超臨界CFB鍋爐主控失效及鍋爐翻床原因分析及對(duì)策

　　某超臨界CFB機(jī)組，鍋爐為超臨界CFB燃燒方式直流鍋爐，一次中間再熱，雙布風(fēng)板單爐膛、H型布置、平衡通風(fēng)，露天布置。鍋爐由主循環(huán)回路，豎井煙道、尾部煙道3部分組成，整體呈左右對(duì)稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。采用外置式換熱器調(diào)節(jié)爐膛床溫及再熱蒸汽溫度，采用高溫冷卻式旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離。鍋爐設(shè)置4條給煤線，每條給煤線設(shè)置一臺(tái)稱重皮帶給煤機(jī)和一臺(tái)刮板給煤機(jī)，每臺(tái)刮板給煤機(jī)上開有3個(gè)落煤口。12個(gè)給煤口分別設(shè)置在鍋爐6個(gè)回料器返料支腿和6個(gè)外置床返料灰道上(如圖1所示)。

　　1 現(xiàn)象概述

　　2015年2月某日，機(jī)組負(fù)荷330MW，C給煤皮帶檢修。11：00，檢修過程中就地啟動(dòng)C給煤皮帶試轉(zhuǎn)，11：01煤量控制跳為手動(dòng)，鍋爐主控跳為手動(dòng)。11：02總煤量、煤質(zhì)修正系數(shù)、鍋爐熱值均變?yōu)閴狞c(diǎn)，鍋爐主控失效。11：05一次風(fēng)調(diào)門及一次風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板由自動(dòng)跳為手動(dòng)，左右側(cè)一次風(fēng)量偏差增大，爐膛左右側(cè)床壓偏差快速增加，鍋爐開始翻床，機(jī)組床溫、汽溫等參數(shù)大幅波動(dòng)。操作員立即手動(dòng)調(diào)整一次風(fēng)量、風(fēng)壓，控制床壓偏差繼續(xù)擴(kuò)大。偏差最大時(shí)，左側(cè)一次風(fēng)量432kNM3/h，右側(cè)116kNM3/h，床壓左側(cè)9.5kPa，右側(cè)24kPa，調(diào)整后風(fēng)量、床壓偏差逐漸減小，11：20一次風(fēng)量，床壓恢復(fù)正常，機(jī)組參數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

　　2 鍋爐熱值變壞點(diǎn)、鍋爐主控失效原因分析

　　正常情況下給煤皮帶停電檢修時(shí)，給煤量指令為0，給煤流量反饋輸出為壞點(diǎn)。當(dāng)反饋為壞點(diǎn)時(shí)，給煤線流量信號(hào)自動(dòng)切換為給煤指令值作為信號(hào)輸出。C線停運(yùn)時(shí)，其給煤量指令為0，給煤線流量反饋輸出也為0。因此，平時(shí)停電檢修給煤線，并不會(huì)造成鍋爐實(shí)時(shí)總給煤量計(jì)算錯(cuò)誤，相關(guān)控制邏輯(如圖2所示)。

　　當(dāng)日11∶00當(dāng)C給煤線檢修時(shí)就地試轉(zhuǎn)時(shí)，C給煤皮帶送電后反饋顯示為0，為一個(gè)壞點(diǎn)，此時(shí)給煤量輸出即切換為C皮帶給煤機(jī)指令值即0t/h。啟動(dòng)C線后，給煤指令自動(dòng)變?yōu)?0t/h作為啟動(dòng)初始指令。此時(shí)，C線給煤量輸出為10t/h，參與鍋爐給煤量計(jì)算。

　　C給皮帶啟動(dòng)5s后，給煤指令值由10t/h降為0，同時(shí)變成一個(gè)壞點(diǎn)，在此時(shí)C給煤線指令、反饋都變成壞點(diǎn)。C給煤機(jī)給煤量指令信號(hào)并沒有品質(zhì)判斷，變成壞點(diǎn)后直接輸出，參與給煤量計(jì)算。

　　這使得CD給煤線給煤量計(jì)算隨之出現(xiàn)錯(cuò)誤。CD給煤線主控由自動(dòng)跳為手動(dòng)，鍋爐主控也隨之跳為手動(dòng)。11∶02，鍋爐總煤量也變?yōu)榱藟狞c(diǎn)。鍋爐總煤量監(jiān)視失去準(zhǔn)確性。11∶05操作員解除AB給煤線自動(dòng)，手動(dòng)調(diào)整AB、CD線給煤量，以保證給煤準(zhǔn)確性。

