双进双出钢球磨煤机的控制

1、2003 年 4 月 吉 林 电 力 A p r. 2003双进双出钢球磨煤机的控制Co n t ro l o f D o u b le Inp u t an d D o u b le O u tp u t S tee l B a ll Co a l M ill李秀杰1 , 冯 岩2(1 东北电力设计院, 吉林 长春 130021; 2 哈尔滨电站工程有限公司, 黑龙江 哈尔滨 150046)摘 要: 针对四角切圆燃烧锅炉很少配备双进双出钢球磨煤机为基础的直吹式制粉系统的情况, 结合美国 Svedala 公司生产的双进双出钢球磨煤机及其系统, 介绍了磨煤机模拟量控制, 并重点阐述了磨煤机顺序启

2、停控制逻辑, 最 后总结了磨煤机调试过程中存在的问题及解决措施。 关键词: 四角切圆燃烧; 直吹式燃煤制粉系统; 磨煤机; 顺序控制A bstrac t: A im ed a t th e sta tu s th a t co rne r tangen t ia l f ir ing bo ile r is se ldom equ ipp ed w ith d irec t f ired c ircu la t ingsy stem ba sed o n do ub le inp u t and do ub le o u tp u t stee l ba ll co a l m ill, su

3、ch sy stem m ade by A m e r ican Sveda laCom p any is in t ro duced. T h e sequence co n t ro l lo g ic o f sta r t stop app lied to th e m ill is p re sen ted ba sed o n. It is gene ra lized th e p ro b lem s o f m ill in comm issio n ing p ro ce ss and in t ro duc ing th e co n t ro l o f ana lo g

4、 quan t ityit s se t t lem en t.Key words: co rne r tangen t ia l f ir ing; d irec t f ired c ircu la t ing sy stem ; co a l m ill; sequence co n t ro l中图分类号: T K 223 25; T K 323 文献标识码: A 文章编号: 1009 5306 (2003) 02 0015 04在国内以双进双出钢球磨煤机 ( 以下简称钢球 磨) 为基础的直吹式制粉系统大多数是为W 型火焰 及双 U 型火焰燃烧方式的锅炉配备的, 例如用于华 能岳阳电厂

5、 (英国 邹县B ab co ck 公司生产)、电厂 (美 国 Fo r ste r W h ee le r 公司生产) 等的钢球磨。合肥第 二发电厂 ( 2 ×350 M W 机组) 引进的美国 Sveda la 公司生产的钢球磨是与四角切圆燃烧方式的锅炉配 套的。这种磨煤机的运行方式较多, 使得机组的运行 调 整 较 为 灵 活, 不 需 备 用 磨 煤 机, 相 对 减 少 建 设 投资。时, 3 台磨煤机均投入运行, 无备用磨煤机。 磨煤机设计为两端进风、两端进煤、两端出粉、平衡通风。钢 球磨的两端分别取名为驱动端和非驱动端, 2 个入 口端各对应 1 台给煤机, 2 个出口

6、端各对应锅炉的 1 层煤粉燃烧器。 每台给煤机的给煤量可满足 1 台钢 球磨满负荷运行的要求, 每台钢球磨的每一端对应 锅炉的 1 层煤粉燃烧器。制粉系统布置如图 1 所示。2 钢球磨的模拟量控制和顺序控制2. 1 模拟量控制1 设备概述合肥第二发电厂锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的与 350 M W 汽轮发电机配套的 H G 1156 17. 4 YM 1 型亚临界压力、一次中间再热、自然循环锅炉, 采用 平衡通风及四角切圆燃烧方式, 锅炉主燃料为次烟 煤, 暖炉及辅助燃料为 0 号轻柴油。锅炉的制粉系统采用钢球磨正压直吹式系统, 配 3 台美国 Sveda la 公司生产的钢球磨和 6 台沈阳 华

7、电公司生产的耐压电子称重式给煤机。 正常运行钢球磨的模拟量控制包括: 负荷 ( 一次风流量) 控制、旁路风流量控制、钢球磨出口温度控制、煤位 控制等。2. 1. 1 负荷控制、旁路风流量控制 通过磨煤机的煤流量决定于通过磨煤机的一次 风流量。磨煤机内煤粉质量浓度一定, 一次风流量的 改变, 煤粉的流量也相应改变即改变磨煤机的负荷。 钢球磨的负荷控制是指通过锅炉燃烧控制中燃料量 的控制回路接受协调控制系统的负荷指令, 来控制 通过钢球磨的一次风流量; 同时控制旁路风流量, 以收稿日期: 2002 12 20作者简介: 李秀杰 (1969 ) , 女, 工程师, 现在东北电力设计院热工处工作。&#

