循环流化床锅炉CFB控制方案.doc

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 循环流化床锅炉CFB控制方案

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2004-7-214:

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哈尔滨锅炉厂 HG-440/13.7-L.YM 

循环流化床锅炉CFB控制方案

1、工艺系统说明

哈尔滨锅炉厂HG-440/13.7-L.YM循环流化床锅炉CFB结构形式为单汽包、单炉膛、自然循环、一次中间再热、平衡通风、高温绝热分离器、自平衡U型回料阀、风冷钢带式冷渣器，其整体采用钢构架支吊结构，半露天布置。

锅炉机组系统采用单元制设计，运行要求锅炉带基本负荷并可进行负荷调节，以满足不同时期电负荷量的变化要求。

机组配置2×100%容量的电动调速给水泵，并设30%B-MCR启动调节阀，过热蒸汽和再热蒸汽均采用喷水调温方式，其中过热器设有两级喷水减温调节，再热器没有一级微量喷水减温调节，且再热入口设有事故喷水装置。

锅炉物料制备系统采用一级破碎、一级筛分方案，破碎好的给煤由称重式给煤机和刮板给煤机送到锅炉给煤口；石灰石为购买成品石灰石粉，并通过旋转密封阀和输送绞龙等由气力输送到锅炉石灰石给料口。

给煤口设在炉后回料的回料管上，并采取有效的防止热烟气反吹的措施。

此外，在锅炉合适的位置上，还设置有启动床料等入口。

锅炉的燃烧系统分别配备有一次风机、二次风机和引风机等，点火及助燃烧器采取床下+床上的点火方式，共计有2只（床下）风道燃烧器和4只床上启动燃烧器。

暖炉燃烧器燃用0号轻柴油，其油枪采用机械雾化方式，使用蒸汽吹扫，配用高能点火器，点火枪/油枪分别配有伸缩机构，同时6只暖炉燃烧器均配有1只火焰检测器。

由于循环流化床锅炉所具备的特殊运行机理，它与常规的煤粉锅炉相比较，在汽—水侧的控制方式上是基本相同的，但在燃烧侧的控制上却存在着根本的区别，其最大的不同点，就是循环流化床锅炉所特有的对物循环的监测、调节及联销保护。

可以认为循环流化床锅炉的炉膛更类于一个低温的化学反应器，它内部的火焰特征要比常规煤粉炉差得多，因此，它更加注意的是对炉膛内的床温、床压、分离器入/出口温度以及风煤比的监测、调节和联销保护，注意的是对影响物料流化、循环、燃烧及脱硫反应的各股风量的监控，以此来确保建立一个平稳、足够的热物料循环，从而完成锅炉燃烧侧的燃料燃烧、物料平衡以及热量传递过程。

所以哈尔滨锅炉厂440t/h循环流化床锅炉CFB与煤粉炉相比的主要差异在于：

（1）、锅炉燃料安全保护系统（FSS）

（2）、锅炉启动和自动点火系统（BCS）

（3）、风烟和燃烧系统的自动调节

本文是根据循环流化订锅炉的设计特点，提出的一个基本方案，工程实施时还必须结合具体工程，并参阅锅炉设计说明书、锅炉运行说明书以及其它相关的图纸资料，进行详细设计。

2、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）的控制方案

锅炉炉膛安全监控系统是大容量发电锅炉必不可少的保护控制系统，它的主要作用是实现锅炉燃烧系统的有序管理。

当各允许条件满足时，程序控制燃烧器启动和停止以及保持燃烧器稳定运行。

当允许条件不满足时，执行预先设计的保护逻辑，对锅炉实施必要的保护性措施，以确保人员、设备的安全，这些保护措施包括迅速降负荷、停炉及停炉后炉膛内的吹扫等。

2.1、锅炉燃烧器概述

2.1.1、暖炉燃烧器概述

由于循环流化床锅炉的炉膛密相区和旋风分离器等多个部位设有较厚的耐磨火材料，因此，在设备启动过程中必须严格限制锅炉的加热升温速度，以防止这些非金属材料因受热不均而爆裂、脱落。

这就要求循环流化床锅炉的暖炉燃烧器设计，既要位置、数量合理，又要有较宽的调节比，而且需要可控性好，操作灵活。

通常情况下，循环流化床锅炉的暖炉燃烧器一般分为（床下）风道燃烧器、床上启动燃烧器和床枪三种形式。

根据锅炉设计使用主燃料的不同，每台锅炉可设有风道燃烧器，或者是风道燃烧器与其它两种燃烧器的不同组合，同时所配各种燃烧器的数量也要根据主燃料的燃料特性而确定。

灵活的暖炉燃烧大器配置方案使得锅炉对煤种的适应性更强了，也给予锅炉启动和运行带来了方便。

（床下）风道燃烧器主要用于锅炉暖炉启动，它是将送入布风板下的冷一次风加热到880℃左右，再由一次风去加热、流化床料，所以，空气（床下）风道燃烧器加热均匀，床温控制比较容易。

