電廠鍋爐爐膛防爆控制系統(tǒng).doc
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電廠鍋爐爐膛防爆控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)的熱工控制裝置采用分立元件的組裝式儀表,硬件數(shù)量大,系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能不十分完善。隨著大型火電機(jī)組的熱工控制裝置的發(fā)展,控制系統(tǒng)則具有硬件可靠、內(nèi)存容量大、軟件功能強(qiáng)等特點(diǎn),使機(jī)組的自動(dòng)控制功能大大改善,爐膛防爆控制系統(tǒng)也隨之日趨完善。 傳統(tǒng)的爐膛壓力控制系統(tǒng)是一個(gè)簡單的單回路控制系統(tǒng),采用爐膛壓力信號直接控制引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉或?qū)~開度來維持爐膛壓力。近代控制系統(tǒng)則采用送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度代表總風(fēng)量作為前饋信號,爐膛壓力作為主調(diào)信號,控制引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉或?qū)~開度來維持爐膛壓力在期望的設(shè)定值。傳統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對爐膛壓力只起調(diào)節(jié)作用,而沒有保護(hù)功能,當(dāng)爐膛壓力測量值與設(shè)定值偏差較大時(shí),自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)切至手動(dòng)并發(fā)出報(bào)警信號,交運(yùn)行人員手動(dòng)處理。而以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代爐膛壓力控制系統(tǒng)則將運(yùn)行程序、壓力調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖、保護(hù)統(tǒng)一協(xié)調(diào),為設(shè)備提供了可靠的安全保證系統(tǒng)。當(dāng)爐膛壓力出現(xiàn)事故征兆時(shí),控制系統(tǒng)能自動(dòng)采取適當(dāng)措施控制爐膛壓力,防止或減少事故,避免由于運(yùn)行人員操作不及時(shí)而擴(kuò)大事故。 1爐膛爆炸分類及原因分析 爐膛爆炸可分為爐膛外爆及爐膛內(nèi)爆兩種。 1.1爐膛外爆 爐膛外爆的基本起因是,點(diǎn)燃積聚在爐膛或與鍋爐相連的通道或排煙系統(tǒng)的有限空間內(nèi)的可燃混合物。當(dāng)積聚在爐膛內(nèi)的危險(xiǎn)可燃混合物與空氣以一定的比例充分混合,如果火源存在,將導(dǎo)致快速或不可控的燃燒,從而產(chǎn)生巨大的爆炸力,致使?fàn)t膛損壞。 發(fā)生爐膛外爆的因素大多與鍋爐爐膛的運(yùn)行有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)表明,下列情況可能引起爐膛外爆: (1)燃料或空氣或點(diǎn)火源中斷,足以導(dǎo)致瞬間失去火焰時(shí),立即或延時(shí)對爐內(nèi)積聚物點(diǎn)火。 (2)燃料泄漏入停運(yùn)的爐膛,用電火花或其它點(diǎn)火源對爐內(nèi)積聚物點(diǎn)火。 (3)沒有充分吹掃而重復(fù)不成功的點(diǎn)火,導(dǎo)致爆炸混合物的積聚。 (4)部分燃燒器失去火焰或不完全燃燒,將導(dǎo)致燃料和空氣的爆炸混合物在爐內(nèi)積聚。 (5)全爐膛火焰失去,導(dǎo)致燃料和空氣的爆炸混合物積聚在爐內(nèi),未經(jīng)充分吹掃,用電火花或其它點(diǎn)火源對爐內(nèi)積聚物點(diǎn)火。 (6)用過大的風(fēng)量吹掃,引發(fā)可燃物悶燒。 (7)在爐膛內(nèi)條件紊亂或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),可能導(dǎo)致燃料/空氣混合物滅火,當(dāng)重新建立可燃的燃料/空氣比例后,緊接著再著火。那么,由于爐膛紊亂條件下積聚在爐膛內(nèi)或鍋爐其它部位死區(qū)的可燃混合物,在點(diǎn)火時(shí)將產(chǎn)生爆炸。 (8)爐膛爆炸事件大多發(fā)生在鍋爐滅火后,未經(jīng)充分吹掃就重新點(diǎn)火,或鍋爐部分燃燒器滅火或部分燃燒器未完全燃燒所致。 1.2爐膛內(nèi)爆 爐膛內(nèi)爆是指因煙氣側(cè)壓力過低而導(dǎo)致設(shè)備損壞的現(xiàn)象。爐膛外爆常常能引起大家的注意和防范,但是,爐膛內(nèi)爆很容易讓人忽視。 1.2.1爐膛內(nèi)爆的起因 (1)調(diào)節(jié)鍋爐氣體流量的設(shè)備(包括空氣供給、煙氣排除)誤動(dòng)作,導(dǎo)致爐膛承受過大的引風(fēng)壓頭。 (2)因燃料輸入快速減少或MFT,爐內(nèi)氣體溫度和壓力急劇下降。 1.2.2爐膛內(nèi)爆起因分析 (1)人為過失是導(dǎo)致爐膛內(nèi)爆的重要原因之一,一般表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: ①對正確的運(yùn)行程序缺乏認(rèn)識,對安全裝置及設(shè)備使用方法錯(cuò)誤。 ②設(shè)備或其控制特性不便于操作。 ③鍋爐燃燒系統(tǒng)的各種元件及其控制缺乏協(xié)調(diào)一致。 (2)控制功能設(shè)計(jì)不良。 1.3防止鍋爐爆炸的措施 1.3.1設(shè)計(jì)安裝滅火保護(hù)裝置 現(xiàn)代大型火電廠鍋爐均應(yīng)設(shè)滅火裝置(FSSS)。如:爐膛壓力過低或角火焰失去(3臺及以上給煤機(jī)運(yùn)行時(shí),爐膛的任一角的所有燃燒器監(jiān)測不到火焰)或臨界火焰失去(在15s內(nèi),所有投運(yùn)的燃燒器中有50%監(jiān)測不到火焰),或全爐膛火焰失去時(shí),鍋爐MFT動(dòng)作。MFT動(dòng)作后,必須滿足如燃油泄漏試驗(yàn)完成、磨煤機(jī)出口擋板關(guān)閉、磨煤機(jī)熱風(fēng)隔離門關(guān)閉、25%~30%額定空氣流量等防止?fàn)t內(nèi)積聚可燃混合物的吹掃條件,爐膛才開始連續(xù)吹掃5min之后,MFT繼電器才能復(fù)位,鍋爐才允許點(diǎn)火。 1.3.2改善控制功能設(shè)計(jì) 爐膛壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、以及整個(gè)系統(tǒng)元件的功能目標(biāo)及其控制應(yīng)一體化。其基本操作目標(biāo)是: (1)應(yīng)設(shè)立手動(dòng)操作最少的運(yùn)行程序。 (2)所有運(yùn)行程序應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。采用聯(lián)鎖方式,把不適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行程序減至最少。當(dāng)狀況持續(xù)不正確時(shí),應(yīng)中斷運(yùn)行程序。設(shè)立嚴(yán)格執(zhí)行的、必要聯(lián)鎖的吹掃和啟動(dòng)程序是特別重要的。 (3)對采用開啟通風(fēng)點(diǎn)火程序的鍋爐,在所有運(yùn)行期間應(yīng)維持爐膛通風(fēng)量等于或大于爐膛吹掃的空氣容積流量。 2爐膛防爆的保護(hù)、聯(lián)鎖及信號 2.1爐膛高正壓保護(hù)回路 點(diǎn)爐時(shí)爆炸比運(yùn)行中爆炸,對爐膛損壞更加嚴(yán)重,這可以通過下面的熱力學(xué)定律加以說明。設(shè)進(jìn)入爐膛的燃料為B(kg),其發(fā)熱量為Q(kj/kg),爐膛容積為V(m3),爐膛內(nèi)的定容比熱為CV(kj/m3℃),溫升為△T(℃),則可得出下列方程式: BQ=CVV△T 在爆炸的瞬間,假設(shè)爐膛的傳熱過程為定容絕熱過程,根據(jù)熱力學(xué)定律得: P1/P2=T1/T2=T1/(T1+△T) 式中P1、P2——爆炸前、后爐膛壓力 T1、T2——爆炸前、后爐膛溫度 由上述2式可得: P2=P1[1+BQ/CVVT1] 由此可見,爆炸前溫度T1越低,則爆燃后產(chǎn)生的P2越大。在剛開始點(diǎn)爐時(shí),爐膛溫度低,用的燃油發(fā)熱量大,而正常運(yùn)行時(shí)T1較高,燃料發(fā)熱量低,故點(diǎn)火時(shí)爆炸所造成的破壞性較大,有時(shí)甚至造成整個(gè)鍋爐的損壞。點(diǎn)火時(shí)的爆炸俗稱冷態(tài)放炮,運(yùn)行時(shí)的爆炸俗稱熱態(tài)放炮。冷態(tài)放炮大多損壞下部爐膛,熱態(tài)放炮一般損壞爐頂和水平煙道。為了防止?fàn)t膛發(fā)生爆炸事故,爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有爐膛壓力高的控制、聯(lián)鎖和保護(hù)功能。 爐膛壓力出現(xiàn)高正壓,往往是調(diào)節(jié)系統(tǒng)、執(zhí)行器或引風(fēng)機(jī)故障等原因造成的。因此,當(dāng)爐膛壓力過高時(shí),引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制自動(dòng)切至手動(dòng),并限制關(guān)小引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉和禁止開大送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉。當(dāng)爐膛壓力要求值,同時(shí)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度最大時(shí),機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將以10MW/min的速率減負(fù)荷至爐膛壓力正常為止。