锅炉二次风量突变为“零”的原因分析及系统优化研究

程孝峰 徐西俊 孙亚伟

摘  要：在电厂锅炉运行中，为了保证锅炉的安全，必须投入锅炉主燃料跳闸保护（MFT），主燃料跳闸保护根据需要设置跳闸保护项目，锅炉运行过程中，运行参数一旦超过设定值就会引起锅炉机组跳闸，停止锅炉的运行，以保证锅炉设备的安全。然而实际情况是，有些扰动导致的参数的瞬间突变状况即使达到保护值也不会影响机组的安全运行！其中，总风量小于30%就是符合上述情况的一种保护，并且是锅炉MFT的重要保护之一。总风量的绝大多数是二次风量，二次风量测量的准确性对于锅炉安全稳定运行有重大意义。本文就是找到机组运行过程中二次风量会异常突变为“零”的原因，分析并提出相关改进措施进行系统优化，确保锅炉总风量瞬时小于30%控制系统保护不动作，在设定时间内风量恢复到正常值之前保证锅炉正常运行，使控制判断逻辑更加合理和智能。

关键词：二次风量突变  MFT  炉膛压力  优化

中图分类号：TK223                            文献标识码：A                文章编号：1674-098X（2020）07（b）-0065-03

Abstract： In the operation of power plant boiler， in order to ensure the safety of the boiler， the main fuel trip protection （MFT） must be input， the main fuel trip protection according to the need to set up trip protection project， boiler operation process， operating parameters exceed the set value will cause the boiler unit trip， stop the operation of the boiler， in order to ensure the safety of boiler equipment. However， the actual situation is that the sudden change of parameters caused by some disturbances will not affect the safe operation of the unit even if it reaches the protection value！ Among them， the total air flow less than 30% is in line with the above situation， and is one of the important protections of boiler MFT. The accuracy of secondary air flow measurement is of great significance for the safe and stable operation of boilers. This text is to find out the reason why the secondary air volume will mutate abnormally to zero in the unit operation process， analyze and put forward relevant improvement measures to optimize the system， ensure that the total air volume of the boiler is less than 30% instantaneously， ensure that the control system protection does not act， ensure the normal operation of the boiler before the air volume is restored to normal value within the set time， and make the control judgment logic more reasonable and intelligent.

Key Words： Secondary air; Mutation ;MFT; Furnace pressure; Optimization

总风量小于30%是锅炉MFT的重要保护之一，占绝大多数的二次风量测量的准确性对于锅炉安全稳定运行有重大意义[1]。因此，及时有效分析机组运行时二次风量异常突变原因，提出相关优化改进措施，保证即使二次风量突变为“零”时，锅炉总风量小于30%保护也不动作，大大提高了机组的经济性。

2018年1月22日，某厂某机组在停运B磨煤机时，发生磨煤机爆燃现象。在磨煤机爆燃前风量差压在50Pa左右，由于B磨煤机停运时爆燃，在22时21分36秒时，炉膛负压变大，风量差压三个测点均突变为零，约两秒后，差压开始逐渐恢复直至正常，由于对该厂已经根据本文的研究进行了风量小于30%保护优化，增加了5s延时，没有触发锅炉MFT动作，避免了机组跳闸恶性事故的发生。

1  二次风量异常突变为零的原因

管道风量由风道差压、风道静压和风道温度通过计算公式计算得出，风道静压对风道差压的测量起至关重要的作用，静压直接影响差压负压侧测量，而二次风道和炉膛相连，炉膛压力影响着风道静压，风道风量测量装置差压一般在40～200Pa左右，差壓非常小，炉膛压力波动较大时会严重影响风道风量测量装置差压的测量。

通过进一步分析发现，下述现象均会导致二次风量突变现象的发生。

1.1 测量装置本身引起的差压异常突变为“零”

二次风是通过空预器后再进风量测量装置，二次风含尘量较高[2]，正常情况下不会发生同时掉落异物的现象。可当锅炉负荷变化剧烈、送风管道压力扰动过大时，就可能存在附着物同时脱落的情况，一旦时序吻合就会导致风量突降到“零”的现象。

