磨煤机气温燃烧控制

合肥二电厂的制粉系统采用的是双进双出钢球磨正压直吹式系统，在投入商业运营后的实际运行中，磨煤机的启停对锅炉的燃烧和汽温扰动很大，特别是#3磨煤机启停时最下层的F层、E层粉投入时，锅炉极易发生超温现象，汽压波动也很大。本文从燃烧、汽温调节系统的特性和运行控制角度，探讨#3磨煤机启停时的优化调节方案和防止汽温汽压振荡的运行措施

一、系统配置和特性

1.制粉系统主要技术参数

1）磨煤机

型号：SVEDALA12''''6''''''''×18''''0''''''''（3.81×5.96m）

型式：双进双出钢球磨

煤粉细度：200目75%通过≈R90=18.5%

转速：17.2rpm

出口温度：70℃

长度：5496mm

内径：3810mm

出力：6437T/H㎜

钢球装载量：68885T

钢球尺寸：Ф50/Ф40/Ф25mm

各种钢球比例：27.7/31.3/9.9T

燃用煤种:淮南花家湖烟煤Wy=7.52%Ay=31.61%Vr=30.29%Cy=48.47%Qyd=20171kJ/kg

数量：3台/炉

生产厂家：美国SVEDALA公司

电动机

功率：1100kw

电压：6000V

转速：1000rpm

减速箱输出功率:221RPM

减速箱减速比:4.437:1

油系统

流量:0.45G/MIN高压

15G/MIN低压

电加热器功率:30KW

电器电压:380V

顶轴油泵电机型号:112M-6

顶轴油泵电机功率:2.2KW

低压油泵电机型号:112M-6

低压油泵电机功率:2.2KW

密封风机

型号:TBA/100-22

空气流量:7280M3/H

空气压力:1.078KPA

电机功率:15KW

转速:2920RPM

电压:380V

数量:1台/磨

2）给煤机

型号:GM--BSC21-26

型式:耐压电子称重计量式

最大出力:100T/H

工作出力:5-75T/H

数量:2台/磨

生产厂家:沈阳华电电站设备公司

粗粉分离器

型式:百叶窗离心分离

分离器直径:2743MM

数量:2台/磨

(2)主要运行参数

进磨最大一次风量:123450KG/H

磨最大静压损失:5.6KPA

磨最大一次风压:4.2KPA

进口允许最高风温:400℃

磨最小负荷:30T/H单侧运行

30T/H双侧运行

密封空气总量:5100KG/H

磨煤单耗:14.97KWH/T煤(设计煤种)

2.制粉系统主要流程和工作原理

合肥二电厂350MW机组每台锅炉配置3套SVEDALA公司生产的双进双出钢球磨煤机,正压直吹式制粉系统。每套制粉系统包括1台双进双出钢球磨煤机，2台给煤机，2台粗粉分离器，1台密封风机，共用的一次风系统，8个煤粉燃烧器（每层4个），以及相配套的风门档板、煤粉管道等。

二只双曲线型原煤斗中的原煤经过入口电动门，进入两台电子称重式给煤机，再经过电动闸板门送出。取自冷、热一次风母管经调整后作为磨煤机的一次风，分别与两台给煤机出口的原煤混合，并在原煤的下落过程中完成其干燥功能。在磨煤机两端料斗的煤侧斜坡处依其惯性将原煤落入磨筒体内进行研磨。其外取自冷、热一次风母管经调整后，使风温一定（有最小流量限制）作为磨煤机的旁路风，在低负荷情况下保证一定量的一次风通过粗粉分离器和煤粉管道，在启动和停运过程中通过DCS程序控制在燃烧器停止工作时对分离器、煤粉管道进行吹扫。每根煤粉管道（在分离器出口挡板后）通过电动闸板门取自冷一次风母管作为吹扫风，在磨煤机停运后或启动前对煤粉管道进行吹扫。（如图）

在一次风的作用下，经磨煤机研磨后的煤粉由磨煤机两端料斗的粉侧管道送至粗粉分离器经折向门进行一次分离，在进入煤粉出口管道之前进行二次分离。合格的煤粉经过分离器出口隔绝板门，风粉混合物由一次风管道送入燃烧器在炉膛燃烧，较粗的煤粉则落入分离器内侧锥体，经锁气器将一定数量的煤粉送回磨煤机内再次研磨。