床上启动燃烧器主要用于加快锅炉启动速度和助燃，它是用火焰直接加热床料，由于温差较大，使得床温的升温速度较快。

有些循环流化床锅炉还设有床枪，主要用于锅炉燃料投运后的低负荷助燃，它的特点是启动速度快，加热效率高，使用方便、灵活，缺点是运行成本高。

2.1.2、（床下）风道燃烧器

通常情况下，每台锅炉配有2套风道燃烧器，每套风道燃烧器配有一支高能点火器、一支油枪，一支火焰检测器。

其中，油枪为固定插入式，而点火器为可伸缩式，其执行机构按具体情况可为气动或电动。

同时，每只风道燃烧器应配备独立的可高速风门，以便为其相应的燃烧油量配风。

风道燃烧器应设有就地箱，从锅炉安全及简化系统、减少故障的方面考虑，就地箱直接受DCS逻辑的控制，一般不设单步操作功能，也不包含逻辑控制器件，仅设有关键信号的指示灯和简单的启/停按钮，既它相当过渡端子箱。

2.1.3、床上启动燃烧器

通常情况下，每台锅炉配有4套床上启动燃烧器，每套床上启动燃烧器配有一支高能点火器、一支油枪，一支火焰检测器。

其中，油枪和点火器均为可伸缩式，其执行机构按具体情况可为气动或电动。

同时，每只床上启动燃烧器应配备独立的可调风门，以便为其相应的燃烧油量配风。

床上启动燃烧器主要用于加快锅炉启动速度和助燃，它是用火焰直接加热床料，由于温差较大，使得床温的升温速度较快。

床上启动燃烧器应设有就地箱，从锅炉安全及简化系统、减少故障的方面考虑，就地箱直接受DCS逻辑的控制，一般不设单步操作功能，也不包含逻辑控制器件，仅设有关键信号的指示灯和简单的启/停按钮，既它相当于过渡端子箱。

2.1.4、燃烧器的油系统

根据工程的实际需要，暖炉燃烧器油系统的运行方式也有不同，一般按油枪的雾化方式可分为蒸汽/空气雾化的油系统、中间内回油机械雾化的油系统、简单机械雾化的油系统等几种，各工程具体的炉前油系统的细节应根据具体的工程资料。

