关于炉膛负压波动异常的原因和炉膛
负压保护定值进行修改的分析报告
郝继斌
一、锅炉炉膛正负压保护的意义
炉膛正、负压保护是防止机组在运行过程中,发生异常情况,导致炉膛“内爆”、“外爆”现象,而保护锅炉安全的一个重要保护。外爆是由于炉膛内正压过大,超过锅炉水冷壁或烟风道结构强度,造成炉膛或烟风道撕裂、外鼓损坏的事故;内爆是由于炉膛负压过大,造成炉膛或烟风道被大气压力压瘪的损坏事故锅炉正压大是炉膛爆燃的前馈信号,锅炉负压大是锅炉灭火的前馈信号,因此正确判断炉膛内部的压力变化,并作出相应的、超前的保护联锁动作,使机组安全地停运,对避免造成炉膛损坏事故起着积极重要的作用。因此我们必须认真分析炉膛负压波动异常的原因,并正确、合理的设定炉膛正、负压保护定值。
二、炉膛负压增大的原因分析
㈠、炉膛负压向负的方向增大的原因主要有以下几方面:
1、断煤或入炉煤质变差,燃烧强度减弱;
2、炉膛局部或整体灭火,炉膛内负压增大;
3、引风机风量增大或送风机﹙一、二次风机﹚风量减少;
4、循环流化床返料瞬间中断;
5、风机调速指令与液偶现场实际不一致;
6、风机液偶调速或风门执行机构故障,未发指令而瞬时现场自行调整开度;
7、压力变送器零点漂移、受潮、进水或其他故障;
8、循环流化床炉床结焦。
㈡、炉膛负压向正的方向增大的原因主要有以下几方面:
1、锅炉灭火未能及时发现,仍有燃料送入炉膛而造成爆燃,俗称“放炮”;
2、发生炉膛灭火,用“爆燃法”点燃;
3、锅炉虽未灭火,但燃烧不稳,投入油枪助燃而造成较大正压波动;
4、引风机故障或挡板关闭,送风机仍在运行,造成炉膛产生较大的正压;
5、大块掉焦,造成较大的正压;
6、尾部受热面积灰严重;
7、锅炉发生泄露、爆管;
8、压力变送器零点漂移、或冬季保温不良,冻结。
㈢、我公司炉膛负压波动情况分析:
1、炉膛负压波动异常时间:7月30日、8月10日和8月15日,其中8月10日和15日均下雨,应考虑气温、气压、雷电、湿度等因素影响。
2、炉膛负压异常波动的特点:①、炉膛压力左和炉膛压力右波动较大,波动幅度接近或超过保护定值,而炉膛压力右未见明显变化;②、炉膛压力左和炉膛压力中随风量的调整未见有明显变化,而炉膛压力右随风量的调整而有变化明显;③、锅炉烟气含氧量、排烟温度未随负压升高而升高,而在正常范围内波动;④、炉膛负压有较大波动时锅炉给煤、风量未做调整,床 温、床压、主汽压力、主汽温度均属正常范围,未见明显波动;⑤、返料风量和电流、返料温度均稳定、正常。
3、炉膛负压异常波动原因的初步判断:
①、综合以上原因分析,初步判断炉膛压力左和炉膛压力右波动异常时,炉内燃烧工况正常,显示的炉膛负压与实际炉膛负压应该存在较大的偏离。
②、炉膛压力左和炉膛压力右波动异常达到或超过保护定值,应与炉膛负压监测系统或风机液偶调速装置出现异常或故障有较大关系。
4、炉膛负压波动异常的处理措施:
①、及时适当增加一次风量或减少引风量,观察负压波动情况;②、彻底清扫负压取样管,形成定期清扫制度;③、对负压监测变送器进行一次校验,做好校验记录;④、炉膛压力右变送器和炉膛压力左或炉膛压力中变送器中的其中一只进行调换,进行对比、观察、判断;⑤、检查风机液偶装置有无故障,在计划或临故修时进行解体检查、维护;⑥、总结经验,做好事故预想,必要时经及时请示后,可解除因炉膛负压超限而触发的MFT跳闸保护;⑦、应进一步拓展异常分析思路,总结、摸索其规律。
