鍋爐甲醇點(diǎn)火儀控系統(tǒng)改造淺析

麥俊華，王圖欽

(陜西長青能源化工有限公司，陜西寶雞 721405)

鍋爐使用柴油點(diǎn)火燃燒時會釋放出大量的黑煙造成大氣污染。隨著國家對環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，鍋爐使用柴油點(diǎn)火的方式已逐漸被淘汰，使用天然氣、甲醇等清潔能源點(diǎn)火逐漸成為趨勢。儀控系統(tǒng)是甲醇點(diǎn)火改造的關(guān)鍵因素之一，筆者針對陜西長青能源化工有限公司(簡稱長青能源)自備電廠3臺180 t/h煤粉鍋爐甲醇點(diǎn)火儀控系統(tǒng)的改造及安裝調(diào)試過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡要介紹，為類似新建及改建工程提供思路和參考。

1 甲醇點(diǎn)火系統(tǒng)改造要求

長青能源自備電廠共有3臺鍋爐，每臺鍋爐的四角由原來的柴油點(diǎn)火改為甲醇點(diǎn)火，同時對3臺鍋爐中1、2號爐的1、3號角進(jìn)行了雜醇油的摻燒改造，通過加裝三通閥實(shí)現(xiàn)甲醇和雜醇油的切換(就地儀表盤和遠(yuǎn)程集散控制系統(tǒng)(DCS)均可控制)。在鍋爐投用煤粉正常運(yùn)行時，如發(fā)現(xiàn)工況異常(如磨煤機(jī)故障等)，操作人員可以在DCS畫面上點(diǎn)擊“穩(wěn)燃快投”按鈕開啟順控投用甲醇槍以穩(wěn)定工況。

甲醇燃料來自公司甲醇罐區(qū)。增加2臺甲醇泵，采用在每臺鍋爐爐前回流的方式，各臺鍋爐采用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)回流量，控制爐前壓力，滿足甲醇點(diǎn)火要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。將所有改造后的控制點(diǎn)信號引入DCS，甲醇點(diǎn)火系統(tǒng)由DCS控制，現(xiàn)場可以手動操作，也可以切換到控制室DCS操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動點(diǎn)火，報(bào)警信號通過DCS在畫面上顯示。通過DCS控制單個角閥點(diǎn)火動作，并能在DCS畫面上顯示被控閥的開關(guān)及運(yùn)行狀態(tài)。高能點(diǎn)火槍與甲醇槍均配有氣動式推進(jìn)裝置，可以自動伸縮，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)火功能。甲醇槍控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)就地及遠(yuǎn)程控制。甲醇泵、雜醇油泵能夠在DCS畫面上遠(yuǎn)程停止。

2 甲醇點(diǎn)火系統(tǒng)改造內(nèi)容

此次改造廢除了安裝在電廠鍋爐旁的原柴油貯罐及柴油管線，對舊管線上原有的壓力開關(guān)、流量計(jì)、壓力表等儀表進(jìn)行了拆除，對鍋爐本體上原有的柴油槍、紅外火焰檢測器(簡稱火檢)、高能點(diǎn)火器進(jìn)行了拆除，紅外火檢更換為紫外火檢。從甲醇罐區(qū)重新敷設(shè)管道至鍋爐四角點(diǎn)火控制閥組，控制閥組包括甲醇閥、甲醇/雜醇三通切換閥、吹掃閥、空氣霧化閥，每臺鍋爐前甲醇管道上安裝了渦街流量計(jì)，便于甲醇計(jì)量。改造后的儀表測點(diǎn)進(jìn)入原DCS，盡量利用原有DCS卡件通道，本著節(jié)約利舊的原則保留了現(xiàn)場能夠利用的電纜，減少了重新敷設(shè)電纜的工程量。操作站柴油點(diǎn)火畫面按照改造后的工藝流程圖進(jìn)行了組態(tài)畫面的修改，增加了投甲醇允許、點(diǎn)火允許條件畫面，修改了燃料油跳車(OFT)觸發(fā)條件畫面，增加了穩(wěn)燃快投觸發(fā)條件確認(rèn)。現(xiàn)場就地控制箱設(shè)置就地/遠(yuǎn)程切換按鈕，可實(shí)現(xiàn)就地與遠(yuǎn)程切換。就地火檢柜利舊，只更換點(diǎn)火層的4個火檢二次儀表。點(diǎn)火改造后的系統(tǒng)主要由點(diǎn)火槍、主燃燒槍、控制柜、高能點(diǎn)火器、控制閥組、推進(jìn)器等與甲醇點(diǎn)火相關(guān)的設(shè)施構(gòu)成。改造后的帶儀表點(diǎn)工藝流程見圖1。