當(dāng)爐膛壓力要求值或引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉在最大開度時(shí),協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將限制機(jī)組增加負(fù)荷。 2.2爐膛高負(fù)壓保護(hù)回路 當(dāng)爐膛負(fù)壓過低時(shí),應(yīng)采取措施,自動(dòng)防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大,一般采取以下幾種方案: (1)當(dāng)爐膛壓力-500Pa時(shí),引風(fēng)機(jī)控制自動(dòng)切至手動(dòng),并禁止開大引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉和禁止關(guān)小送風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉。 (2)當(dāng)爐膛壓力-150Pa時(shí),爐膛壓力測量信號與給定值(-150Pa)之差經(jīng)負(fù)偏差比例控制器后直接去關(guān)小引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉。 (3)爐膛壓力要求值(-200Pa)或引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉開度在最小時(shí),限制減負(fù)荷。爐膛壓力過低,常常是調(diào)節(jié)系統(tǒng)或執(zhí)行器等故障,導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力過大,所以條件允許的情況下應(yīng)適當(dāng)增加一些負(fù)荷或開大送風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉。2.3爐膛壓力調(diào)節(jié)器采用死區(qū)調(diào)節(jié) 正常的爐膛壓力信號是帶有小幅的噪音干擾信號的,如果直接使用這個(gè)測量信號,將引起引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉頻繁動(dòng)作,不利于機(jī)組安全運(yùn)行。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案是用慣性組件來濾波,這個(gè)方法的缺點(diǎn)是增加了爐膛壓力測量值的反應(yīng)時(shí)間,使調(diào)節(jié)變得不靈敏。新的控制方法取消了慣性手段,用死區(qū)模塊來改善調(diào)節(jié)性能。 當(dāng)爐膛壓力在-30~30Pa范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定,引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉也不動(dòng),只有當(dāng)爐膛壓力測量值超出設(shè)定值30Pa后,調(diào)節(jié)器才改變輸出,調(diào)整爐膛壓力回到設(shè)定值。采用死區(qū)模塊可以提高系統(tǒng)對爐膛壓力的響應(yīng)速度,同時(shí)又防止了引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉頻繁動(dòng)作。 2.4爐膛壓力控制系統(tǒng) 爐膛壓力控制系統(tǒng)見圖1。 (1)爐膛壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)葉開度來維持爐膛壓力在期望的設(shè)定值。 (2)采用3個(gè)爐膛壓力變送器,每個(gè)都有單獨(dú)的壓力探頭,確保了測量信號的獨(dú)立性、可靠性。變送器監(jiān)視系統(tǒng)減少了其中任何一個(gè)壓力變送器故障時(shí)導(dǎo)致爐膛壓力控制系統(tǒng)誤動(dòng)的可能性。 (3)因調(diào)節(jié)系統(tǒng)都具有慣性,為了在變工況過程中維持爐膛壓力穩(wěn)定,采用了代表鍋爐空氣流量的超前調(diào)節(jié)(前饋)信號。該信號可以是一個(gè)燃料信號、鍋爐主控信號或其它合適的指令信號,但不應(yīng)是空氣流量的測量信號。 (4)在引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)站后引入了大的爐膛通風(fēng)誤差的超弛作用或方向模塊化。 (5)鍋爐MFT觸發(fā)前饋?zhàn)饔?,直接作用于引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)站的輸出,使?fàn)t膛壓力漂移最小。 (6)當(dāng)使用軸流風(fēng)機(jī)時(shí),采用上述控制方法可以避免發(fā)生煙氣流量不可控變化的失速情況。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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