燃油锅炉控制特点浅谈

[摘 要]论述燃油锅炉的主要控制方式，供同行参考。

[关键词]燃油；控制

中图分类号：F126.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0313-02

[Abstract]Description of the control for oil fuel burning boiler， make a reference to peers.

[Key words]Oil fuel； Control.

1、锅炉系统简介

某工程安装2台高参数汽包锅炉，自然循环，单炉膛，前墙布置2层重油燃烧器，每层4支，微正压。

锅炉主要参数如下：

主蒸汽压力，温度，流量参数与汽轮机允许参数

过热蒸汽：连续蒸发量 420t/h

蒸汽压力 9.8MPa（g）

蒸汽温度 540℃

给水温度 231℃

锅炉主要系统

烟风系统：送风机2台，密封风机2台，空气预热器1台，火检风机2台。

燃烧系统：炉前布置重油枪8支，分上下两层，每层各4只油枪。油枪厂家为：Hamworthy Combustion Engineering Ltd。采用二次点火方式，即先点燃天然气枪，天然气枪点燃重油枪。

汽水系统：配备2台100%容量电动给水泵，2台泵互为备用。

吹灰系统：配备24台常规吹灰器。吹灰系统由DCS系统控制。

重油供给由的重油泵房实现。重油泵房的控制由PLC实现，但PLC可与DCS通信，相关参数可上传到DCS系统。

2、主要控制方式及分析：

2.1锅炉主保护：

锅炉主保护有以下具体条款：

1）两台送风机均停；

2）汽包水位高高；

3）汽包水位低低；

4）炉膛压力高高；

5）丧失全部火焰；

6）丧失全部燃料；

7）汽轮机跳闸；

8）供油母管压力低低（小于5.5bar）；

9）锅炉风量低低；

10）火检冷却风压力低低；

11）手动MFT；

12）空气预热器停；

13）燃油供应母管压力高；

14）燃油母管油温低低；

15）雾化蒸汽压力低低；

16）风油比低于9.35。

其中第8条燃油压力低低的说明：设计院原始定值为4bar，后来根据现场Hamworthy厂家人员建议以及考虑到油枪燃烧要求改为5.5bar。

第9条锅炉风量低低，原始设计低于总风量25%-30%，大约为：95-114Km3，该逻辑的原始设置为典型的燃煤炉逻辑对于燃油炉并不适合，由于近几年燃油炉比较少见，缺乏相应的调试经验，在点火初期按照常规配风调整燃烧，燃烧效果很不理想。后来打开人孔炉内检查，发现水冷壁上有大量的未充分燃烧的粘滞重油，花费大量的人力进行清理。经过和Hamworthy厂家代表进行分析认为风量过大是原因之一。

现场调试中煤粉锅炉比较多，所以根据《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程》，绝大多数MFT动作条件中都有“总风量小于等于25%-30%”这一条，对于纯燃油炉从防爆的角度来说应该可以没有这一条，具体配风应从燃烧的角度考虑。

在现场调整过程中，一度将总风量控制在十几千立方左右，解决了火焰刷墙问题，但后来经过炉膛内检查，燃油燃烧不充分的现象任然存在，且由于风量过低，大量的燃烬物积存在尾部烟道。

为了解决这个问题，确定增加最低风量保护，但定值确定在85 Km3，通过调整燃油温度及燃油压力，达到了点火和低负荷状态下火焰刷墙及燃烧不充分的问题，且燃烬物能够带到烟囱。

第13条燃油供应母管压力高是指在小于或者等于两根枪的情况下，为了保证充分燃烧，避免火焰刷墙，不得使母管油压高于6.5bar。该条逻辑也是在现场通过反复调整得到的结果，属于新增逻辑。

因此，对于燃油炉的MFT保护条件与燃煤炉对照，有其独特的地方。从我们调试较多的燃煤炉遵循的《锅炉防爆规程》来说，许多规定并不适合燃油炉。这一点是值得我们注意的地方。

2.2 MCS控制：

MCS中比较特别的是燃油控制以及风量控制，分述如下：

2.2.1燃油控制：

逻辑图如下所示（图1）：

燃油控制是整个燃油炉燃烧控制核心部分，它分为两个部分：燃油压力控制和燃油流量控制。燃油压力和燃油流量的控制均通过调节进油管道上的调节阀开度实现。即，两个控制回路控制同一个调节阀。