1.2 锅炉工况的变化

锅炉吹灰、掉焦、局部燃烧不稳、二次燃烧等会导致进入炉膛内的二次风量随炉膛压力的波动而产生较大的波动，二次风量变化引起炉膛热负荷变化进一步加剧炉膛负压的变化，造成风道差压异常突变为“零”。

1.3 一次风机动叶或变频控制回路设计不合理

炉膛负压的波动所引起引风机动叶调节，会使一次风机的动叶或变频跟随一起调节，造成一次风机调节和引风机调节相耦合，造成炉膛压力控制振荡并发散，甚至向下突变为“零”。

1.4 炉膛负压自动调节系统在大扰动情况下调节品质不佳

锅炉引风机和送风机自动调节匹配不好，引风机自动调节回路中，采用总风量信号作为炉膛压力调节前馈[3]，当扰动来自锅炉炉膛内部压力变化时，总风量的测量信号将发生相应的变化，此时总风量前馈在回路中将引起引风机自动调节回路中起反作用，尽管这个前馈回路的作用很小，但在大扰动的情况下，也会加剧炉膛压力调节振荡，炉膛压力影响风道静压造成风道差压异常突变为“零”。

2  改进措施

（1）对二次风压力、燃烧器系统进行调整，提高二次风母管压力，可降低锅炉内工况变化对炉膛压力的影响，进一步实现二次风调节控制策略的改进。

（2）对炉膛压力调节和一次风压力控制回路进行重新整定，取得更加合理的给定值。

（3）对炉膛压力调节前馈回路进行优化，送风投自动一般对风量进行了滤波处理，滤波本身就是一种数据传递延时，应将炉膛压力调节前馈中风量引用滤波前的风量信号。在送风自动调节和引风机自动调节中，保证引风调节速度大于送风调节速度，以提高炉膛压力调节系统的抗干扰能力。

（4）对一次风机动叶控制策略进行改进，将由原被调量由一次风压力改为一次风压/炉膛压力。

（5）对锅炉总风量参数进行修正，并增加总风量低于30%锅炉MFT动作保护加5～10s的延时[4]。

3  逻辑优化后的验证试验

模拟三个二次风流量均为“好质量点”工况。在就地用三个信号源加信号，仿真流量高低值，查看总风量高低MFT信号能否发出[5];模拟风量保护有两个“好质量点”的工况。将其中任一个流量信号线断开，用另外两个点仿真二次风流量的高低值，查看MFT信号能否发出。再依次将另外两个流量信号线断开，做同样的现场仿真模拟实验;模拟二次风流量有一个“好质量点”的工况。将其中任两个流量信号线断开，用另外一个点仿真流量的高低值，查看MFT信号能否发出。再依次将对另外的两点做同样的仿真模拟实验。

经过验证试验，该优化完全满足各项既定要求。

4  结语

运行经验表明，不同的锅炉可以根据需要灵活设置保护项目甚至创新保护项目[6]。本文所述内容就是对保护项目的一种创新！把总风量控制逻辑单独拿出来进行了优化和验证，使系统全面落实了25项反措有关保护逻辑的要求，同时消除了导致参数突变为“零”的瞬时扰动问题，实现风量保护逻辑准确、快速、稳定和具有一定选择性的动作，保证了机组安全、可靠和稳定运行。

参考文献

[1] 李春.锅炉一、二次风风量测量装置安装技术研究及应用[J].河南电力技术，2017（3）：7-8，13.

[2] 劉瑞媚，刘玉坤，王智化，等.垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟[J].浙江大学学报（工学版），2017，51（3）：500-507.

[3] 曹瑞，田亮.基于最小均方自适应滤波器的火电机组炉膛压力信号的滤波方法[J].电力设备管理，2019（10）：96-98.

[4] 武平丽.仪表选用及DCS组态[M].北京化学工业出版社，2018.

[5] 郭俊，史民科，郭俊林，等.循环流化床锅炉机组风机性能实时在线监测仪表开发[J].热力发电，2020，49（5）：146-151.

[6] 宜清正.超超临界机组MFT保护设置及可靠性分析[J].设备管理与维修，2017（14）：61-64.