　　在AB、CD給煤線主控均手動(dòng)情況下，鍋爐熱值由當(dāng)前負(fù)荷指令計(jì)算值切換為總煤量計(jì)算值。此時(shí)，鍋爐總煤量是一個(gè)壞點(diǎn)，這使得鍋爐熱值輸出這時(shí)也變成一個(gè)壞點(diǎn)。鍋爐熱值直接參與一次風(fēng)調(diào)門流量自動(dòng)控制，因此4s后兩個(gè)一次風(fēng)門自動(dòng)控制失效，跳為手動(dòng)控制，兩側(cè)風(fēng)量、床壓開始出現(xiàn)偏差。

　　由以上分析可知，C給煤線給煤指令值變成一個(gè)壞點(diǎn)，向鍋爐總煤量、鍋爐熱值等上級(jí)邏輯運(yùn)算層層傳遞，參與到總煤量、鍋爐熱值計(jì)算中，使得總煤量、鍋爐熱值變?yōu)榱藟狞c(diǎn)，這導(dǎo)致鍋爐主控失效，也導(dǎo)致了一次風(fēng)調(diào)門自動(dòng)控制失效。

　　3 鍋爐翻床分析

　　鍋爐主控失效前，一次風(fēng)量調(diào)節(jié)門自動(dòng)控制投入良好。爐膛左側(cè)床壓14kPa，風(fēng)量245kNM3/h，右側(cè)16kPa風(fēng)量246kNM3/h，爐膛左右側(cè)兩個(gè)一次風(fēng)量調(diào)門自動(dòng)控制鍋爐兩側(cè)床壓及風(fēng)量的穩(wěn)定。

　　鍋爐熱值變?yōu)閴狞c(diǎn)時(shí)，左右兩個(gè)一次風(fēng)門跳為手動(dòng)控制，兩側(cè)床壓和風(fēng)量失去自動(dòng)平衡能力，左側(cè)爐膛床壓低、相對(duì)阻力小，風(fēng)量逐漸增大，使得床料吹向右側(cè)。這進(jìn)一步增大了兩側(cè)床壓差，進(jìn)而使得左側(cè)風(fēng)量快速增大，右側(cè)風(fēng)量減小。兩側(cè)床壓出現(xiàn)交叉波動(dòng)，鍋爐翻床現(xiàn)象隨即出現(xiàn)，機(jī)組床溫、汽溫等運(yùn)行參數(shù)發(fā)生大幅波動(dòng)。

　　鍋爐左右側(cè)偏差最大時(shí)，左側(cè)一次風(fēng)量432kNM3/h、床壓9.5kPa，右側(cè)116kNM3/h、床壓24kPa。鍋爐翻床現(xiàn)象出現(xiàn)后，操作員立即手動(dòng)操作提高一次風(fēng)壓，同時(shí)減小左側(cè)一次風(fēng)量，增加右側(cè)一次風(fēng)量，加強(qiáng)參數(shù)控制，兩側(cè)床壓偏差得到控制。經(jīng)處理，兩側(cè)風(fēng)量、床壓偏差逐漸減小，恢復(fù)正常。調(diào)節(jié)過程中一次風(fēng)壓最高達(dá)到到25.5kPa，接近風(fēng)機(jī)額定壓頭。

　　4 優(yōu)化措施及對(duì)策

　　優(yōu)化給煤線計(jì)算邏輯，增加測(cè)點(diǎn)品質(zhì)判斷，屏蔽給煤量壞點(diǎn)參與煤量、鍋爐熱值邏輯計(jì)算，優(yōu)化后的給煤量計(jì)算邏輯中，若給煤量反饋、指令皆變?yōu)閴狞c(diǎn)，則該給煤線煤量輸出值切換為上一時(shí)刻給煤量的指令值。避免因某條給煤線測(cè)量壞點(diǎn)參與鍋爐熱值計(jì)算導(dǎo)致鍋爐主控失效引發(fā)其他后果。優(yōu)化改造后的給煤量控制邏輯如圖3所示。

　　當(dāng)出現(xiàn)類似情況時(shí)，若一次風(fēng)量調(diào)門跳為手動(dòng)

　　控制，操作員必須嚴(yán)密監(jiān)視爐膛兩側(cè)風(fēng)量、床壓的變化趨勢(shì)，若偏差擴(kuò)大，應(yīng)立即手動(dòng)調(diào)整，及時(shí)提高一次風(fēng)壓，防止風(fēng)量、床壓偏差發(fā)散擴(kuò)大造成鍋爐翻床。處理過程中應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)道膨脹節(jié)檢查，加強(qiáng)對(duì)爐膛床溫監(jiān)視，加強(qiáng)中間點(diǎn)過熱度、汽溫調(diào)整，防止?fàn)t膛結(jié)焦和受熱面金屬超溫。