圖1 改造后的帶儀表點(diǎn)工藝流程圖

3 點(diǎn)火順控及聯(lián)鎖

長青能源動力裝置控制采用杭州和利時自動化有限公司的DCS,甲醇點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)有滅火保護(hù)，當(dāng)火檢無法檢測到信號或火檢故障時會自動切斷甲醇系統(tǒng)。每支甲醇槍配1套甲醇紫外火檢，用來監(jiān)視每一個甲醇火焰。當(dāng)1層燃燒器火檢中有3 個輸出無火信號時，系統(tǒng)輸出層火焰喪失報(bào)警信號。鍋爐點(diǎn)火失敗時15 s聯(lián)鎖關(guān)閉甲醇槍前甲醇閥，進(jìn)行空氣吹掃后方可重新投入(空氣吹掃時間為30 s，爐膛吹掃5 min后進(jìn)行下一次點(diǎn)火，通風(fēng)量不能小于額定風(fēng)量的30%)。

3.1 投甲醇允許條件

(1)主燃料跳閘(MFT)、OFT復(fù)位。

(2)火檢冷卻風(fēng)(任1臺火檢冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號)正常。

(3)點(diǎn)火甲醇總閥全開。

(4)爐前甲醇壓力正常(>0.5 MPa)。

(5)所投角控制柜在遠(yuǎn)程位置。

(6)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號正常。

(7)三通閥在甲醇位。

3.2 點(diǎn)火允許條件

(1)點(diǎn)火柜電源正常。

(2)所投甲醇閥全關(guān)。

(3)投甲醇允許。

3.3 甲醇燃燒器順控邏輯

3.4 甲醇燃燒器順控點(diǎn)火失敗邏輯

3.5 穩(wěn)燃快投順控邏輯

3.6 點(diǎn)火完成順控邏輯

3.7 OFT跳閘條件

(1)MFT(甲醇總閥或爐前進(jìn)甲醇閥關(guān)、磨煤機(jī)全停延時5 s)作為MFT跳閘觸發(fā)條件之一。

(2)手動OFT。

(3)甲醇壓力低于0.3 MPa。

(4)點(diǎn)火甲醇總閥故障。

4 儀表安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

電廠鍋爐使用柴油點(diǎn)火通常沒有防爆區(qū)域劃分的要求，但改造成甲醇點(diǎn)火后，在劃定的防爆區(qū)域內(nèi)所使用的儀表均采用本安型或隔爆型儀表。此次改造依據(jù)安全管理規(guī)范[1-4]在鍋爐四角的點(diǎn)火區(qū)域各新增了1臺成都安可信電子股份有限公司的有毒可燃?xì)怏w報(bào)警儀，三線制信號接入控制室原MSA8020/8010型氣體報(bào)警儀控制器，信號能夠在MSA框架表控制面板上正確顯示并報(bào)警，信號同時送至公司消防系統(tǒng)監(jiān)視，也可以進(jìn)入DCS由操作人員監(jiān)控，此次改造同時驗(yàn)證了MSA二次儀表的兼容性。

爐前用作投甲醇允許(爐前壓力正常大于0.5 MPa)壓力開關(guān)的安裝位置在設(shè)計(jì)時一定要安裝在單臺爐的甲醇總閥前才能起到作用；除安裝有遠(yuǎn)傳壓力變送器外同時還要考慮安裝就地壓力表，就地控制時操作人員能夠就近觀察壓力變化；渦街流量計(jì)安裝時注意前后直管段長度，以免造成測量不準(zhǔn)，選型時注意前后連接尺寸變徑節(jié)流不能影響甲醇槍的噴射效果。

由于長青能源鍋爐爐膛對角距離較近，點(diǎn)火層對角火檢安裝位置與對面點(diǎn)火槍、甲醇槍的安裝位置一定要錯開，如果能夠適當(dāng)調(diào)整角度則更好，否則點(diǎn)火燃燒時極易出現(xiàn)偷窺對角火焰信號的情況；火檢的強(qiáng)度閾值和頻率閾值的選擇要恰當(dāng)，才能正確判斷開關(guān)量信號。

由于甲醇槍、點(diǎn)火槍及控制閥組所需的儀表氣源壓力不同，儀表氣源應(yīng)各自配備單獨(dú)的過濾器減壓閥。

5 結(jié)語

與柴油點(diǎn)火相比，甲醇點(diǎn)火改造后自動化程度有所提高，順控的投用大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，增加的各種投用允許條件和安全聯(lián)鎖保護(hù)為鍋爐的正常運(yùn)行提供了安全保障，尤其是穩(wěn)燃快投順控的投用為快速穩(wěn)定工況爭取了時間，減少了外購柴油量，節(jié)約了資金。鍋爐甲醇點(diǎn)火改造使長青能源的環(huán)保工作提升到了一個新的高度。