磨煤机筒体内装有不同尺寸的钢球，当筒体旋转时，原煤通过钢球的撞击和研磨变成煤粉，煤粉通过一次风带入分离器进行分离。磨煤机出力只决定通过磨煤机的一次风量的大小。给煤机的控制是依据设定通过磨煤机的一次风量来调节给煤机转速的。

二、#3磨煤机启停时的一级减温水调节特性分析

1.一级减温水调节的原理

一级减温水调节是一串级调节系统，内回路为减温水量的调节，在内回路中考虑到减温器的出口温度不能低于饱和温度，增加了减温器出口温度的饱和温度低限控制（考虑简化这里未标出），外回路控制参数为分隔屏出口汽温HAH31CT001，设定值是主蒸汽流量的函数，目前负荷工况为440℃，用二级减温器进口温度HAH42CT002作为前馈信号和设定值的修正信号，在42CT002大于540℃时能自动降低温度设定值，最大能降低18℃。

2.#3磨煤机启停阶段减温水调节特性分析

1）#3磨煤机启停过程中容易造成二级减温器进口温度超温，在启停试验中通过对各温度点参数变化情况并与#3磨煤机启停各阶段作了对比分析

A、磨煤机停运中双端切单端时对二级减温器进口温度影响很大，分隔屏出口温度并未上升但是二级减温器进口温度仍然快速的上升，此时调节作用主要依靠的是42CT002的前馈信号，在分隔屏的温度快速下降后，几分钟后减温器进口温度开始下降，此时前馈作用开始消减而此时分隔屏后温度降低较多，减温水调节阀开始关闭。

B、磨煤机粉管吹扫中分隔屏温度和减温器进口温度先后开始上升，随后主要跟随前馈作用调节温度，成一缓慢振荡过程，但二级减温器进口温度基本上在530℃左右，分隔屏温度基本上在440℃左右，此时调门开度一般40%左右，减温水流量一般在25T/H，温度变化不大。

C、磨煤机的停磨吹扫阶段，风中含粉量降低，主汽压力开始下降，此时减温水阀持续的开大，但减温水量增加不多，温度极难控制，在磨煤机6分钟吹扫结束停运后，主汽压力本身是个下降过程，另两台磨煤机的快速增加燃料极易造成汽压超调，汽机调门关小后由于主汽流量减少而燃料量增加，造成二级减温器进口超温，主要超温情况即发生在此阶段，二级减温器进口温度超温值也最高，有时过热器出口温度也超温报警增加运行处理难度。

D、磨煤机启动阶段单出运行时扰动最大，此时如果温度已经较高，减温水量增幅有限，一般需要进行手动干预。

2）调节特性分析：

A、沿蒸汽流向布置的分隔屏出口温度和二级减温器进口温度的反应变化趋势有3分钟左右的惯性延迟，也就是说在分隔屏温度开始下降3分钟后二级减温器进口温度达到高点开始下降，调节参数整定中要充分考虑这一惯性延迟作用，避免在分隔屏温度下降时即关闭调门而造成二级减温器进口温度超温。一级减温器出口温度基本变化不大，一般不会低于饱和温度限制要求。

B、减温水调节阀开度在50%左右就达到28T/H左右流量，调节裕量不足，因此在温度调节初始阶段就要加大喷水量将温度控制在较低值，二级减温器进口温度大于540℃，再进行磨煤机切换操作就很容易超温。

总体上讲，一级减温器的汽温调节表现特征主要是惯性大，调节响应慢，减温水作为调节手段受减温水与汽压压差低影响，减温水裕量较低，低负荷段蒸汽流量低，受燃烧工况、主汽压力和调门变化扰动影响大。

3.调节参数优化上的考虑

目前阶段整体的一级减温器温度控制能够满足运行调节要求，只是在个别工况下控制较差，因此两个主要调节器参数可保持不变，而针对超温点42CT002的调节应加强。

1）温度参数惯性延迟较大约3分钟，在考虑延迟时间上，在分隔屏后温度开始下降后，外回路调节器输出也减少，而二级减温器进口温度持续上升且温度绝对变化量小，此时要尽量保持调节阀的开度，而调节器的前馈参数中温度前馈和燃料量扰动前馈信号特点是先微分后积分的特性，所以在这一阶段应加强积分作用继续保持调节阀开度。