8、169; 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.·15·2003 年 4 月 吉 林 电 力 A p r. 2003图 1 以钢球磨为基础的制粉系统布置保证在钢球磨启停及由单双端切换过程中, 煤粉管 道内煤粉有足够的流速。 本工程采用机翼测风装置 测量一次风流量, 在 D C S 内经温度及压力补偿, 折 算出实际通过钢球磨的一次风流量。一次风流量、旁 路风流量与原煤量的函数关系曲线见图 2。 钢球磨 的一次风流量控制通过控制磨入口一次风热风道上 的热风控制挡板来实现,

9、旁路风流量则通过控制旁 路热风控制挡板来实现。2. 1. 2 钢球磨出口温度控制 钢球磨出口温度控2. 1. 3 钢球磨煤位控制 本工程钢球磨采用电耳作为煤位测量元件, 通过调节给煤机的转速改变给煤量, 来保证钢球磨内煤位恒定, 以保证钢球磨处于最佳的研磨状态。 2. 2 启停顺序控制2. 2. 1 钢球磨的启停方式 根据锅炉启动及燃烧制是通过控制钢球磨入口一 次风温风控制挡板来实现的。 正常运行中按钢球磨 出口温度高侧调节; 半磨运行时按运行侧温度调节; 启动时只调节钢球磨入口温度。 另外钢球磨出口温 度为分离器出口温度, 钢球磨出口至分离器一次风 粉管处设有温度测点, 用于监视。钢球磨出口

10、温度控 制的相关逻辑条件在顺序控制中叙述。 ·16·的要求, 一次投一层煤粉燃烧器运行, 钢球磨启动方式分为如下 6 种:a. 驱动端及非驱动端给煤机 驱动端出口分 离器 (双进单出) ;b. 驱动端及非驱动端给煤机 非驱动端出口 分离器 (双进单出) ;c. 驱动端给煤机 非驱动端出口分离器 ( 交叉 单进单出) ;d. 非驱动给煤机 驱动端出口分离器 (交叉单 进单出) ;© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2003 年 4 月 吉 林 电 力 A p

11、 r. 2003图 2 一次风流量与旁路风流量的函数关系曲线e. 驱动端给煤机 驱动端出口分离器 ( 同侧单 进单出) ;f. 非驱动端给煤机 非驱动端出口分离器 ( 同 侧单进单出)。钢球磨的双端运行方式有以下 3 种:a. 驱动端给煤机 非驱动端及驱动端出口分 离器 (单进双出) ;锅炉具备投煤条件, 例如 2 台一次风机运行b. 非驱动端给煤机 非驱动端及驱动端出或 口 分离器 (单进双出) ;c. 非驱动端及驱动端给煤机 非驱动端及1 台一次风机投运且一次风压合适, 具备煤点火能量; 钢球磨本体满足启动条件; 上述锅炉侧及与煤粉 驱 动端出口分离器 (双进双出)。以上 6 种启动方式中

12、, a、。 燃烧器对应的钢球磨侧所有的条件都满足后, 则该 b 为最佳的启动方式。 采用这 2 种方式启动后, 根据锅炉负荷的要求继续 层煤粉燃烧器投运允许信号建立, 钢球磨启动备好在满足钢球磨启动允许条件下, 双进单出启动顺序 增加钢球磨负荷, 使钢球磨由单端运行切换至双(顺序手动或自动启动) : 端a. 开一次风温风关断挡板及旁路风温风关方式运行。当 1 台给煤机故障时, 建议采用 c、d 运断 挡板关旁路风热风控制挡板关一次风温风行 方式启动钢球磨, 然后随负荷上升, 切至单进双控制 挡板及旁路风温风控制挡板关燃烧器隔离。 因 e、出运 行方式f 运行方式可能引起非运行侧阀关 加球斗隔离