燃油压力控制：

在点火初期和低负荷状态下，压力控制模式可以投入。过程值为燃油母管压力信号三取中值，操作员可以进行压力设定以及自动回路的投退。在燃油控制面板的左半部分进行相应的操作，需要指出的是，由逻辑图可以看出，由于两个回路作用在同一个调节机构，只可能有一个M/A站，因此，该调节阀门的手动操作也设置在燃油控制面板的左半部分。

压力模式转换到流量模式的条件：燃油母管压力大于8bar且燃油流量大于7t。

需要指出的是由于增加了回油关断门的自动开关功能，在回油快关阀自动关闭的瞬间，燃油母管压力以及燃油流量必然会都有一个瞬间的上冲过程，如果此时压力超过8bar且流量大于7t会引起控制方式瞬间切换为流量控制方式，显然这种现象对于燃烧的稳定和调节品质都是不利的。因此在压力模式切换到流量模式条件满足后延时3分钟才切换到流量模式。

燃油控制面板如图2.所示：

燃油流量控制：

当上述的燃油压力和燃油流量均达到一定值时，满足流量调节条件，燃油控制进入流量控制模式，在流量模式下燃油流量的设定由负荷控制中心的锅炉主控M/A站进行设定。如果其它条件满足，可以投入锅炉主控自动，实现锅炉燃料的自动控制。

流量模式到压力模式的转换：当减负荷到一定程度，燃油压力和燃油流量任意条件不满足时转入压力控制模式，需要指出的是，由于这种特殊的控制方式，流量模式下由于燃油的M/A站处在自动状态，所以压力设定值的跟踪实现起来非常繁琐，因此现场采取的办法是在流量模式下，在压力控制面板可以预设压力控制值7bar（可以根据运行工况改变），当切换到压力模式时，调节门即以7bar进行压力调节。

通过以上燃油控制模式，基本实现了燃油系统从点火到最高负荷的自动控制。而且通过机组实际带负荷过程检验，调节品质优良。

2.2.2风量控制：除了燃油调节，配风是燃油炉燃烧控制的另一个重要组成部分。风量控制主要有两种控制手段：一是变频器控制电机频率以达到风量控制，即，变频控制；二是通过调节送风机入口挡板开度实现风量控制，但由于设计原因，当风机入口挡板开度较小时，送风机振动增大。因此风量调节主要通过变频控制来实现。

风量控制逻辑图如下（图3.）：

送风及控制采用平衡器模块来控制两台送风机的变频器指令，即平衡器下游挂两个M/A站，以便平衡两个站的输出。有关平衡器的用法可参考有关功能块说明，这里不再赘述。

风量控制回路的过程量为补偿计算后的总风量，风量指令由锅炉主控的指令乘以相应工况下的风油比。为了配合MFT的最低风量低保户，风量指令最小设定为100 Km3，风油比值由厂家提供。应当指出的是：在点火初期由于燃油量很小，此时锅炉主控为手动状态跟踪实际的燃油流量，小的燃油流量下的风油比应配合最小风量指令100 Km3而生成，目的是便于在负荷大于30%时便于风量指令的平滑过渡。各个工况下的风油比见下表1.：

此风油比可以看作是一组基础数据，锅炉运行中如果燃油热值发生波动，可以通过氧量校正回路进行修正，而不必频繁改变风油比的设定。

锅炉负荷大于30%时投入交叉限制。对应风油比分别为：11.3，14.3.

风量指令生成及氧量校正逻辑图（图4.）如下：

通过以下逻辑（图5.）实现加油先加风，减油后减风的功能。具体参数可在实际调试过程中调整。

此外，对于风量跳自动中变频器指令与反馈偏差大应该根据变频器的满指令响应时间进行调整，否则运行中发生大的扰动，如RB时，会引起风量自动跳闸，导致RB正常功能的隔断，影响机组稳定运行。

在30%以下负荷可以人为干预调整过量风，在30%负荷以上，系统会自动将过量风减少为0，而且不允许运行人员调整过量风。

总的来说，在锅炉吹扫后就可以投入风量自动，直至带满负荷。实现了全程风量自动。

3 结论

纯燃油炉在近些年已经很少见，我们的大部分调试人员没有燃油炉调试的经历。通过本次调试过程的总结为我们对燃油炉的调试积累了经验。同时对以后此类型的燃油锅炉的控制提供借鉴。

参考文献：

[1] 新华公司自动逻辑组态说明（MCS DESIGN INSTRUCTION FOR ..Power Station Phase Ⅲ 2*100MW UNIT）

[2]汉莫斯燃烧工程有限公司（HAMWORTHY COMBUSTION ENGINEERING LIMITED）燃烧器说明书

[3] 中南电力设计院热控PI图

[4] 新华控制系统OC 4000 功能块手册。