从曲靖电厂锅炉窥视大型火电机组中的热控技术

　　锅炉采用单汽包，汽包内径为Φ1792mm，壁厚145mm，总长为22500mm，汽包中心标高69000mm。汽包下半部采用内夹套结构，使省煤器来的给水和炉水与汽包内壁隔开，引入汽包前半部和后半部导汽管的产汽率设计为0135∶0165，迫使汽水混合物自炉后向炉前流动，以减小汽包上、下壁温差。水冷壁共分为26个循环回路，并设有炉底蒸汽加热装置。

　　水冷壁为全焊膜式水冷壁，炉膛宽度为1470616mm，深度为1374313mm，后墙从标高24500mm到标高51580mm间采用内螺纹管，其余均为光管，以保持较高的膜态沸腾裕度。

　　锅炉过热蒸汽系统由顶棚过热器、包墙管过热器、低温过热器、全大屏过热器、后屏过热器、高温过热器组成。再热蒸汽系统由壁式再热器、中温再热器、高温再热器组成。

　　两台二分仓容克式空气预热器（受热面旋转式）布置在尾部竖井烟道后下部，烟气与空气在空预器内各占一侧，以逆流方式进行换热。

　　锅炉燃烧器采用乏气送粉，燃烧器采用四角布置切圆燃烧（#1、#3角切圆直径1000mm，#2、#4角切圆直径700mm），分上、下两组，上组由5层二次风喷嘴和三层一次风喷嘴组成，下组由4层二次风喷嘴和三层一次风喷嘴组成，一次风和二次风喷嘴间隔布置，其中上组最上层为燃烬风喷嘴，每角燃烧器配有三层轻油枪，放在相应的二次风喷嘴中，分别配置高能点火装置，油枪采用简单机械雾化，燃烧器的煤粉喷嘴和油枪配有火焰检测装置。每组燃烧器的最下一层一次风口采用了船形燃烧器稳燃，每组燃烧器均可以摆动，摆动倾角为±30°。

　　过热器系统设置有三级喷水减温器用来调节过热蒸汽温度，一级喷水减温器布置在低温过热器至大屏过热器的一根连接管上，作为正常工况下的汽温粗调，过热蒸汽温度主要以一级喷水进行调节；三级喷水减温器布置在后屏至高过的左、右交叉两根连接管上，作为正常工况下的汽温微调，用来维持过热蒸汽额定温度；二级喷水减温器布置在大屏至后屏的左、右两根连接管上，正常工况下作为备用，根据锅炉运行情况可用来调节左、右侧汽温偏差，防止后屏超温。

　　再热器系统由于采用了壁式再热器，以及布置在高温烟区的中温再热器、高温再热器，所以再热汽温在锅炉负荷变化时变化不大。调温方式采用摆动燃烧器改变火焰中心高度为主调，并辅以喷水减温作为细调，同时设置了事故喷水减温器。

　　锅炉热工控制水平

　　控制系统主要采用上海自动化仪表公司的MAX1000系统，与锅炉相关的主要包括机炉协调控制系统（CCS）下的燃烧控制调节、给水控制调节、汽温控制调节等子系统；数据采集管理系统（DAS）；炉膛安全监视保护系统（FSSS）；另外本炉还有锅炉辅机顺控系统（SCS），未包含在MAX1000系统中。

　　曲靖电厂的热控自动化设计采用了国内较为先进的MAX1000型分散控制系统（DCS），涵盖了监视、报警、控制、保护四个方面的功能，加之配有辅机顺控系统用于辅机的启、停操作。可以说该机组的技术水平和自动化程度都达到了云南省内火电机组的先进水平，即运行人员以CRT为基础，进行集中监视和操作管理，在集控室内实现机组的启动、停止、正常调整及事故处理。

　　正常运行时，采用CCS自动调节，炉、机、电各主要参数均能保持在设定范围内，达到安全、经济的最佳运行工况，极少需要人为干预。

　　在DAS系统操作员站上的CRT各个控制画面中，与控制画面有关的各系统流程及参数、报警和控制点的操作，重要运行参数的成组数据、棒状和趋势均有显示，各个控制画面之间可以相互切换，锅炉的风量、炉膛压力、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水、磨煤机出口温度和压力等均可在APC（自动调节系统）调节面板上进行操作，DAS系统对整个机组包括锅炉进行数据采集、报警管理、设备启停、滑参数监视调整、报表分析打印和事故追忆。具备上述功能的控制系统为运行人员提供了一个方便、快捷的操作手段，为保证锅炉机组的启、停、正常运行和事故处理提供了充分条件。