2）2CT002温度限值在540℃，而温度报警值在546℃，变化6℃对于汽温量程600℃来说只相当于1%（实际运算中放大到3%可以降低温度定值至422℃），但温度一旦上升到540℃该限制器起作用时往往温度已较难控制，所以可以考虑将540℃降低到530℃左右，虽然从温度限值上也只能降18℃但是可以调节器更早的对二级减温器进口温度变化作出响应（这与运行人员在启停磨煤机前习惯将一级减温器温度设定值设到430℃的道理是一样的），使汽温能够始终维持在较低值，防止在温度报警后调节裕量不足而超温。

3）#3磨煤机停运阶段的6分钟吹扫中，随吹扫时间越长，风中含粉量越低，而#1、#2磨煤机增加的风量含粉量较多，在汽压降低两台磨煤机加风量阶段，#3磨停运的风量再增加到另外两台磨中会造成超调。在磨煤机启动阶段离合器合上后，磨煤机的燃料风量是经过一个45秒积分环节处理的，这样可以降低在磨煤机刚刚运行阶段风中含粉量低却将其计算入锅炉总燃料量时对燃烧工况的影响。目前，我们停运磨煤机都使用“BALANCE”方式，此种方式下一台磨降低的风量就会增加到其他磨煤机，可以考虑停磨时对于停运磨的风量增加积分处理，减少两台运行磨的风量增加值。

三、#3磨煤机的启停试验和控制效果分析

1、#1炉#3磨煤机停运试验：

1）试验目的：

观察#3磨煤机以最快速度停运下来所需要的时间及停运过程中对锅炉燃烧及汽温的影响。

2）停运操作：

A、#1炉#3磨煤机停运前操作：将#1炉分割屏过热器出口温度控制由“外设”切为“内设”，温度设定值由440℃降为430℃，燃烧器摆角由45%降到60%。辅助风挡板控制及汽温控制全部投“自动”，#3磨煤机给煤量控制投“外设”，不设偏置，按照修改后的风/煤比曲线控制。

B、#1炉#3磨煤机停运操作：14时0分，运行人员将#3磨煤机一次风量控制切为“内设”，设定一次风量为10.1m3/s。待一次风量实际值达到10.1m3/s时，手动设定#3磨煤机一次风量为9.4m3/s开始进行“双出”切换为“单出”操作。待切换工作完成，实际一次风量达到9.4m3/s左右时，不对A层粉管进行吹扫，直接将一次风量设到6.0m3/s，待实际一次风量达到6.0m3/s左右时，立即启动#3磨煤机单端停运功能组。14时15分，#3磨煤机在给煤机全停6分钟后自动停运。整个停运时间耗时约15分钟。#3磨煤机“双出”切为“单出”时，#1、#2磨煤机一次风量由11.5m3/s上升到12.7m3/s左右，单端停运结束时#1、#2磨煤机一次风量上升到了17.5m3/s，并稳定在17.5m3/s左右。#3磨煤机停运结束，锅炉燃烧比较稳定时对B层粉管进行了吹扫。

3）停运过程对锅炉汽温、汽压的影响：

停运过程中，主汽温变化范围：A0HAH51/52CT900从539℃/539℃开始变化，最低为533.49℃/527.93℃，最高为543.75℃/540.82℃。再热汽温测点A0HAJ11/12CT001/003温度由522.65℃、525.58℃/508.30℃、511.81℃开始变化，最低为508.88℃、510.64℃/492.18℃、494.82℃（“双出”切为“单出”），最高为532.32℃、535.84℃/508.59℃、512.69℃（单端停运后）。锅炉二级减温器进口温度A0HAH41/42CT002变化范围：从528.22℃/531℃开始变化，最低为518℃/514℃，最高为535.6℃/545.5℃。汽压由13.467MPa变化到13.818MPa（“双出”切为“单出”），然后稳定在13.467MPa左右。整个停运过程中，机组负荷未变，除了对#3磨煤机进行停运操作外，运行人员未进行任何燃烧、汽温调整。

