660 MW機組燃燒器風(fēng)壓與火檢信號相關(guān)性研究及優(yōu)化

翁忠華，董春雷，翁獻(xiàn)進(jìn)，趙德虎

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 樂清 325602）

0 引言

某發(fā)電有限公司四期2×660 MW超超臨界鍋爐為北京B&W公司設(shè)計的超超臨界、螺旋爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的P型鍋爐。配有B&W公司DRB-4Z型和AIREJET型超低NOX旋流燃燒器及OFA（燃盡風(fēng)）噴口。鍋爐火檢系統(tǒng)采用的是ABB公司的Uvisor SF810系列外窺式火檢系統(tǒng)，每層6個。

該機組自投產(chǎn)以來，多次發(fā)生因火檢信號失去導(dǎo)致磨煤機跳閘的事件，甚至進(jìn)一步引發(fā)MFT（主燃料跳閘），在2016年就因此引發(fā)3次MFT事件，嚴(yán)重影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性。為此，對火檢和燃燒問題進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)燃燒器風(fēng)壓與火檢喪失的重大相關(guān)性，并實施了針對性措施與優(yōu)化，效果顯著。

1 典型事例

（1）2016年5月8日，7號機組負(fù)荷300 MW。7A/7E/7F制粉系統(tǒng)運行。12:41:23，7E燃燒器因火檢喪失跳閘，2 s后7F燃燒器因火檢喪失跳閘，RB（輔機故障減負(fù)荷）動作，機組切到TF（汽輪機跟蹤）方式，負(fù)荷快速減到253 MW。汽輪機調(diào)門控制門前主汽壓力逐漸全開。投A，B，E，F(xiàn)共4層大油槍穩(wěn)燃。

（2）2016年 8月8日，8號機組負(fù)荷 659.93 MW，8A送風(fēng)機電流110 A。12:57:05，8A送風(fēng)機電流突降至39 A，爐膛負(fù)壓突降，8A/8B/8C磨煤機相繼火焰失去跳閘，機組RB保護(hù)動作。

（3）2016年9月4日23:00，機組AGC（自動控制發(fā)電）方式，負(fù)荷480 MW左右，制粉系統(tǒng)8A/8B/8C/8D/8F運行。9月5日00:02，F(xiàn)層油槍F1/F2/F4/F5和制粉系統(tǒng)F1/F2/F4/F6火檢失去跳閘。

（4）2016年 11月11日，7號機組 AGC狀態(tài)下，制粉系統(tǒng)7A/7B/7C/7E/7F運行，機組減負(fù)荷過程中，運行人員停7號E制粉系統(tǒng)，隨后7B磨煤機跳閘，首出火檢喪失。11月12日00:18，負(fù)荷293 MW，7F磨煤機跳閘，首出為火檢喪失。

（5）2017年1月24日，7號機組接令停機。9:55，機組負(fù)荷193 MW，7A磨煤機跳閘，首出火檢喪失。10:04:08，機組負(fù)荷125 MW，7F磨煤機跳閘，首出火檢喪失。

2 原因分析

2.1 燃燒系統(tǒng)

2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及布置

該機組采用前后墻對沖燃燒方式，配有開式環(huán)形大風(fēng)箱，系統(tǒng)配置24只AireJet燃燒器、12只DRB-4Z型燃燒器，分3層布置在鍋爐的前后墻上。其布置如圖1所示。

圖1 燃燒器位置分布

2.1.2 燃燒系統(tǒng)風(fēng)箱及燃燒器

燃燒系統(tǒng)風(fēng)箱包含燃燒器風(fēng)箱和OFA噴口風(fēng)箱，燃燒器分為 AireJet燃燒器和DRB-4Z燃燒器，其中DRB-4Z燃燒器兼有微油點火及穩(wěn)燃功能，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由上可知，若要保證著火及燃燒的穩(wěn)定性，進(jìn)入2種燃燒器內(nèi)部的二次風(fēng)都需得到合理配置，所以大風(fēng)箱內(nèi)各層風(fēng)壓，尤其是燃燒器風(fēng)壓的合理性是保證火焰穩(wěn)定可靠燃燒的重要前提。

2.2 火檢系統(tǒng)