　　本机组锅炉的FSSS系统功能多于一般意义上的FSSS系统。除了通常意义上的监视、报警及保护外，还具备了BMS的功能:可以实现煤层、煤角和油层、油角的投、切自动控制。另外，本炉的FSSS具备执行RUNBACK———事故减负荷功能，当触发RUNBACK的条件具备时，FSSS面板上“请求”灯亮，随即“执行”灯亮，RUNBACK动作报警，光字牌亮，通过FSSS自动进行燃料的选择切断，当CCS投入（至少是TURBINEBASE方式），锅炉有4层以上给粉机投入，锅炉实际负荷>69%De时，锅炉具备RUNBACK功能。此时若两台空气预热器、引风机、送风机运行，其中任意一台跳闸或汽动给水泵跳闸，且电动给水泵未自启动，则发生RUNBACK:锅炉自上往下自动逐步切除煤粉燃烧器，保留最下面三层当时运行的给粉机，同时投入最下层油枪稳燃，负荷减至50%De。

　　RUNBACK动作时，若运行方式为“MWCONTROL”，则自动切至“BOILERBASE”。在CCS主控站面板上显示RUNBACK原因及RUNBACK目标值。若相邻给粉机跳闸或排粉机跳闸，也会发生RUNBACK，当失去一层给粉机时减负荷至80%De，当失去两层给粉机时减负荷至60%De。

　　由RUNBACK设计功能的上述分析可知，处于协调控制下的锅炉机组，在发生事故时，锅炉运行人员的任务不再是忙于切除煤粉燃烧器、投油枪等具体而忙乱的操作，而是转为监视重要参数及机组各部分自动的投用情况是否正常，这一点无疑体现了曲靖300MW机组控制系统的设计思想，也为省内大型火电机组的发展指出了方向。

　　本机组锅炉控制系统的另一重要组成部分是锅炉辅机顺控系统SCS，在此系统中，锅炉的空气预热器、引风机、送风机、排粉机、磨煤机和给煤机等设备的启、停，相应的阀门、挡板的开、关以及联锁、保护功能均可在SCS系统CRT操作员站上自动实现。

　　以顺控启动引风机为例:摁下引风机子组启动按钮后，由SCS自动执行启动引风机电机油泵、启动引风机冷却风机、关闭电除尘出口挡板、关闭引风机入口静叶、打开引风机出口挡板等操作。若无此系统，则上述有些操作只能由运行人员单步手动进行。由上述比较可知，在辅机的启、停过程中，运行人员的操作项目大大减少。另外，常规的联锁开关不再设置于盘台上，而由SCS中的软联锁开关构成，使得机、炉的盘台显得更为简洁。

　　热控在大型火电机组中的技术地位

　　由上述两个方面可以大体了解曲靖电厂300MW机组锅炉部分的整体特性和控制水平。本炉的特点也给省内从事大型火电机组的生产和管理人员在观念及技术上提出了新的启示和更高的要求，特别是热控技术地位的正确评价及合理使用，对于指导运行人员适应大型、高自动化程度火电单元机组的安全、经济运行，具有重要的指导作用。

　　由于大型火电机组（300MW及以上）系统结构更为复杂，从专业技术角度出发，炉、机、电控制、计算机技术相互覆盖、渗透，不再是小机组上各专业相对独立的局面，已经形成一个专门的学科———单元机组集控运行。就控制系统而言，曲靖电厂300MW机组所采用的MAX1000控制系统由以微处理器为核心的分散处理控制器，数据高速通道、CRT操作员站和监督计算机等主

　　要部分组成，是较先进的分散控制系统，具备了如下功能:数据采集、闭环数字式控制、自动顺序控制、自动保持联锁和报警、机组监视、机组自动启动和停止、数据通信。其中，热控技术占有举足轻重的地位，在曲靖电厂300MW机组上若缺少热工自动控制这一重要手段，整个机组不仅不能正常运行，就是最基本的机组启、停及安全运行都无法保证。以本炉燃烧系统为例:24个煤粉喷嘴分上下两组，总高达10890mm，加上12只油枪，36个二次风喷嘴和与之有关的各种阀门、开关，若没有热工自动控制，在机组事故情况下，锅炉运行人员的事故处理将极其困难和危险。

　　另外，大型火电机组的技术先进性，很重要的方面就是体现在各部分热控自动的良好投用率上，这在国内外先进机组上已是经实践检验的客观现实。在热控自动投用正常的情况下，不仅运行人员数量大为减少，运行人员的劳动强度及工作压力也可大大减轻。

　　所以，从各方面为热控创造条件，保证曲靖电厂300MW机组有良好的热控自动投用率，是保证本机组安全、经济运行的十分必要的条件，这应当是大型火电机组生产的一个最基本的指导思想和原则。

　　另一方面，从本机组锅炉的上述热控技术特性来看，在大型机组从事锅炉运行的主岗人员除对本专业的知识、技术应有较为全面的了解外，还应对整个机组的特性、特别是有关的热控自动化技术有较深入的了解，否则，在掌握机组的运行特点、方式及处理事故的能力方面，就会有较多的欠缺。例如:在自动投入的情况下，一些事故现象及发展过程会变得相当不明显，如果对机组的特性不理解，对处于热控自动控制下整套机组所处的运行状况不清楚，不知道热控的