2、#1炉#3磨煤机启动试验：

1）试验目的：

观察#3磨煤机从开始启动到正常运行时所需要的时间及启动过程对锅炉燃烧及汽温的影响。

2）启动操作：

A、#1炉#3磨煤机启动前，#1炉分割屏过热器出口温度控制仍然维持在“内设”，温度设定值为430℃，燃烧器摆角维持在60%。辅助风挡板控制及汽温控制全部投“自动”。

B、启动操作：15时06分，运行人员启动#3磨煤机单端启动功能组，磨煤机离合器啮合后，#1、#2磨煤机一次风量由17.6m3/s降到了13.1m3/s。当磨后温度达到65℃，两台给煤机正常给煤时，将磨煤机给煤投“外设”，然后将一次风量设到10.0m3/s，开始对A层粉管进行吹扫。15时26分，为了尽快建立磨煤机内的煤位，要求运行人员设置了3T/H的给煤偏置（时间还可以提前）。15时28分开始进行“切双”操作（功能组启动），操作过程中，#1、#2磨煤机一次风量由13.1m3/s上升到了14.3m3/s，待#3磨煤机“切双”操作完成、燃烧稳定后，三台磨煤机的一次风量稳定在12.2m3/s左右。整个启动过程大约耗时26分钟。

3）启动过程对锅炉汽温、汽压的影响：

启动过程中，主汽温变化范围：A0HAH51/52CT900从539℃/539℃开始变化，最低为530℃/530℃，最高为540℃/539℃。再热汽温测点A0HAJ11/12CT001/003温度由527.93℃、530.85℃/506.83℃、509.76℃开始变化，#3磨煤机离合器啮合后，温度降为512.81℃、514.45℃/502.73℃、505.07℃，“切双”过程中，温度升为536.71℃、539.35℃/512.69℃、516.50℃，#3磨煤机启动完成后，温度稳定在517℃、519℃/495℃、498℃。锅炉二级减温器进口温度A0HAH41/42CT002变化范围：从528.22℃/523.24℃开始变化，#3磨煤机通风时变化到532.32℃/506℃，#3磨煤机离合器啮合时变化到518.26℃/516.50℃，#3磨煤机“切双”时变化到535.54℃/529.10℃。汽压由13.467MPa变化到13.057MPa（“单出”切为“双出”），然后稳定在13.467MPa左右。启动过程中机组负荷未变，除了对#3磨煤机进行启动操作外，运行人员未进行任何燃烧、汽温调整。

3、效果分析

机组正常运行时，高、低负荷工况下#3磨煤机对应的煤粉燃烧器火检一直很稳定，证明煤粉气流着火情况良好。在启停试验过程中，运行人员未对锅炉燃烧及汽温调整进行过干预，锅炉主、再热汽温的变化幅度、幅值都在允许的范围内。而以前启停#3磨煤机，虽然运行人员采取了一系列措施，比如说先将#3磨煤机给煤量设置-10T/H以上的偏置；预先将燃烧器摆角下摆；将#1炉分割屏过热器出口温度控制由“外设”切为“内设”，温度设定值由440℃降为430℃；设置#2磨煤机一次风量负偏置，降低#2磨煤机出力；手动开大过、再热器减温水调整阀；手动调整燃尽风挡板开度；手动开大汽机调门；手动关小启停磨煤机对应的周界风挡板；手动降低锅炉送风量；在“双出”、“单出”相互切换时、磨煤机刚启动或刚停运时投油以控制汽温等等，能采取的调温措施都采取了，往往还经常发生汽压与设定值偏差过大引起机组级控制自动跳闸，机组负荷大幅度变化，锅炉二级减温器进口温度及再热汽温超温等现象。在另一次#2炉#3磨煤机启停和#1炉#3磨煤机启停时，运行人员都是完全凭经验操作，虽然都进行了很多燃烧、汽温调整（如上所述），但汽温变化幅度及汽压变化幅度都超过了本次试验值，#1炉#3磨煤机启动时，锅炉二级减温器进口温度A0HAH42CT002瞬间更是达到了557.65℃。而当班的操作人员应该说运行经验是很丰富的。所以说，启停#3磨煤机时，为了防止汽温超温，光凭运行人员的经验是不够的，必须从根本原因着手，如改变磨煤机风/煤比曲线、优化制粉系统控制系统等。

