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300MW循环流化床锅炉MFT主保护分析与优化

2019-11-16江朝金

科技创新导报 2019年15期
关键词:循环流化床优化

江朝金

摘   要:主燃料跳闸(MFT)是燃煤机组锅炉的重要主保护,其可靠性对机组的安全稳定运行具有非常重要的意义。本文针对神华福能(福建雁石)发电有限责任公司2×300MW循环流化床机组的MFT主保护配置进行了可靠性分析,发现了其中不合理的设计隐患,并提出了优化的思路,通过对部分保护逻辑进行优化,机组的可靠性得到了较大的提升,对同类型CFB机组的MFT主保护优化具有一定的借鉴作用。

关键词:循环流化床  MFT主保护  优化  可靠性提高

中图分类号:TK223.1                              文献标识码:A                        文章編号:1674-098X(2019)05(c)-0115-02

循环流化床(简称CFB)是一种新型的燃烧技术,其在燃烧低热值煤过程中也能有效控制NOX和SO2的生成和排放,是一种相对清洁的新型燃烧方式。一般大型流化床机组的锅炉均会设计炉膛安全监视系统(FSSS),该系统可以实时不间断地监视锅炉的燃烧工况,当出现可能威胁机组安全运行的紧急工况时,将会触发锅炉主保护,即主燃料跳闸(MFT),快速切断进入炉膛的所有燃料,防止锅炉发生爆燃或燃炸等不安全事故。

1  机组概述

神华福能(福建雁石)发电有限责任公司5、6号机组为300MW循环流化床机组,锅炉采用东方锅炉厂2×1025t/h,锅炉型号:DG1025/17.45-II16,为亚临界参数自然循环单汽包循环流化床锅炉、单炉膛、一次中间再热、汽冷式旋风分离器、露天布置,固态排渣、受热面采用全悬吊方式,炉架为双排柱钢结构,锅炉前墙布置8台无烟煤给煤机和2台烟煤给煤机,不带外置床的循环流化床锅炉。燃油方面,锅炉采用床上点火和床下点火相结合的启动方式,床下布置有4只风道燃烧器,床上布置有4只启动燃烧器。

2  MFT主保护设计

DCS系统采用北京和利时自动化公司的MACS V系统,共设计有22个站,而FSSS作为DCS系统的一个子系统,FSSS配置在DCS系统的10号站,采用1对控制器共3面机柜,包括DCS逻辑控制主柜、逻辑控制扩展柜及MFT跳闸柜。其主要功能包括锅炉主保护逻辑配置、燃油控制、燃油泄漏试验、燃油跳闸(OFT)逻辑配置、MFT复位、MFT软/硬回路跳闸保护等功能。

主燃料路闸共有3套保护回路,分别为DCS系统MFT保护回路、MFT继电器A柜保护回路、MFT继电器B柜保护回路,其中DCS系统MFT保护回路为软保护,MFT继电器A柜和B柜保护回路为硬保护,这三套保护回路可独立动作但又有关联,任何一套保护动作均能准确触发MFT动作,确保主燃料及时切除。

2.1 保护逻辑

MFT主保护逻辑配置如下:当投入MFT主保护联锁时,若发生下列条件之一,锅炉MFT主保护将动作,并在“FSSS监视画面”给出相关报警及跳闸首出,随后发出一系列相关的联锁动作。

(1)手动MFT;(2)汽机跳闸:锅炉负荷>30%或“高压旁路不可用”的情况下,出现“汽机跳闸(自动主汽门关闭)”,MFT;(3)所有高压流化风机全停;(4)所有引风机全停;(5)所有一次风机全停;(6)所有二次风机全停;(7)炉膛压力高二值+2.5kPa,延时5s(压力开关三取二);(8)炉膛压力低二值-2.5kPa,延时5s(压力开关三取二);(9)汽包水位高于+190mm,延时5s:(四取三);(10)汽包水位低于-370mm,延时5s:(四取三) ;(11)上、下层平均床温(分六个区,然后六个区取或)≥990℃延时120s;(12)总风量低于25%;(13)高压风机出口母管压力低于30KPa,延时5min;(14)热一次风流量过低≤8.8万Nm3/h,延时100s,(四取三);(15)FSSS直流电源失去;(16)FSSS交流电源失去。

