鍋爐二次風改造技術方案

趙 翔

（江蘇大唐國際呂四港發電有限責任公司，江蘇 啟東 226246）

1 改造的必要性

1.1 原系統或設備基本情況及存在的主要問題

本文討論技術方案針對針對哈鍋四角切圓鍋爐，二次小風門為STI執行器、電氣轉換器、STI位置反饋以及DE/3M定位器所構成的氣動控制系統，該系統為開環控制方式，即指令給出后執行器按照預設位置進行動作，當執行器卡澀及反饋偏差等故障狀態時，執行器指令和實際動作位置有偏差。這就造成了運行人員對二次小風門實際位置不清楚，機組調節存在盲目性，為機組帶來安全隱患。

STI小風門采用氣動控制系統，氣源管路較長，造成實際行程存在偏差，控制精度較低。STI反饋存在精度差，濕潤條件下故障率高，多次調節仍然不準，檢修過程中由于STI反饋不準占用大量工時進行反饋調節，但調節精度仍不理想，只能勉強控制在偏差10%附近，這對運行人員機組調節造成影響，并在機組運行期間帶來大量設備缺陷。

二次風門安裝靠近爐墻，溫度較高，經常發生卡澀現象，開環控制無法應對，只能靠人工處理，就地小風門處無平臺，增加了檢修作業風險。

1.2 進行改造的必要性及主要依據

當前，由于二次風門氣動執行機構控制方式不合理，使用一個電氣轉換器同時控制一層四個二次風門，不能滿足安全生產的需要，并帶來較大安全隱患，一旦二次風門故障，導致同一層的四個二次風門失控；而且機械式定位器本身質量不可靠，經常出現執行機構開關不靈活、開關線性度不好、定位器卡澀、響應時間不等、反饋信號漂移等問題，嚴重影響運行人員對二次風配風的控制，給鍋爐穩定燃燒帶來安全隱患，國內各大電力公司都相繼進行了二次風門改造工作。

本文改造方案針對哈鍋四角切圓鍋爐進行改造，經濟性良好，系統可靠性高，設備精度優良。保留原有STI氣缸降低設備投入，采用定位器控制，以實現閉環控制提高控制精度，采用分體式反饋設計，提高設備可靠性。最大程度實現機組調節穩定性，為機組二次風自動調節奠定基礎。

2 改造方案論證

2.1 改造方案描述

針對原有STI小風門實際情況，對原有哈鍋四角切圓鍋爐的112臺小風門進行升級改造∶

2.1.1 控制原理

拆除原有STI定位器及控制管路，改用SIEMENS智能定位器為主控制設備。DCS采用原有控制信號，減少通道成本投入。4-20mA信號通過就地控制箱中信號分配器分配到四角小風門定位器進行控制。就地反饋采用SIEMENS分體式反饋，反饋固定于原有氣缸上，減少高溫對定位器產生的影響。控制原理圖如圖∶

2.1.2 就地安裝

由于原有哈鍋四角切圓鍋爐小風門系統采用的指令信號采用一控四，一控二，以及一控一等不同形式，由DCS系統提供一個4-20mA信號到電氣轉換器對四角進行控制，要實現定位器閉環控制，必須在原有基礎上增加多組4-20mA信號，對原有DCS卡件通常不能實現要求，增加DCS指令成本巨大。結合現場的實際情況及成本考慮，我們可使用原有DCS指令，拆除原有控制柜內氣動控制設備，保留原有DCS指令反饋，在控制箱中加裝信號分配器，從原有控制柜內延伸控制信號去每個角的小風門控制箱。信號結構圖如圖∶

針對具體環境，拆除原有STI風門上DE/3M定位器，保留原有STI汽缸，28層小風門112臺SIEMENS智能定位器根據小風門實際位置分4層4個角安裝于二次風箱及每個角的AB,CD,EF燃燒器平臺,新設定位器控制柜位于上述位置，根據定位器數量及安裝位置，定位器控制柜定制安裝。布置如下表∶

表1

為了方便對改造后的進行維護，在SIEMENS智能定位器的進氣端和兩個出氣端加入截門，在進行單臺小風門檢修時，關閉此小風門定位器截門，可防止小風門動作，而且不影響控制柜內其他定位器，增加設備可靠性，提高機組安全穩定。

2.2 方案實施的可行性、合理性、存在問題和解決辦法

由于STI小風門存在的普遍問題，各發電公司相繼進行了二次風門改造，以提高鍋爐燃燒的安全可靠。

根據改造項目的時間及成本投入不同，二次風改造可進行一次性全改或分批次改造，但由于原有系統管路布局影響，最多只能按照定位器控制柜安裝位置分4批次自上而下 （即控制柜布置表序號前后）完成改造，否則會因原有管路影響改造效果，增加施工難度。

2.3 改造實施前的過渡措施

二次風門改造前，仍使用原有二次風門，由于改造對機組控制方式沒有影響，對部分改造的設備，運行人員可使用原有控制方式。

3 改造結論

二次小風們改造的主要設備包括∶SIEMENS智能定位器、定位器控制柜、信號分配器、SIEMENS分體式反饋。本次改造采用SIEMENS智能閥門定位器，它性能穩定，調節精度高，反應快，在現場組態，可視化手動操作，智能定位器直接接收4－20mA給定信號，無需電氣轉換器及其它一些繁雜的機械結構，可以做到免維護運行。采用信號分配器可節省DCS卡件投入及電纜費用。分批次改造適應于多數電力公司實際工程情況，具有較高的可行性。對于已改造設備可以看出改造方案成本較低，系統運行良好，設備一次性投入少等優點。