直吹式制粉系统启动全程自动控制设计与应用

2020-10-27高铭良

东北电力技术 2020年8期

杨爽，张敏，高铭良

(1.北京国电智深控制技术有限公司，北京 102200；2.北京电站自动化工程技术研究中心，北京 102200；3.北京绿创生态科技有限公司，北京 102200)

随着电厂自动化水平不断提升，机组自启停(APS)控制策略被应用于大型电厂的控制系统，APS是电厂自动化发展的趋势。制粉系统作为独立的系统可以设计成为一个全程自动的完善系统。本文提出的制粉系统启动全程自动控制适用于直吹式制粉系统，在赤峰新城热电厂2×300 MW机组实现了投运[1-3]，各项功能参数均满足系统要求。

1 制粉系统概述

赤峰新城热电厂2×300 MW机组采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统。每台锅炉配5台中速磨煤机，4台运行，1台备用；每台锅炉配5台称重式皮带给煤机，与磨煤机对应，4台运行，1台备用，每台出力10～75 t/h。制粉系统A如图1所示。

2 控制策略研究

制粉系统启动需要对不同工况下磨煤机的出口温度、一次风量、给煤量进行控制，尤其是磨煤机中有残煤的情况下要保证安全启动。通过对制粉系统运行情况分析，针对磨煤机启动前的全冷态阶段残煤处理、暖磨时温度调节；启动时给煤量控制；点火时温度调节等制定相应的控制策略[4-5]。通过对制粉系统设备启、停顺控控制和过程变量调节控制，实现直吹式制粉系统启动全程自动控制。

直吹式制粉系统启动全程自动控制分为4个阶段，逻辑流程如图2所示。

a.制粉辅助系统启动阶段

制粉系统启动前首先建立油系统，由于冬季油站加热需要很长时间，所以单独设立磨煤机油系统功能组，当油系统油温和油压满足时，即可为磨煤机提供润滑油和液压油，系统自动旁路此阶段。

b.制粉系统初始状态置位阶段

磨煤机油系统建立后，将系统置初始安全状态，防止磨煤机中的残煤爆燃。打开给煤机和磨煤机密封风门，对应的二次风挡板投点火位，开度为80%；给煤机转速控制切手动并置最小给煤量10 t/h；磨煤机冷、热一次风调节门切手动并置最小位(全关位置)；关闭热一次风电动隔绝门，打开消防蒸汽门，30 s后关闭；打开磨煤机出口门，对磨煤机进行吹扫；打开磨煤机冷一次风电动隔绝门，冷一次风调节门置吹扫位，开度90%，吹扫3 min，将磨煤机中的残煤吹净。

c.制粉系统启动准备阶段

打开磨煤机冷、热一次风电动隔绝门，置冷、热一次风调节门一定开度，热一次风调节门置暖磨调节方式。由于暖磨时间较长，容易超温，可以采用磨煤机热一次风调节门调节磨煤机出口温度为55～70 ℃；磨煤机冷一次风调节门调节磨煤机一次风量为73 t/h。适当放大比例作用，减小积分作用，加快系统响应速度，使系统快速、稳定完成磨煤机暖磨过程。

调节磨煤机一次风量和出口温度合适后，置磨煤机液压站反作用比例溢流阀指令为50%；置磨煤机液压站正作用比例溢流阀指令为0%，升磨辊[6-10]。

d.制粉系统启动投运阶段

制粉系统具备启动条件后，启动磨煤机，然后启动给煤机，煤落入磨煤机，变成煤粉被吹入炉膛，此时磨煤机出口温度下降。磨煤机冷、热一次风调节门投点火调节方式，控制磨煤机出口温度大于55 ℃，磨煤机一次风量大于73 t/h[11]。启动清堵装置，以16 t/h煤量铺煤3 min。给煤机铺煤结束后，置给煤机最小给煤量10 t/h，降磨辊；磨煤机液压站反作用比例溢流阀投自动，压力设定3.5 MPa；磨煤机液压站正作用比例溢流阀投自动，压力设定4 MPa。

磨煤机冷、热一次风调节门投自动，进行模式切换，一次风量根据预先设定的风煤比，由热一次风调节门进行控制；一次风温度根据磨煤机出口温度由冷一次风调节门进行控制[12]。通过切换速率限制，使磨煤机一次风量和出口温度保持稳定。

制粉系统启动全程自动控制投入后，煤火检有火信号，给煤机、磨煤机运行正常。直吹式制粉系统启动全程自动控制历史曲线如图3所示。