通常情况下，暖炉燃烧器的炉前系统均设有油再循环回路。

在锅炉允许启动的情况下，可打开油母管跳闸阀，而在有油系统循环的要求时，可根据情况打开暖炉燃烧器的油再循环阀，以便建立所要求的运行油压。

2.2、锅炉启动和自动点火系统（BCS）

2.2.1、炉膛吹扫

在锅炉每次冷态启动前或当总给料跳闸MFT（床温低于600℃）且无任何燃烧器在运行时，对炉膛进行通风吹扫。

即在有效的时间内，通过规定的空气流量，将炉膛内和风室中残余的可燃物清除，保证炉膛和烟道的清洁。

吹扫可以从分散控制系统的CRT按钮进行启动，吹扫的条件包括：

—引风机在运行

—一次风机在运行

—炉膛压力正常

—至布风板的一次风量大于最小值

—点火系统安全截止阀和进料阀关闭

—给煤进料阀关闭

—所有给料设备停止

—无MFT存在

当上述条件满足时，系统启动吹扫程序，同时吹扫计时器开始计时。

吹扫时间可由设计人员修改，一般为5分钟。

吹扫计时完成后，系统给出吹扫完成信号，允许锅炉重新点火启动。

在吹扫过程中，如某一条件不满足，系统将中断吹扫过程，等到所有条件全部满足后再重新进行吹扫。

2.2.2、锅炉冷态启动

2.2.2.1、自动点火

在炉膛吹扫完成、锅炉联锁投入、炉膛已通风、油温、油压正常、油枪到位、没探测到火焰等条件满足时，可进行启动点火。

2.2.2.1.1、风道燃烧器启动点火

风道燃烧器启动前必须满足如下条件：

（1）、没有MFT存在

（2）、油燃烧器安全切断阀均关闭

（3）、油燃烧器气压正常

当上述条件满足时，只要启动油燃烧器启动程序，系统自动完成点火过程中的各项操作：

（1）、推进点火器；

（2）、点火器进到位后，打开油角阀，同时激励点炎器点火；

（3）、经过一个点火时延后，

a、如果其火检探头检测到火焰，则点火枪停止打火并退出，该油枪点火成功并维持运行状态；

b、如果其火检探头没有检测到火焰，则油枪点火失败，立即关闭其油角阀，并对油枪进行吹扫。

油枪吹扫时应打开其吹打阀，同时点火器开始一个打火时限并在时限结束后退出，同时关闭吹扫阀。

（4）、风道燃烧器停止时也应完成一个油枪吹扫过程，但有MFT时除外。

2.2.2.1.2、床上启动燃烧器点火

对于床上启动燃烧器，其未运行油枪的配风可作为二次风喷口使用且其风量不得低于最小值，而已投运油枪的燃烧配风应随其自身的负荷变化，具体过程请参见锅炉运行说明书。

当所有联锁条件满足后，启动燃烧器应按下列步序进行（参见后面框图）：

（1）、推进油枪；

（2）、油枪进到位后，推进点火器；

（3）、点火器进到位后，打开油角阀，同时激励点火；

（4）、经过一个点火时限后，

a、如果其火检探头检测到火焰，则点火枪点火并退出，该油点火成功并维持运行状态；

b、如果其火检探头没有检测到火焰，则油枪点火失败，立即关闭其油角阀，并对油枪进行吹扫。

油枪吹扫时应打开其吹扫阀，同时点火器开始一个打火时限并在时限结束后退出，同时关闭吹扫阀，然后再退出油枪。

（5）、启动燃烧器停止时也应完成一个油枪吹扫过程，但有MFT时除外。

上述程控启动点火油燃烧器过程，既可以用单支油燃烧器启动的方式进行，也可以用油燃烧器成组启动的方式进行。

当采用单支油燃烧器启动方式，系统自动对单支油燃烧器的有关设备进行操作。

如果采用成组启动油燃烧器方式，系统按照一定时间顺序依次点燃各支油燃烧器。

除此之外，也可采用远操方式手动操作各油燃烧器的相应设备。

如要对1＃油燃烧器进行远操，可调出相应操作画面，用鼠标点中有关设备，直接控制点火枪的进退、油枪的进退、油阀的开关和打火器打火等。

2.2.2.2、锅炉暖炉

点火成功后，调节风道燃烧嚣的燃油流量和风量，床上启动燃烧器，以每小时60℃—80℃的速度控制床温升高，在此过程中汽包水位投入自动，监视汽包水位。

同时，还监视过热器温度、烟气温度、汽包压力等参数，防止非正常情况出现。

根据推荐曲线，继续按要求增加燃烧功率以提高蒸汽压力和温度。

当锅炉蒸汽品质合格时，汽机准备冲转。

按机组启动曲线和汽机要求，自动调整锅炉燃烧（改变风量、燃油流量等），维持汽压、汽温，同时维持床温在规定的范围内。

2.2.2.3、投煤

油燃烧器投入运行后，床层温度逐步升高。

当床温大于450℃后，可以少量投煤，当床温大于600℃后，可以逐渐增大投煤。

按床温要求或排放限制，将石灰石给料系统投入运行，随后在满足一定条件后投运除尘器。

床温继续升高到某一温度（如750℃）时切除油燃烧器。

油燃烧器的切除过程与启动过程相似，既可由程序控制，也可手动操作，只是动作顺序与启动过程相反。

2.2.3、风道燃烧器的控制

为确保风道燃烧器自身的工作安全，不致因过烧而损坏，在其内金属套简上装设有壁温测点，以便于监测。

该测点有三种作用：

一是当金属壁温达到临界值时报警；二是供运行人员手动调整负荷时作为参考；三是供运行人员手动调节器整风量时参考。

同时，在风道燃烧器的混合风室处亦设置有工质温度测点，可用于监视报警。

在锅炉启动运行时，风道燃烧器总风量应满足床料流化及燃烧的最低要求，在此前提下兼顾床温调节和燃烧器配风的需要。

其中，未运行油枪的点火配风应在最小位，其混合风挡板在60%以上开度；而已投运油枪的点火配风应跟随其自身的负荷变化，其混合风挡板应全开，用以控制温度升速度，并冷却燃烧器的金属外壳。

此后只要风道燃烧器在运行，就友严格监视风道燃烧器壁温温度，当此温度大于900℃时，应立即采取措施，增加风量、适当降低油量，若壁温仍然不下降，则应马上停运油枪进行检查，消除故障。

除此之外，对于锅炉已投入主燃料后冷、热一次风的手动切换等过程，可参照床温变化情况，并兼顾一次