300MW循環流化床鍋爐MFT主保護分析與優化

江朝金

摘? ?要：主燃料跳閘（MFT）是燃煤機組鍋爐的重要主保護，其可靠性對機組的安全穩定運行具有非常重要的意義。本文針對神華福能（福建雁石）發電有限責任公司2×300MW循環流化床機組的MFT主保護配置進行了可靠性分析，發現了其中不合理的設計隱患，并提出了優化的思路，通過對部分保護邏輯進行優化，機組的可靠性得到了較大的提升，對同類型CFB機組的MFT主保護優化具有一定的借鑒作用。

關鍵詞：循環流化床? MFT主保護? 優化? 可靠性提高

中圖分類號：TK223.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0115-02

循環流化床（簡稱CFB）是一種新型的燃燒技術，其在燃燒低熱值煤過程中也能有效控制NOX和SO2的生成和排放，是一種相對清潔的新型燃燒方式。一般大型流化床機組的鍋爐均會設計爐膛安全監視系統（FSSS），該系統可以實時不間斷地監視鍋爐的燃燒工況，當出現可能威脅機組安全運行的緊急工況時，將會觸發鍋爐主保護，即主燃料跳閘（MFT），快速切斷進入爐膛的所有燃料，防止鍋爐發生爆燃或燃炸等不安全事故。

1? 機組概述

神華福能（福建雁石）發電有限責任公司5、6號機組為300MW循環流化床機組，鍋爐采用東方鍋爐廠2×1025t/h，鍋爐型號：DG1025/17.45-II16，為亞臨界參數自然循環單汽包循環流化床鍋爐、單爐膛、一次中間再熱、汽冷式旋風分離器、露天布置，固態排渣、受熱面采用全懸吊方式，爐架為雙排柱鋼結構，鍋爐前墻布置8臺無煙煤給煤機和2臺煙煤給煤機，不帶外置床的循環流化床鍋爐。燃油方面，鍋爐采用床上點火和床下點火相結合的啟動方式，床下布置有4只風道燃燒器，床上布置有4只啟動燃燒器。

2? MFT主保護設計

DCS系統采用北京和利時自動化公司的MACS V系統，共設計有22個站，而FSSS作為DCS系統的一個子系統，FSSS配置在DCS系統的10號站，采用1對控制器共3面機柜，包括DCS邏輯控制主柜、邏輯控制擴展柜及MFT跳閘柜。其主要功能包括鍋爐主保護邏輯配置、燃油控制、燃油泄漏試驗、燃油跳閘（OFT）邏輯配置、MFT復位、MFT軟/硬回路跳閘保護等功能。

主燃料路閘共有3套保護回路，分別為DCS系統MFT保護回路、MFT繼電器A柜保護回路、MFT繼電器B柜保護回路，其中DCS系統MFT保護回路為軟保護，MFT繼電器A柜和B柜保護回路為硬保護，這三套保護回路可獨立動作但又有關聯，任何一套保護動作均能準確觸發MFT動作，確保主燃料及時切除。

2.1 保護邏輯

MFT主保護邏輯配置如下：當投入MFT主保護聯鎖時，若發生下列條件之一，鍋爐MFT主保護將動作，并在“FSSS監視畫面”給出相關報警及跳閘首出，隨后發出一系列相關的聯鎖動作。

（1）手動MFT;（2）汽機跳閘：鍋爐負荷>30%或“高壓旁路不可用”的情況下，出現“汽機跳閘（自動主汽門關閉）”，MFT;（3）所有高壓流化風機全停;（4）所有引風機全停;（5）所有一次風機全停;（6）所有二次風機全停;（7）爐膛壓力高二值+2.5kPa，延時5s（壓力開關三取二）;（8）爐膛壓力低二值-2.5kPa，延時5s（壓力開關三取二）;（9）汽包水位高于+190mm，延時5s：（四取三）;（10）汽包水位低于-370mm，延時5s：（四取三） ;（11）上、下層平均床溫（分六個區，然后六個區取或）≥990℃延時120s;（12）總風量低于25%;（13）高壓風機出口母管壓力低于30KPa，延時5min;（14）熱一次風流量過低≤8.8萬Nm3/h，延時100s，（四取三）;（15）FSSS直流電源失去;（16）FSSS交流電源失去。

2.2 復位條件

當滿足以下兩個條件之一時，操作員可發出MFT復位指令，將MFT動作首出進行復位，以便進行再次投入燃料系統，迅速恢復鍋爐燃燒工況。

（1）爐膛吹掃完成（FPPURCP）;（2）下列熱態啟動條件滿足（與關系）：①所有給煤機停運;②所有點火進油速斷閥關閉;③總風量大于25% ;④床溫大于650℃。