13、阀置钢球磨煤位控制为手动的出口 分离器超温及钢球磨筒体两侧金属温度置给煤 机转速控制为手动; 不平衡, 对 钢球磨内衬的寿命产生影响, 所以不b. 启动相邻层油枪 ( 若未启动) , 保证进推荐将这两种 方式作为启动方式。当给煤机故障恢入炉 膛的煤粉能够及时燃烧, 防止炉膛内积粉、引复时, 运行人员 应将钢球磨切换至双进双出方式起炉膛 爆炸; 运行, 保证钢球磨 运行在最佳工况。 本机组所有的 6 层煤粉燃烧器所对应的全磨(双进单出) 或半磨 (单进单出) 以及与钢球磨相关的 辅助设备的投运条件基本相同。 钢球磨的启动。 方式 在 CR T 上进行选择c. 启动一次风粉管 (PC ) 吹扫;d

14、. 启动密封风风机以防止一次风进入磨限于篇幅, 仅以钢球磨的双进单出方式为例介 绍钢球磨启动及停止顺序。关于钢球磨启动顺序, 涉 及到钢球磨的所有相关子系统, 比如润滑油系统、一 次风流量及风温调节系统、旁路风调节系统、钢球磨 煤位的检测及控制系统、密封风系统等, 较为复杂, 故在此加以详细介绍。停止顺序控制仅作简单介绍。2. 2. 2 钢球磨的启动顺序腔 后, 正压制粉系统使煤粉进入钢球磨密封部位使之磨损, 保证了钢球磨的动静摩擦部件的使用寿命;·17·© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. Al

15、l rights reserved.2003 年 4 月 吉 林 电 力 A p r. 2003按图 2 投旁路风热风控制挡板, 至自动;f. 开驱动端给煤机出口挡板, 为保证机组负 荷控制的稳定平滑, 将对角依次开启驱动端4 只燃 烧器隔离阀;g. 开一次风温风关断挡板, 等待 60 s, 置一开 旁 路 风 温 风 控 制 挡 板 至 X % , 然 后 e. (非驱动) 端半磨”位; ·18·次 风温风控制挡板为手动, 并开至 20% ;启 动 钢 球 磨 主 电 机, 等 待 60 s, 吹 h.扫 钢 球磨;. 启动报警蜂鸣器, 提示就地人员钢球磨i即 将启动,

16、等待 25 s, 离合器啮合, 启动计时器;. 开一次风热风关断挡板投旁路风热风控 j制挡板自动投一次风热风控制挡板自动当旁路风温度达到 50 , 投旁路风温风控制挡板自动;k. 置一次风温风控制挡板为自动方式, 控制 磨入口温度, 一旦磨分离器出口温度达到某一值, 便 可认为暖磨结束;. 开给煤机入口门, 在增加给煤之前, l磨两 端差压应不低于 1. 5 k P a, 并将磨出口温度设置在75 , 并将一次风温风 热风挡板的控制投自动;m. 启动驱动端给煤机;n. 跟踪钢球磨煤位, 当钢球磨煤位达到80%并稳定后, 将磨位投入自动, 磨位设定点为 80% 。上述操作完成且相应的设备都达到操

17、作指令要求的状态后, 相应的“煤层点火许可”信号继续保持,至此该半磨启动 (一层煤粉燃烧器投入) 的操作全部 完成。待燃烧稳定后, 运行人员可根据锅炉负荷的要 求, 将磨的另一侧分离器投入运行, 可实现双给煤机 双分离器和单给煤机 双分离器的运行方式。 具体 步骤如下:a. 调整钢球磨负荷大于 40% ;b. 启动相邻层油枪 (若需要) ;c. 将旁路风控制挡板投自动;3 号角燃烧器隔离门, 等待一段d. 开启 1、时 间, 开启 2、4 号角燃烧器隔离门。到此, 整磨投入运行的操作全部完成, 以上钢球 磨半磨启动至整个钢球磨投入运行, 均在钢球磨的 顺序控制功能组实现。2. 2. 3 钢球磨

18、的停止顺序 下面以“全磨方式”为例说明正常切除钢球磨的逻辑程序。“全磨”位; a. 将磨运行方式选择切至若要切 除“驱动 (非驱动) 端半磨”, 则可将磨运行切至“驱动b. 在该层煤粉燃烧器切除之前, 将暖炉时相 应层油枪的控制投自动且在“层方式”, 这样当层煤 粉燃烧器自动切除且无主燃料切断 (M F T ) 时, 暖炉 时相应层油枪将自动投入运行;c. 降低钢球磨负荷至最小双端运行工况, 相控 制 切 到 手 动, 关 热 风 门、调 温 风 门 和 一 次 风 关 断门;k. 关给煤机出口门, 关燃烧器隔离阀;. 启动驱动端 PC 管吹扫; lm. 停密封风机;n. 启动润滑油系统高压油