2.2 复位条件

当满足以下两个条件之一时,操作员可发出MFT复位指令,将MFT动作首出进行复位,以便进行再次投入燃料系统,迅速恢复锅炉燃烧工况。

(1)炉膛吹扫完成(FPPURCP);(2)下列热态启动条件满足(与关系):①所有给煤机停运;②所有点火进油速断阀关闭;③总风量大于25% ;④床温大于650℃。

3  保护逻辑的实现与优化

3.1 “FSSS交流电源失去MFT”保护

根据该机组锅炉主保护设计原则,如图1~3,“FSSS交流电源失去MFT”保护共有3条回路,第一路和第二路:通过MFT继电器1YJ和2YJ分别监视10号站的两路交流总空开K1和K2,当K1和K2同时失去时,1YJ和2YJ的输出回路输出两路开关量信号,一路给MFT继电器A柜,一路给MFT继电器B柜去使MFT动作,即硬保护回路动作。第三路:通过监视10站A列和B列的SM900电源模块工作情况,当A列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼A路电源报警”(信号由TRUE变为FALSE),当B列任意一块SM900电源模块异常则报“10号站号24VDC机笼B路电源报警”(信号由TRUE变为FALSE),正常时这两个信号均为TRUE。这两个报警信号分别接至10号站同一模块(2号模块第14和第15通道),作为“FSSS交流电源失去MFT”软逻辑保护条件,同时为FALSE时触发MFT保护动作,即软保护动作。

按照以上设计,对该项保护进行以下試验会发现如下情形:

(1) DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器A柜直流电源后,同时断开10号站K1和K2交流总空开,MFT B柜能使MFT动作正常。

(2)DCS上解除“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁和断开MFT继电器B柜直流电源后,同时断开10号站K1和K2交流总空开,MFT A柜能使MFT动作正常。

(3)同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源,DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后,同时断开10号站K1和K2交流总空开,由于MFT主保护逻辑均组态在10号站,所以无法正确动作。

(4)同时断开MFT A柜直流电源和MFT B柜直流电源,DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后,拨出10号站2号模块,MFT没有发生误动作,查系统状态图中14和15通道的当前值均显示“1U”,原因为控制器具有记忆功能,信号保持在模块拨出前的TRUE状态,所以MFT没有发生误动作。

(5)同时断开MFT继电器A柜直流电源和MFT继电器B柜直流电源,DCS上投入“FSSS交流电源失去MFT”保护联锁后,同时拨出10号站A列任意一块SM900电源模块和B列任意一块SM900电源模块,MFT动作,首出为“FSSS交流电源失去MFT”。这种情况下10号站各模块和机笼均能够正常工作,但会造成MFT保护误动作。

3.2 “FSSS直流电源失去MFT”保护

MFT保护系统中分别在MFT继电器A柜和B柜涉及直流220VDC电源,这两套保护的电源分别独立设置。若这两路直流电源失去,将分别引起MFT继电器A柜和B柜的MFT硬保护失效,但此时机组仍然保留有DCS侧的MFT软保护,机组仍然能够维持正常的监视和保护功能。

为此,将原来“FSSS直流电源失去MFT”保护取消,只作为报警监视用,及时提出运行人员,以避免在FSSS直流电源失去时,导致锅炉MFT误动作。

3.3 重要辅机设备停止信号的判断

重要辅机主要包括引风机、一次风机、二次风机、高压流化风机等。以A一次风机为例,原设计中风机的停止信号只采用A一次风机分位且无A一次风机合位信号作为风机的停止判断,这种情况下容易导致信号误判断而引起保护误动。

通过上述方法改造后,大大提高了所有重要辅机设备停止信号判断的可靠性。

4  结语

该机组在调试及投入商用期间,曾发生几次MFT事件,后通过对MFT主保护的各项保护进行逐项分析、讨论和优化,最终解决了问题,消除了各项不安全隐患,大大提高了锅炉MFT主保护的可靠性,为机组的安全稳定运行提供了重要保障,对同类型的循环流化床机组的改造具有一定的参考价值。

参考文献

[1] 陆陆.MFT硬回路的可靠性研究[J].技术纵横,2015(11):88-92.

[2] 郭琳,魏静.火电厂锅炉跳闸硬回路的可靠性分析[J].发电技术,2018(2):40-42,50.

[3] 辛晓钢.循环流化床锅炉主保护设计及可靠性分析 [J].内蒙古电力技术,2011(6):28-29,32.

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