3? 保護邏輯的實現與優化

3.1 “FSSS交流電源失去MFT”保護

根據該機組鍋爐主保護設計原則，如圖1～3，“FSSS交流電源失去MFT”保護共有3條回路，第一路和第二路：通過MFT繼電器1YJ和2YJ分別監視10號站的兩路交流總空開K1和K2，當K1和K2同時失去時，1YJ和2YJ的輸出回路輸出兩路開關量信號，一路給MFT繼電器A柜，一路給MFT繼電器B柜去使MFT動作，即硬保護回路動作。第三路：通過監視10站A列和B列的SM900電源模塊工作情況，當A列任意一塊SM900電源模塊異常則報“10號站號24VDC機籠A路電源報警”（信號由TRUE變為FALSE），當B列任意一塊SM900電源模塊異常則報“10號站號24VDC機籠B路電源報警”（信號由TRUE變為FALSE），正常時這兩個信號均為TRUE。這兩個報警信號分別接至10號站同一模塊（2號模塊第14和第15通道），作為“FSSS交流電源失去MFT”軟邏輯保護條件，同時為FALSE時觸發MFT保護動作，即軟保護動作。

按照以上設計，對該項保護進行以下試驗會發現如下情形：

（1） DCS上解除“FSSS交流電源失去MFT”保護聯鎖和斷開MFT繼電器A柜直流電源后，同時斷開10號站K1和K2交流總空開，MFT B柜能使MFT動作正常。

（2）DCS上解除“FSSS交流電源失去MFT”保護聯鎖和斷開MFT繼電器B柜直流電源后，同時斷開10號站K1和K2交流總空開，MFT A柜能使MFT動作正常。

（3）同時斷開MFT繼電器A柜直流電源和MFT繼電器B柜直流電源，DCS上投入“FSSS交流電源失去MFT”保護聯鎖后，同時斷開10號站K1和K2交流總空開，由于MFT主保護邏輯均組態在10號站，所以無法正確動作。

（4）同時斷開MFT A柜直流電源和MFT B柜直流電源，DCS上投入“FSSS交流電源失去MFT”保護聯鎖后，撥出10號站2號模塊，MFT沒有發生誤動作，查系統狀態圖中14和15通道的當前值均顯示“1U”，原因為控制器具有記憶功能，信號保持在模塊撥出前的TRUE狀態，所以MFT沒有發生誤動作。

（5）同時斷開MFT繼電器A柜直流電源和MFT繼電器B柜直流電源，DCS上投入“FSSS交流電源失去MFT”保護聯鎖后，同時撥出10號站A列任意一塊SM900電源模塊和B列任意一塊SM900電源模塊，MFT動作，首出為“FSSS交流電源失去MFT”。這種情況下10號站各模塊和機籠均能夠正常工作，但會造成MFT保護誤動作。

3.2 “FSSS直流電源失去MFT”保護

MFT保護系統中分別在MFT繼電器A柜和B柜涉及直流220VDC電源，這兩套保護的電源分別獨立設置。若這兩路直流電源失去，將分別引起MFT繼電器A柜和B柜的MFT硬保護失效，但此時機組仍然保留有DCS側的MFT軟保護，機組仍然能夠維持正常的監視和保護功能。

為此，將原來“FSSS直流電源失去MFT”保護取消，只作為報警監視用，及時提出運行人員，以避免在FSSS直流電源失去時，導致鍋爐MFT誤動作。

3.3 重要輔機設備停止信號的判斷

重要輔機主要包括引風機、一次風機、二次風機、高壓流化風機等。以A一次風機為例，原設計中風機的停止信號只采用A一次風機分位且無A一次風機合位信號作為風機的停止判斷，這種情況下容易導致信號誤判斷而引起保護誤動。

通過上述方法改造后，大大提高了所有重要輔機設備停止信號判斷的可靠性。

4? 結語

該機組在調試及投入商用期間，曾發生幾次MFT事件，后通過對MFT主保護的各項保護進行逐項分析、討論和優化，最終解決了問題，消除了各項不安全隱患，大大提高了鍋爐MFT主保護的可靠性，為機組的安全穩定運行提供了重要保障，對同類型的循環流化床機組的改造具有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 陸陸.MFT硬回路的可靠性研究[J].技術縱橫，2015（11）：88-92.

[2] 郭琳，魏靜.火電廠鍋爐跳閘硬回路的可靠性分析[J].發電技術，2018（2）：40-42，50.

[3] 辛曉鋼.循環流化床鍋爐主保護設計及可靠性分析 [J].內蒙古電力技術，2011（6）：28-29，32.