三、我公司#1、#2和#3锅炉炉膛负压保护动作定值修改分析
㈠、我公司原#1、#2循环流化床锅炉无炉膛负压保护定值设定,#3煤粉炉炉膛原正、负压保护定值的设定如下:
1、 炉膛负压保护动作测量值为:三取二
2、 炉膛压力高高限: +3000Pa
3、 炉膛压力低低限: -1800Pa
4、炉膛负压保护动作延时: 3s
㈡、我公司目前#1、#2循环流化床锅炉和#3煤粉炉炉膛正、负压保护定值的设定值相同,具体如下:
1、炉膛负压保护动作测量值为:三取二
2、炉膛压力高高限: +800Pa
3、炉膛压力低低限: -800Pa
4、炉膛负压保护动作延时: 15s
㈢、同类型锅炉的设计和使用单位对于炉膛负压保护定值设定的调研:
1、山东华祥热电厂: 煤粉炉: 炉膛压力高高限:+1500Pa;炉膛压力低低限:-1500Pa。 循环流化床锅炉:未设定。
2、冠县恒润热电厂: 循环流化床锅炉:未设定。
3、高唐时风热电厂: 循环流化床锅炉:未设定。
4、阳谷森泉热电: 循环流化床锅炉:未设定。
5、阳谷祥光热电: 循环流化床锅炉:未设定。
6、临清运河热电厂: 循环流化床锅炉:未设定。
7、青岛燃气热电厂: 循环流化床锅炉:未设定。
8、聊城华能热电厂: 煤粉炉: 炉膛压力高高限:+1500Pa;炉膛压力低低限:-1500Pa
9、茌平信发热电厂: 煤粉炉: 炉膛压力高高限:+1500Pa;炉膛压力低低限:-1500Pa
10、东阿华通热电厂: 煤粉炉: 炉膛压力高高限:+1200Pa;炉膛压力低低限:-1200Pa
11、济南锅炉厂: 煤粉炉: 炉膛压力高高限:+2500Pa;炉膛压力低低限:-2500Pa
循环流化床锅炉同煤粉炉。
12、无锡华光锅炉厂: 煤粉炉:炉膛压力高高限: +1500Pa;炉膛压力低低限:-1000Pa
循环流化床:炉膛压力高高限:+2500Pa;炉膛压力低低限:-2500Pa
㈣、国家及行业关于炉膛负压保护定值的有关规定
1、《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程》规定:炉膛瞬时承受压力不小于-8.7KPa~+8.7KPa。
2、《电力锅炉监察规程修订说明》写明:“动作值应通过试验确定,作为试运行阶段的初
始值,动作值可取+1.5kPa和-0.75kPa。”
3、《防止电力生产重大事故的25项重点要求实施细则》规定:炉膛压力高、低保护定值的
确定应综合考虑炉膛防爆能力和锅炉正常燃烧要求。
㈤、我公司#1、#2和#3锅炉炉膛负压保护动作定值拟修改计划:
综合上述分析,煤粉锅炉对于膛负压保护的要求较为严格,而循环流化床锅炉因其燃烧
系统和燃烧机理与煤粉炉不同,对炉膛负压保护的要求相对较低,经调查同容量的锅炉90%
以上的循环流化床锅炉均未设定炉膛负压触发MFT动作的定值,负压如有升高时,及时进行
人工调整。为避免保护动作而不适当的扩大定值的做法是不不可取的,但定值设定不合理、
太小造成不必要的频繁动作也是应该避免的,因此在确保锅炉安全的前提下,为防止由于短
时的锅炉燃烧工况不稳定,并在瞬间可以恢复正常,或其他因素引起的误动,引起炉膛负压
保护超过设定值而触发MFT动作,导致停炉,结合对于#1锅炉近期3次炉膛负压波动的原