該機組采用LOS（外窺式火檢），適用于前后墻對沖式燃燒鍋爐和“W”火焰燃燒鍋爐。其在燃燒器上的內(nèi)部開孔布置如圖3所示。

圖2 DRB-4Z燃燒器

圖3 火檢在燃燒器的內(nèi)部開孔布置

根據(jù)火檢就地的安裝及布局可知：

（1）測量角度基本固定，因此火焰的穩(wěn)定性及著火的位置都會對其檢測造成影響。

（2）外窺式火檢的探頭與觀火開孔中間段易受風(fēng)箱內(nèi)環(huán)境影響，從而造成火焰檢測減弱。

2.3 綜合分析

機組自投產(chǎn)以來，燃燒器風(fēng)箱壓力始終偏低，在爐膛負(fù)壓穩(wěn)定的情況下，燃燒器風(fēng)箱壓力（尤其是下層）經(jīng)常長時間運行在0 kPa。而各次火檢失去事件有一個顯著特點，即燃燒器風(fēng)箱壓力很低，基本約在0 kPa。燃燒器下層風(fēng)箱對應(yīng)A，F(xiàn)磨煤機，上層對應(yīng)B，C，D，E磨煤機。

3 應(yīng)對措施

3.1 火檢系統(tǒng)

（1）梳理火檢柜內(nèi)卡件的設(shè)置參數(shù)，將火檢失火延時統(tǒng)一設(shè)置為2 s。各煤層火檢跳磨的邏輯由六取三失火改為六取四失火跳閘，延時仍為3 s，加上卡件失火延時2 s，共5 s延時。

（2）風(fēng)箱內(nèi)增加密封預(yù)埋管，與既有的預(yù)埋管焊接（延伸至葉片處），使火焰檢測通路與風(fēng)箱完全隔離。

（3）將火檢機柜風(fēng)扇與火檢卡件的電源獨立配置。

（4）將F層的F1，F(xiàn)3，F(xiàn)5煤檢由外窺式改成了光纖型，即內(nèi)窺式。

（5）整治火檢柜接線及接地，避免接線及干擾問題。

3.2 提高燃燒器風(fēng)箱壓力

機組前后墻分別布置上下層二次風(fēng)及燃盡風(fēng)擋板，在優(yōu)化之前，上下層二次風(fēng)擋板基本處于全開位置，對燃盡風(fēng)擋板的控制也未細(xì)化。二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒風(fēng)門在優(yōu)化前無自動邏輯，在運行過程中基本處于同一個開度。

3.2.1 二次風(fēng)上下層擋板控制優(yōu)化

（1）二次風(fēng)箱上下二次風(fēng)擋板設(shè)置最低開度為50%，以保證運行過程中風(fēng)箱內(nèi)最低壓力。

（2）二次風(fēng)箱上下層二次風(fēng)擋板控制優(yōu)化為與制粉臺數(shù)及煤量對應(yīng)的控制方式，這樣可視具體煤層運行情況進(jìn)行風(fēng)壓配置。其控制方式如圖4所示（此處只給出下層風(fēng)門控制圖）。

圖4 下層二次風(fēng)擋板控制優(yōu)化

3.2.2 降低燃盡風(fēng)擋板開度

在滿足NOX控制的前提下，采用與負(fù)荷對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系降低燃盡風(fēng)擋板開度，以提高燃燒器風(fēng)箱壓力，控制函數(shù)見表1。

3.2.3 提高二次風(fēng)量占比

調(diào)整磨煤機入口風(fēng)量函數(shù)，適當(dāng)降低一次風(fēng)量，以提高二次風(fēng)量在總風(fēng)量中的占比，如圖5所示。

3.2.4 二次風(fēng)套筒風(fēng)門控制優(yōu)化

根據(jù)各層制粉的具體運行情況優(yōu)化二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒風(fēng)門控制，以保證各燃燒器之間的均衡配風(fēng)。控制函數(shù)見表2。

表1 燃盡風(fēng)擋板控制函數(shù)

圖5 磨煤機入口風(fēng)量曲線

表2 套筒風(fēng)擋板控制函數(shù)

4 優(yōu)化后的效果

實施以上措施后，燃燒器二次風(fēng)壓得到了提高，有效保證了燃燒的穩(wěn)定性，在低負(fù)荷和負(fù)荷變化期間基本杜絕了風(fēng)壓長時間保持0 kPa的現(xiàn)象，其風(fēng)箱壓力及各風(fēng)門擋板開度變化等情況如圖6、圖7所示。自優(yōu)化措施實施以來未出現(xiàn)因火檢異常消失導(dǎo)致磨煤機停運的現(xiàn)象，大大提高了機組運行安全性。

圖6 機組低負(fù)荷期間曲線

圖7 機組負(fù)荷變化期間曲線

5 結(jié)語

對于類似該機組這種具有開式環(huán)形大風(fēng)箱前后墻對沖布置、正壓直吹配備AireJet和DRB-4Z型燃燒器的燃燒系統(tǒng)，其火檢喪失問題除了對其火檢本身進(jìn)行排查外，還應(yīng)對燃燒器風(fēng)壓等運行因素引起足夠重視，抓住要因有效應(yīng)對，實施優(yōu)化措施，從而使問題得到徹底解決。