锅炉燃烧管理系统控制策略的改进

锅炉燃烧管理系统控制策略的改进

发表时间:2002-6-7作者：杨军统

摘要：

0 引言

燃烧器管理系统(burner management system，缩写为BMS)是现代大型火电机组必须具备的监控系统之一，其主要功能是实现炉膛安全监控。它能在锅炉正常运行和启停等各种方式下，连续监视燃烧系统的大量参数和设备状态，进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，使相关设备按既定的、合理的程序动作，以保证锅炉燃烧系统的安全。

淮南洛河电厂3号、4号机组为2台30万kW机组，采用了上海锅炉厂引进美国燃烧工程公司(CE)技术生产的亚临界压力、一次中间再热强制循环汽包炉。配用带钢球磨的中间仓储式制粉系统，锅炉采用单炉膛四角切向燃烧方式。

锅炉采用三级点火方式，由电火花点燃轻油，轻油点燃重油，最后由重油点燃煤粉，当锅炉负荷不低于40％MCR(最大连续出力)时，燃烧系统可以稳定运行。炉膛设计压力为-524Pa～+524Pa；炉膛瞬间承受最大压力为-8 728Pa～+8 728Pa；炉膛正常运行负压为-37．3Pa。

机组采用了WDPF型分散控制系统(DCS)，由美国西屋公司提供硬件和系统软件，上海新华电站控制工程有限公司总承包。

作为DCS基本功能之一的BMS由上海新华电站控制工程有限公司负责设计和外围设备供货。该系统共配置了3对DPU(分布处理单元)、4个出口隔离继电器柜、1个硬操盘、1个操作员站，工程师站则与DCS其他功能组共用，外围设备包括：共用电源柜1个，火检放大器柜1个。

1 BMS基本功能

1．1 锅炉主燃料跳闸功能

当下列任一条件满足时，锅炉主燃料跳闸(MFT)动作：2台送风机均停；失去再热器保护；锅炉风量<30％；炉膛压力高(三取二：三值中取二值平均方法)；炉膛压力低(三取二)；汽包水位高(三取二，延时5 s)；汽包水位低(三取二，延时5s)；紧急手动跳闸(双按扭)；全炉膛火焰失去；全炉膛燃料失去；失去水冷壁水循环(3台炉循泵均跳闸，延时5s)；失去火检探头冷却风(三取二)；汽机跳闸；发电机跳闸；2台引风机均停。

1．2 点火前炉膛吹扫(炉前吹扫)功能

当下列条件全部满足时，发出炉膛吹扫指令：重油跳闸阀关闭；没有锅炉跳闸指令；轻油跳闸阀关闭，所有轻油阀关闭；所有给粉机均停；所有排粉机均停；所有点火器没有火焰；炉膛没有火焰；2台空预器运行；2台电除尘器均停；汽包水位正常，所有重油油角阀关闭；任意一侧引、送风机运行，入炉风量>30％，二次风箱与炉膛差压正常；所有辅助风门处于调节位；吹扫按扭启动。

1．3 MFT后炉膛吹扫(炉后吹扫)功能

吹扫条件与炉前吹扫相同。

1．4 其他功能

燃油管路泄漏检测；二次风门挡板控制；油层启动监控、煤层启动监控、各油角自动顺控启停；各油燃烧器和各煤燃烧器火焰监测、全炉膛火焰监测；制粉系统启停、给粉机启停及对应的一次风门的控制；主要辅机故障快速减负荷(RB)及自动投油、火检探头冷却风系统的控制；燃料油跳闸(OFT)；炉循泵的控制、MFT硬逻辑跳闸等。

2 BMS控制策略的改进

2．1 MFT硬逻辑跳闸功能

存在问题：原设计将MFT硬逻辑设计为MFT软逻辑的扩展继电器出口。

分析与改进：只有当软逻辑动作以后硬逻辑才有效，一旦DCS死机或下网等故障发生时，运行人员无法通过MFT对运行锅炉进行保护。改进后，MFT硬逻辑从手动按钮引2副接点到硬逻辑柜与软逻辑柜并行，作为锅炉保护的最后手段。它的工作电源采用直流电源。

2．2 炉膛压力高MFT联动引、送风机

存在问题：原设计当炉膛压力高(三取二)引发MFT动作时，立刻通过辅机顺控系统(SCS)去跳引风机A、B和送风机A、B。

分析与改进：由于MFT动作后引、送风机应在运行状态，并满足入炉风量大于30％总风量，以维持炉膛5 min的炉后吹扫，为此取消了原设计在MFT工况下联动引、送风机跳闸的功能。

2．3 排粉机开启条件

存在问题：原设计排粉机启动条件为对应4只排粉机出口风门(即一次风门)都打开时才允许启动排粉机。

分析与改进：这与实际运行规程不符，改为只要有任意2只出口风门打开就可启动排粉机。

2．4 火检扫描冷却风机的调试

存在问题：原设计在火检扫描冷却风机出口空气母管上设计了空气取样管，且并接了3个压力开关读取三取二风压信号。当出现风压低信号时，要求在30s内自启动备用风机，建立合适的风压。由于从美国整套进口的冷却风机及控制箱带有自成体系的联动控制，造成了风机设备同时接收2套控制信号的现象。

分析与改进：考虑到运行人员的操作习惯，改为风机控制箱切换开关打在“遥控位”时取空气母管上的控制信号，保留远方手动启停、自动启停功能；而切换开关打在“就地位”时风机接收自身控制箱的控制信号，具有就地手动启停、自动启停功能。经过调试，效果很理想。

2．5 点火位的确定

存在问题：原设计按照锅炉厂提供的二次风门控制表的要求，当点燃某油层第1只油枪(通常是AA层)信号发出时，将自动置该油层辅助风门为“点火位”，即全关位，利用漏风作为点火风。当该油层点到第3只油枪并获成功时，该层辅助风门自动置“燃烧位”，即自动全开并立即释放强制全开信号。

分析与改进：在实际投运中，当AA层油层点到第2只油枪时，点火风已明显不足，炉膛内浓烟滚滚，火检探头被遮，锅炉自动熄火，导致点火失败。针对此种情况，AA层油层启动过程中，给最初的3只油枪的辅助风门以不同“点火位”，使其顺序开度分别为0％，20％，40％，这样改进后，点火较为顺利。

2．6 投煤条件

存在问题：原设计投煤粉时，要求满足如下条件：①30％≤入炉风量<40％，且燃烧器喷嘴在水平位置；②二次风温≥177℃；③汽包压力≥ 4．4MPa；④无MFT信号；⑤火检冷却风压力正常；⑥对应的油层已投运。

实际运行投第2层煤粉时，入炉风量已超过40％，依上述条件，就无法继续投煤粉运行。

分析与改进：为顺利地继续投煤粉燃烧而又不受风量<40％的限制，将上述投运煤粉允许条件的①与⑥项相应改为：30％≤风量<40％，且喷嘴在水平位或任一层给粉机确已投运；