19、泵; o. 停钢球磨主电机;p. 润滑油系统维持运转 72 h , 或直到轴承应的旁路风控制挡板投入自动控制;d. 关闭非驱动端所有的燃烧器隔离阀, 同时 旁路风控制挡板相应动作满足风煤比的要求, 一次 风流量由最小双端风量下降到最大单端运行的风 量, 使之与单端运行相适应;e. 启动驱动 ( 非驱动) 端 PC 管吹扫, 待燃烧 稳定后可将钢球磨的另一侧切除, 停钢球磨及其辅 助设备;f. 建立点火能量, 将磨位减至 50% , 将磨温 度达到环境温度为止。3 钢球磨的保护3. 1 防爆保护a. 紧急停磨后的蒸汽惰化;b. 最低一次风流量保护 ( 保证一次风管内分 离器出口温度降至 75;g

20、. 待磨位减至 50% 后, 关给煤机入口门,将2 台给煤机转速置最小;h. 停给煤机, 将驱动端旁路风控制挡板切到 手动, 关驱动旁路风挡板;. 转 磨 10 m in , 排 空 钢 球 磨 后, 磨 离 合 i器 脱开;. 关一次风热风挡板和热风门, 将热风挡板 j风 速) ;c. 煤粉管道的吹扫;d. 钢球磨出口温度的监视与控制 ( 钢球磨出 口温度高于 120 , 判断为着火) ;。 e. 钢球磨出口 CO 质量浓度超标3. 2 跳闸保护a. 手动跳闸;© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All righ

21、ts reserved.2003 年 4 月 吉 林 电 力 A p r. 2003钢 球 磨 入 口 一 次 风 流 量 小 于 最 小 运 行 b. 风量;c. 任意一侧密封风与一次风压差小于3 k P a; d. 润滑油系统故障; e. 离合器气源压力低;。 f. 钢球磨轴承温度高4 钢球磨调试过程中的问题及解决措施4. 1 钢球磨的堵煤问题 在调试期间发生了堵煤现象, 主要由原煤水分高、颗粒细小、蒙脱石含量较高等原因造成。 含有蒙 脱石的原煤, 在颗粒细小情况下, 具有极强的亲水 性, 导致原煤黏结。 电厂加强了煤场的管理, 在雨季 为降低原煤的水分, 直接从火车上煤, 建了干煤棚,

22、从根本上解决了堵磨的发生。4. 2 钢球磨内着火、爆炸问题 钢球磨在调试过程中粉造成的。另外着火几乎均发生在堵煤之后, 经分析认为堵煤导致湿煤黏在钢球磨筒体内, 清理不彻底。 黏结的煤自燃导致着火或 CO 质量浓度增高。针对以上原因, 从控制逻辑上对钢球磨出口温 度设定值做了修改, 同时也对旁路风道做了相应的 改造, 消除了积粉点。 爆炸的发生主要由于着火后, 消防系统没有自动投入, 延误了手动投入消防系统 的时机。事故发生后, 加强了钢球磨启动运行的操作 票制度, 杜绝了这类事故的发生。合肥第二发电厂 1、2 号机采用的 Sveda la 公司 的钢球磨已于 2001 年 8 月投入商业运行

23、。钢球磨的 出力、煤粉细度、钢球磨的出口温度等参数均达到了 设计要求。一次风的调负荷能力满足了运行的要求。 钢球磨的煤种适应性强, 结构简单紧凑, 给安装、设 计、调试、运行、检修减少了大量的工作。密封风系统 工作正常, 正压系统无漏粉现象, 自动化程度高 ( 钢 球磨能作到全程自动启停) , 运行可靠, 为以后的同 类型机组积累了可靠的设计、运行经验。(责任编辑 马晓琴)钢球磨内发生了多次着火现象、一次爆炸现象。主要原因是钢球磨出口温度控 制过高 ( 达 90 ) 及旁路风道与一次风道接口处积(上接第 14 页)的除尘器, 对于静电除尘器无法脱除的 10 m 级粉 尘颗粒也具有很好的除尘效果;b. 该技术可达到 70% 的脱硫效率, 虽然与投 资