四、#3磨煤机启停时保证汽压汽温稳定的运行措施

针对#3磨启停时经常发生汽温汽压控制失稳的现象,除了优化磨煤机功能组和汽温控制逻辑外，在日常的运行操作中，应根据系统的调节特性，掌握好参数调节的提前量，根据经验，可以参照以下措施进行：

1、将火嘴摆角放至50~60%，后屏进口汽温设定值由440℃手动设定为430℃，再热器出口汽温由546℃手动设定为535℃，等到汽温达到设定值并稳定后再停#3磨。

停运#3磨时负荷一般在200mw~240mw，这时三台磨的一次风量一般在11.5~14m3/s,如果这时进行“双出”切“单出”操作，由于#3磨工况发生变化带粉量大增汽压、负荷上升较快，这会造成a:机组级控制会自动降低#1、2磨的出力,#1、2磨一次风量很快到10.2m3/s（下限）而没有下调余量，b:同时由于负荷上升，汽机控制器（机组投BFC控制方式）会关小调门以保持负荷稳定，这更会造成汽温、汽压上升过快。所以在停#3磨前应将#3磨一次风量手动慢慢设定为10.5m3/s后再多扣#3磨给煤量，为了保持汽压、负荷稳定，炉控制器就会把#1、2磨风量慢慢加高，在#1、2磨一次风量加至18~19m3/s并稳定运行10~15分钟后，再进行#3磨的“双出”切为“单出”的操作，这样即可降低#3磨的料位减少#3磨的带粉量又可以保证在#3磨“双出”切为“单出”汽温、汽压上升时使#1、2磨有足够的下调空间，同时#1、2磨对应的是上四层粉管它们的下降可以明显降低汽温。

2、在进行#3磨的“双出”切为“单出”时，不可立即将#3磨设定值从9.5m3/s手动改为6m3/s，因为此时#3磨正带粉造成汽温、汽压上升，如果把#3磨设定值改小，炉基本控制器会自动把#1、2磨一次风量加大以保持炉出力平衡、稳定，由于#1、2磨出粉为上层粉管，而上层粉管出力增大会使汽温上升，这更会使汽温难以控制，所以应该在“双出”切为“单出”后，应调出汽温、汽压曲线仔细观察，在汽温、汽压稳定或有下降趋势时，才可将#3磨设定值改为6m3/s,以减少#3磨带粉量。而且要一定要在汽温、汽压降到规定值后，方可将#3磨设定值改为9m3/s对#3磨非驱动端A层粉管进行吹扫。

3、在#3磨A层粉管吹扫完，汽温、汽压在规定值后，将#3磨风量设定为6m3/s再启动#3磨停功能组，同时应注意检查#1、2磨一次风量是否有下调空间，在进行此项操作初期因#3磨的两台给煤机全停，通风量突增带粉量增大，汽温、汽压会上升很快，但由于经过前期#3磨扣煤运行#3磨料位不高，带粉量不会太大。但应注意检查#1、2磨一次风量一定要有下调富裕量，在#3磨吹扫后期（12分钟）随着#3磨的带粉量减少，大量冷风进入炉膛，汽压、负荷下降很快，为了保持机组汽压、负荷稳定机组级控制器会增加#1、2磨的出力，#1、2磨的一次风量甚至会很快增加到22.5m3/s（上限），同时由于大量冷风从炉底部进入炉膛抬高了火焰中心、烟气量大增这些都会汽温上升加速，所以这之前应该认真观察汽温、汽压变化，当汽温、汽压上升趋势变缓时说明#3磨带粉量已不多，应立即增加#1、2磨给煤量，防止#1、2磨一次风量上升过快过大（速率过快），必要时可以投油助燃，这样可以防止上四层粉管出力猛增现象，同时由于煤粉浓度增大也起到了稳燃作用，在吹扫后期还应手动关闭相对应的A、B层粉管的周界风门，这样可以起到降低火焰中心、降低汽温作用。

总之，在启停#3磨过程中应有提前量，注意启停磨的过程中不同阶段对汽压汽温变化的影响，并注意汽机调门的动作情况，调整不可过猛过大，防止汽温震荡造成超温。