火电厂锅炉延时点火保护设计优化

2021-07-28段彩丽

设备管理与维修 2021年12期

段彩丽

（国家能源集团国神集团技术研究院，陕西西安 710075）

0 引言

依据DL/T 1091—2018《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程》5.6.1.p）条规定，延时点火是MFT（Master Fuel Trip，总燃料跳闸）的一项必备保护。MFT 复位后，5～30 min 内炉膛仍未有任一油燃烧器投运，延时点火保护动作，触发MFT[1]。锅炉点火前、点火失败和MFT 动作后，都必须进行炉膛吹扫，以清除炉膛内积聚的燃料与空气混合物，这是防止炉膛爆燃的最有效方法。延时点火保护主要是防止有燃油泄漏和燃料泄漏进入锅炉[2-4]，时间较长、积聚较多，一旦点火容易爆燃。如果延时点火保护设置不合理[5-7]，有可能引起锅炉主保护误动，导致锅炉灭火。

1 保护误动典型事件

1.1 机组概况

某厂装机为4×660 MW 煤粉炉火电空冷机组，各台炉均配置2 台一次风机、2 台二次风机、2 台引风机、6 台磨煤机，并采用A、B 双层等离子点火模式。分散控制系统（DCS）采用Ovation控制系统。

1.2 事件前工况

2019 年3 月1 日13:57，3#机组负荷275 MW，B、C、D 磨煤机运行，主汽压力11.59 MPa，主汽温561 ℃，再热汽压力1.89 MPa，再热汽温535 ℃，总燃料量233 t/h，锅炉总风量1239 t/h，氧量5.76%，给水流量777 t/h。

1.3 事件发生过程

3 月1 日13:59:17，3#锅炉磨煤机B/C/D 煤层投运信号消失，“延时点火”保护动作，触发MFT，汽轮机跳闸，发电机解列；17:35，查明原因后机组启动；17:50，点火成功；03 月02 日02:02，按调度令与系统并网。

1.4 事件原因查找

查看锅炉主保护首出记录、时间顺序记录（SOE）及事件记录，发现无任何保护首出记录，进一步在信息系统（SIS）中查看回放时，发现锅炉主保护首出为“延时点火保护”。如图1 所示，查看趋势图，发现磨煤机B/C 有煤层投运信号在13:58:47 开始不稳定，30 s 后“磨煤机D、B、C 有煤层投运信号”先后消失，造成“有煤层投运信号取非”和“无等离子运行”条件均满足。查看逻辑图发现，运行期间MFT 复位信号为常“1”，延时点火保护逻辑如图2 所示。经进一步分析原因如下：

图1 “磨煤机D、B、C 有煤层投运信号”先后消失

图2 原“延时点火保护”逻辑

（1）直接原因：锅炉“延时点火”保护逻辑设置不合理，机组正常运行期间该保护仍会起作用，在机组低负荷运行期间，燃烧不稳定工况下，导致“延时点火保护”误动作，触发MFT。

（2）间接原因：机组低负荷运行，锅炉燃烧不稳定，火焰监测信号不稳定，磨煤机B/C/D 有煤层投运信号全部消失，且“有煤层投运信号取非”和“无等离子运行”条件全部满足，“延时点火”保护动作，触发MFT。

1.5 原“延时点火保护”逻辑分析

如原“延时点火保护”逻辑图所示，MFT 复位信号延时2 s，再和“有煤层投运取非、等离子无弧2/4”相与，形成“延时点火保护”。“延时点火保护”的“有煤层投运”逻辑为A、B、C、D、E、F 层每一层投运，各层投运条件为（以A 层为例）：A1 煤火检有火、A2 煤火检有火、A3 煤火检有火、A4 煤火检有火四取三。同时，目前4 台机组延时点火保护信号触发即复位，造成历史数据无记录，首出不能记忆显示。

存在问题：①运行中，无煤层投运信号误发时，会造成保护误动；②首出无显示和记录。“延时点火保护”动作后立即被MFT 复位，导致首出不能正常显示。

2 保护优化设计

将延时点火保护优化为：MFT 复位发3～5 s 脉冲[8]，经RS触发器复位/位置触发器记忆，延时xxx 秒（一般选择2～3 s），再和“有煤层投运取非、等离子无弧2/4”相与，形成延时点火保护。RS 触发器的复位端用延时xxx 秒延时块的输出延时（画面锅炉主保护首出底色显示时间，可选择60～120 s）或炉膛吹扫启动（发脉冲）复位。优化后的逻辑图如图3 所示。

图3 优化后的“延时点火保护”逻辑

图3 中的RS 触发器后的第1 个延时块，用于设置MFT 复位后的延时时间，即在此延时时间内炉膛仍未有任一油燃烧器投运，“延时点火保护”动作，触发MFT。复位端采用延时保护触发后再延时一定时间复位复位，用于避免“延时点火保护”动作后立即被MFT 复位，导致首出不能正常显示；同时，由于MFT复位信号加了脉冲信号再RS 触发器记忆，延时保护动作后延时一定时间复位为“0”，避免机组运行期间延时点火保护误动作。用“炉膛吹扫启动脉冲信号复位RS 触发器”进一步保证在炉膛吹扫时延时点火保护重新正常投入。