火電廠鍋爐延時點火保護設計優化

段彩麗

（國家能源集團國神集團技術研究院，陜西西安 710075）

0 引言

依據DL/T 1091—2018《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規程》5.6.1.p）條規定，延時點火是MFT（Master Fuel Trip，總燃料跳閘）的一項必備保護。MFT 復位后，5～30 min 內爐膛仍未有任一油燃燒器投運，延時點火保護動作，觸發MFT[1]。鍋爐點火前、點火失敗和MFT 動作后，都必須進行爐膛吹掃，以清除爐膛內積聚的燃料與空氣混合物，這是防止爐膛爆燃的最有效方法。延時點火保護主要是防止有燃油泄漏和燃料泄漏進入鍋爐[2-4]，時間較長、積聚較多，一旦點火容易爆燃。如果延時點火保護設置不合理[5-7]，有可能引起鍋爐主保護誤動，導致鍋爐滅火。

1 保護誤動典型事件

1.1 機組概況

某廠裝機為4×660 MW 煤粉爐火電空冷機組，各臺爐均配置2 臺一次風機、2 臺二次風機、2 臺引風機、6 臺磨煤機，并采用A、B 雙層等離子點火模式。分散控制系統（DCS）采用Ovation控制系統。

1.2 事件前工況

2019 年3 月1 日13:57，3#機組負荷275 MW，B、C、D 磨煤機運行，主汽壓力11.59 MPa，主汽溫561 ℃，再熱汽壓力1.89 MPa，再熱汽溫535 ℃，總燃料量233 t/h，鍋爐總風量1239 t/h，氧量5.76%，給水流量777 t/h。

1.3 事件發生過程

3 月1 日13:59:17，3#鍋爐磨煤機B/C/D 煤層投運信號消失，“延時點火”保護動作，觸發MFT，汽輪機跳閘，發電機解列；17:35，查明原因后機組啟動；17:50，點火成功；03 月02 日02:02，按調度令與系統并網。

1.4 事件原因查找

查看鍋爐主保護首出記錄、時間順序記錄（SOE）及事件記錄，發現無任何保護首出記錄，進一步在信息系統（SIS）中查看回放時，發現鍋爐主保護首出為“延時點火保護”。如圖1 所示，查看趨勢圖，發現磨煤機B/C 有煤層投運信號在13:58:47 開始不穩定，30 s 后“磨煤機D、B、C 有煤層投運信號”先后消失，造成“有煤層投運信號取非”和“無等離子運行”條件均滿足。查看邏輯圖發現，運行期間MFT 復位信號為常“1”，延時點火保護邏輯如圖2 所示。經進一步分析原因如下：

圖1 “磨煤機D、B、C 有煤層投運信號”先后消失

圖2 原“延時點火保護”邏輯

（1）直接原因：鍋爐“延時點火”保護邏輯設置不合理，機組正常運行期間該保護仍會起作用，在機組低負荷運行期間，燃燒不穩定工況下，導致“延時點火保護”誤動作，觸發MFT。

（2）間接原因：機組低負荷運行，鍋爐燃燒不穩定，火焰監測信號不穩定，磨煤機B/C/D 有煤層投運信號全部消失，且“有煤層投運信號取非”和“無等離子運行”條件全部滿足，“延時點火”保護動作，觸發MFT。

1.5 原“延時點火保護”邏輯分析

如原“延時點火保護”邏輯圖所示，MFT 復位信號延時2 s，再和“有煤層投運取非、等離子無弧2/4”相與，形成“延時點火保護”。“延時點火保護”的“有煤層投運”邏輯為A、B、C、D、E、F 層每一層投運，各層投運條件為（以A 層為例）：A1 煤火檢有火、A2 煤火檢有火、A3 煤火檢有火、A4 煤火檢有火四取三。同時，目前4 臺機組延時點火保護信號觸發即復位，造成歷史數據無記錄，首出不能記憶顯示。

存在問題：①運行中，無煤層投運信號誤發時，會造成保護誤動；②首出無顯示和記錄。“延時點火保護”動作后立即被MFT 復位，導致首出不能正常顯示。

2 保護優化設計

將延時點火保護優化為：MFT 復位發3～5 s 脈沖[8]，經RS觸發器復位/位置觸發器記憶，延時xxx 秒（一般選擇2～3 s），再和“有煤層投運取非、等離子無弧2/4”相與，形成延時點火保護。RS 觸發器的復位端用延時xxx 秒延時塊的輸出延時（畫面鍋爐主保護首出底色顯示時間，可選擇60～120 s）或爐膛吹掃啟動（發脈沖）復位。優化后的邏輯圖如圖3 所示。

圖3 優化后的“延時點火保護”邏輯

圖3 中的RS 觸發器后的第1 個延時塊，用于設置MFT 復位后的延時時間，即在此延時時間內爐膛仍未有任一油燃燒器投運，“延時點火保護”動作，觸發MFT。復位端采用延時保護觸發后再延時一定時間復位復位，用于避免“延時點火保護”動作后立即被MFT 復位，導致首出不能正常顯示；同時，由于MFT復位信號加了脈沖信號再RS 觸發器記憶，延時保護動作后延時一定時間復位為“0”，避免機組運行期間延時點火保護誤動作。用“爐膛吹掃啟動脈沖信號復位RS 觸發器”進一步保證在爐膛吹掃時延時點火保護重新正常投入。

3 結論

經過優化后的鍋爐延時點火保護設計合理，解決了機組運行期間該項保護存在誤動和首出無法正常顯示的問題，大大提高了該項保護投入的可靠性和機組主保護的投入率。保證了機組安全可靠運行。