因分析,拟将#1、#2和#3锅炉炉膛负压的保护动作定值修做如下修改:
1、 #1、#2和#3锅炉炉膛负压保护动作测量值均为: 三取二
2、 #1、#2和#3锅炉设定炉膛负压报警值高、低限分别为: +800 Pa -800Pa
3、 #1、#2锅炉炉膛压力高高限和低低限﹙跳闸值)分别为: +1500Pa -1500Pa
4、 #3锅炉炉膛压力高高限和低低限﹙跳闸值)分别为: +1200Pa -1200Pa
5、 #1、#2和#3锅炉炉膛负压保护动作延时均为: 3s
以上原因分析和炉膛负压保护动作定值拟修改计划旨在为解决生产异常问题提供一种思路
和方法,希望大家作为参考并对以上问题继续展开积极讨论,以寻求更为科学的解释和解决措施。
第二篇:炉膛负压 讲义
炉膛负压 讲义
当锅炉运行,机组负荷发生改变时,锅炉进入炉膛的总燃料量和一次风量、二次风量将相应发生改变,那么燃料在炉膛中燃烧产生的烟气也将随之改变。为了保证锅炉炉膛内的正常负压,必须对引风量进行相应的调节。因为当炉膛内负压过低,势必使炉膛、烟道系统的漏风量进一步加大,不仅燃烧损失增加,而且可能造成燃烧不稳、燃烧恶化而使锅炉灭火,还有可能引起过热器温度升高、增加受热面及引风机叶面的磨损;如果炉膛内负压过高,炉膛内的火焰和高温烟气就会向外喷泄,影响锅炉的安全运行。所以锅炉炉膛负压调节系统就是维持炉膛压力在一定允许范围内,保证锅炉燃料能稳定燃烧。
定电公司的炉膛负压调节控制采用调整引风机入口动叶的位置,从而使引风量和送风量相适应,以维持炉膛负压等于设定值。
该机及炉膛负压控制系统为前馈一反馈调节系统,工作原理如图所示。
炉膛负压偏差信号的形成
炉膛负压测量直径通过OM操作窗口,由运行人员设定。
炉膛负压测量值径由模块M2、M3、M4和M5组成的滤波后与炉膛负压给定值比较得到其偏差信号。
这里炉膛负压测量取三个测点,选中值作为实测值,如果一个信号故障,则取其它一值或平均值;若两个信号故障则取唯一的一个好信号;如三个信号故障则系统切手动。1号炉是三个单独得高二值、三个单独得低二值压力开关,高低三值开关各一个,保护由压力开关3取2实现,2号炉由于压力开关不可靠等原因,目前由三个炉膛负压变送器判断高低值开关量3取2实现炉膛压力保护。炉膛压力高二值2000Pa,高三值2500Pa,炉膛压力低二值-1500Pa,低三值-2000Pa,二值动作锅炉MFT,三值动作连跳引风机。
前馈信号
由为了在变负荷过程中,避免炉膛压力的大幅度波动,本系统引入了总风量信号的微分(M13模块)径大值和小值限幅后的前馈信号。这样就可以在送风量信号变化时,及时调整引凤量,使炉膛压力不变或尽量少变。
当发生MFT (即主燃料跳闸)时,可通过对微分器M13的设定来取消总风量信号对控制回路的前馈调节作用。
补偿回路
于炉膛内的燃烧过程是一个急剧变化的化学过程,炉膛负压一值处于快速波动状态,如果仅利用上面讲到的前馈信号和炉膛负压偏差信号作控制信号送到PI调节器入口,则会使引风机动叶调整处于不断振动状态。为消除这一不利因素,在控制回路中增加了一个补偿回路,该补偿回路模块M9、M10、M11、M12等组成。
补偿调节作用的强度,根据补偿回路入口的信号△p(即炉膛负压偏差信号与前馈信号之和)大小不同有以下三种情况:
