荷运行的能力［6］。

该机组设计FCB功能，并顺利试验成功，完成50%、75%及100%甩负荷试验，机组运行稳定。FCB发生后，锅炉侧PCV阀快速开启，并触发RB动作，按照RB动作的方式跳磨减燃料，并投入对应的油枪助燃；汽机侧快速开启高旁低旁调门，并投入减温水的自动，以确保锅炉汽水的排放及凝汽器的温度。

3.5 变负荷控制策略

为提高机组升降负荷速率，进行以下几方面的修改。

a. 通过送风机出口动叶调节总风量，根据总燃料量作为调整基础，并投入氧量校正进行修正。

b. 磨入口冷风调门控制磨入口温度，为克服热风变化大带来的温度剧烈变化，引入入口温度函数，与原PID输出进行大选，作为最终冷风指令，这样也利于RB发生后，煤量急剧减少情况下的磨出口温度控制。

c.二次风门控制，二次风门共8列19层，其中，燃尽风根据负荷增减按比例开关，煤角二次风门按照相应磨的给煤量对应函数进行控制，保证足够的助燃风。

通过上述方式的优化，有效提高了机组的负荷变化率，试验中，机组负荷从548 MW减至438 MW用时6min14 s，实际减负荷变化率为17.6 MW／min；从333 MW加至441 MW用时6min29 s，实际加负荷变化率为 16.6 MW／min，平均变化率为17.1 MW／min， 即为 2.7%Pe／min， 优于 600 MW机组中速磨直吹式制粉系统的实际负荷变化率1.2%Pe／min 的标准。

4 试验结果

4.1 RB试验结果

机组稳定运行后，在满负荷627 MW下进行引风机RB试验，试验曲线如图2所示。

图2 引风机RB动作机组曲线

由图2可以看出，1台引风机跳闸之后，触发RB动作，燃料量通过跳磨迅速减少，风量随之减少，炉膛压力很快趋于稳定，汽包液位波动不大，主汽温度小幅下降，主汽压力平稳下滑，当负荷达到目标350 MW时，RB动作结束，机组运行参数稳定，引风机RB试验成功。

4.2 机组100%甩负荷试验结果

RB试验成功后，机组陆续进行了50%、75%和100%负荷的甩负荷试验，100%甩负荷曲线如图3所示。

图3 FCB动作的机组曲线

机组稳定运行在满负荷626 MW时，通过发电机灭磁按钮，造成发电机解列，引发FCB动作，由图3可以看出，甩负荷发生后，燃料量快速降低，风量随之减少，炉膛压力及汽包液位均在一个周期的扰动后恢复平稳，主汽压力短暂憋高后持续下降，主汽温度平稳下滑，机组参数运行稳定安全。机组维持汽机3 000 r／min转速15 min后，重新并网，100%甩负荷试验成功。

5 结论

a. 为确保八角切圆风扇磨锅炉的燃烧稳定，启停磨顺序至关重要，合理的跳磨选择也是RB成功的重要基础。

b. 通过磨入口冷热风调门、送风机动叶以及二次风的调整，有效提升机组升降负荷速率。

c.RB过程中要注意磨出口温度控制，避免因为煤量低造成温度过高跳磨。

［1］ 张向群，丁永允，曹 阳，等.八角切圆褐煤锅炉运行优化调整 ［J］.热力发电， 2016， 45 （5）： 100－106.

［2］ 施永红，云 峰，魏铁铮.600 MW机组协调控制系统投入技术难点及处理措施 ［J］.东北电力技术，2007，28（9）：48－50.

［3］ 鲁常春，梁 瑶.膜式水冷高温炉烟管道在老挝HONGSA电厂的应用 ［J］.电站系统工程，2015，31 （2）：53－54.

［4］ 张 亮，刘国华，范廷举.FSSS在1 000 MW机组中的应用［J］.东北电力技术， 2011， 32 （9）： 44－47.

［5］ 姚 远.600 MW超临界褐煤机组RB功能试验 ［J］.东北电力技术， 2011， 32 （5）： 8－10.

［6］ 丁永允，曲洪雄.600 MW超临界火电机组RB控制策略与试验 ［J］.东北电力技术， 2011， 32 （5）： 17－20.

Control Strategy for Eight-Corner Tangentially-Fired Fan Mill Subcritical Boiler

MA Minghong1，DING Yongyun2，FANG Guocheng2， WU Guangwei2

（1.Guo Dian Science and Technology Research Institute， Shenyang， Liaoning 110102， China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning 110006， China）

A 600 MW unit in Laos applies eight corner tangential boilerwhich burns low heat value lignite coal.This kind of pulverizing system has a problem that is high stable load without diesel oil support.It causes the flame unstable and partial burn easily.This control strategy includes start permission of the fanmill，sequence of the trip mill during RB and MFT protection formills.Itmakes the boiler combustion stable and increases the load changing rate.By thismethod，all the parameters of the unit run smoothly during RB and FCB test.

eight corner tangential； fan mill； load changing rate； RB； FCB

TM621

A

1004－7913（2017）11－0051－03

马铭宏 （1986），男，硕士，工程师，研究方向为火力发电厂自动控制及优化。

2017－09－06）