1 当负压信号较小时,可能是由于烟气造成的负压波动,这时通过模块M11 、M12,将较小的补偿调节作用电价垒加到负压偏差通道。
2 当负压信号偏大时,可能是由于正常负荷变动引起炉膛负压大幅度变化,则通过模块M9、M10、M11、M12的共同作用,有效地增加了调节偏差,使整个回路的调节作用增强,从而能快速消除偏差。
当负压偏差信号变化范围较小时,补偿回路不起作用 。
由以上三部分,即炉膛负压偏差,总风量微分的前馈信号和补偿调节作用组成了引风机控制回路的输入信号。但控制回路的开环增益随引凤机的投自动台数额而变化,本系统利用
模拟开关M14和现速器M15自动调整由此引起的开环增益的变化,当两台引风机均投运且处于自动控制方式时,自动调整系数为0.7;当只有一台引风机为自动运动状态时,自动调整系数为1。这样就可以使自动控制的稳定性不受引风机投自动台数的影响。
双引风机出力平衡电路
当两台引风机均投运且处于自动控制方式时,有模块M16、M17、M18、等组成的平衡电路;将两个引风机入口动叶调节回路的反馈偏差以想反方向送入PI调节器的入口,从而使两台引风机的入口动叶开度保持一致,实现出力同步。
当有一台引风机停运或处于手动时,平衡电路的作用将被切除。
超驰信号
超驰信号是为了在发生MFT时,保护炉膛,避免炉膛压力急剧变化而加入的一个控制信号。
我们可以用以下式表示炉膛内参数之间的关系:
PV=RMT
式中:P——炉膛绝对压力
V——炉膛容积
R——炉膛内烟气质量
T——炉膛烟气温度
由于炉膛容积V是一个常数,烟气常数R也可以认为是一个常数,因此可知,炉膛压力P与炉膛内烟气质量M和烟气温度T成正比。
当发生MFT时,由于炉膛内烟气和温度突然降低,则导致炉膛压力急剧下降。为了避免这种危险发生,在引风机动叶调节回路PI调节器出口反方向加入了一个超驰信号。
在正常运行过程中(即MFT没有发生)模拟开关M1和M2均切至上侧,侧M1的输出为锅炉总风量信号,此信号经函数运算后,送入模拟开关M2的下侧入口,此时,模拟开关M2输出为0,微分器不起作用,故超驰信号为0。
当发生MFT时,由脉冲模块M3发出一个60秒的脉冲信号。该信号发出后,模拟开关M1和M2同时切至下侧,M1保持切换瞬间的总风量信号,M2将函数模块y=f(x)的输出送入微分器,此时微分器正常工作,故其输出相当大,经模块M5限幅后,作为超驰信号与PI调节器的出口信号相减,使引风机动叶开度暂时关小,从而使进入炉膛的风量大于引出炉膛的风量,这种流入/流出风量的不平衡可缓解炉膛负压的急剧下降,随后微分器的输出逐渐减小(因为微分器是实际微分特性,即TS/(1+TS)为其传递函数),则超驰信号逐步减小,是引风机动叶开度在逐渐开大。
当发生MFT持续60秒后,脉冲器的输出又恢复到0信号,此时超驰信号又回到0,靠引风机入口动叶控制回路使动叶开度调整到相应位置,维持炉膛压力等于给定值。
控制系统跟踪
若以下条件均满足,炉膛负压控制系统处于跟踪状态
引风机A没有运行或引风机A动叶节距手动控制
引风机B没有运行或引风机B动叶节距手动控制
其逻辑控制回路通过模块M6、M 7、和M 8使炉膛压力偏差为0;前馈信号切除,故将PI调节器入口置0 ,为再切回自动状态做好了无打扰切换的准备。同时PI调节器的输出应跟踪相应侧引风机入口动叶开度的阀位反馈信号。