锅炉二次风系统问题分析及其解决

乔辛夷高贵文沈靖

（上海电力股份有限公司吴泾热电厂，上海200241）

摘要：目前，节能环保、低氮排放运行是各大火力发电厂面临的难题。而锅炉的二次风控制系统作为协调控制系统中的重要组成部分，对保证风煤配比、提高锅炉燃烧效率、降低氮氧化物排放量起着至关重要的作用。现就锅炉常见二次风系统问题分析和解决方法提出一些建议。

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关键词 ：二次风量测算；坏值；二次风执行器故障；低氮排放

1二次风系统概况

二次风控制系统主要包括：

（1）DCS控制系统内根据总风量、炉膛与风箱差压、燃料量等参数的设定及测算所得的过程量，经过调节器计算输出对应二次风执行器的开度指令，控制现场二次风执行器的开、关。

（2）现场差压、压力测点、变送器，现场二次风执行器。

我厂8、9号炉二次风系统自投运以来故障频发，使得班组缺陷数量居高不下。2013年月均故障次数为12.75次，而11月份更是高达19次，严重影响了机组的燃烧效率及低氮环保运行。

2二次风系统故障原因分析及确定

2.1可能的原因

我们根据实际情况，利用头脑风暴的方法，经过热烈讨论，将较可能引起二次风控制系统故障的各种因素一一列出，得到了以下6个因素：

（1）二次风量测算方面有：1）二次风风量测量不准确；2）一次风压力坏值传递。

（2）二次风执行器故障方面有：1）执行器反馈与指令偏差大；2）执行器力矩设置过小；3）执行器控制板受环境温度影响大；4）执行器电池寿命过短。

我们对每个因素进行了分析确认。

2.2各个因素逐一分析

2.2.1因素1：二次风风量测量不准确

我们请风量标定专业人员至现场试验，将实际风量和计算机显示风量进行数据统计比较。结果显示，实测风量与计算机上显示的风量接近，平均误差（绝对值）1.93%，最大误差（绝对值）3.22%，均达到DL/T774—2004标准中5%以内的要求，风量测量准确。

2.2.2因素2：一次风压力坏值传递

（1）我们先调查了DCS系统内的相关逻辑算法，发现一次风压力、流量、总风量存在一定的计算关系，且逻辑中算法块也设置有坏值传递功能，即一次风压力出现坏值会导致二次风、总风量出现坏值。

（2）我们经过分析得出一次风压力出现坏值的原因：1）停磨煤机关闭出口门；2）测压管路积灰堵塞。

2.2.3因素3：执行器反馈与指令偏差大

我们查看了缺陷记录和历史趋势，并抽取了5只执行器进行试验，分别发送0%、25%、50%、75%、100%的指令信号，记录反馈数值。结果显示，执行器的反馈与指令偏差均在2%以内，符合DL/T774—2004标准中的要求。

2.2.4因素4：执行器力矩设置过小

对此，我们抽查了执行器的力矩设置值，与二次风执行器指导手册ACK09?02B中的推荐值进行比较，并查询有无出现力矩保护动作的情况发生。统计结果表明，二次风执行器的力矩设定值均在50%以上，符合标准要求。

2.2.5因素5：执行器控制板受环境温度影响大

控制板是二次风执行器的核心部件之一，如果控制板发生故障，将导致执行器无法正常运作。我们调查发现，在酷暑和寒冬期间执行器控制板常有异常出现，导致执行器报警、不动作等情况。

2.2.6因素6：执行器电池寿命过短

我们根据ACK09?02B中的规定，在检修和日常消缺过程中，对内部电池电压进行检测并做记录统计。结果显示，内部电池的电压都保持在3.60V左右，未出现失电的情况，同时电池的使用时间都不足3年，全部在10年的使用寿命以内。

2.3引起我厂8、9号炉二次风系统故障的主要原因确定

经过以上分析，我们找到了引起二次风控制系统故障的两个主要原因：

（1）一次风压力坏值传递。

（2）控制板受环境温度影响大。

3选择对策方案及实施

3.1方案的确定

我们利用头脑风暴法，针对各主要原因提出了各种方案。为找到最佳解决方案，我们对初步方案按照“有效性”、“经济性”、“难易度”和“可持续时间”4个方面进行评估，最终选出以下两个最佳方案：

（1）改进控制板，使用“金华”执行器控制板。

（2）改进逻辑，避免一次风压力坏值传递影响到总风量。

3.2方案的实施

3.2.1改进控制板，使用“金华”执行器控制板

2014年3—6月期间，我们结合检修，提前与供应商取得联系，提供产品要求。并于厂家送来新控制板后进行了测试，结果符合我们的要求。

在对原有控制板进行改进的同时，我们对原有执行器环境进行了清扫维护，力求使执行器运行更顺畅。

实施效果检查：在采用新控制板后，对历史记录的调查显示，2014年6—12月间发生控制板异常导致二次风故障次数为0次，同比2013年6—12月间的23次大大降低，控制板受环境温度影响大的问题得到有效解决，达到预计目标。

3.2.2改进逻辑，避免一次风压力坏值传递影响到总风量

2014年3—6月期间，在与设备、运行部等各相关部门联系，请明华专业人员至现场研究讨论后得出了修正一次风流量上游算法传递坏值的改进方法。然后对DCS计算机控制系统内逻辑进行了改进，完成后对原始资料和修正后资料做好备份，整理归档。

实施效果检查：改进后，我们又对2014年7—12月间一次风压力坏值传递致总风量异常的情况进行了统计结果显示，一次风压力坏值传递致总风量异常的情况未出现，我们实现了预定目标。

4经济效益和社会效益分析

我们统计的8、9号锅炉2014年二次风控制系统故障次数显示，二次风故障次数从原来的12.75次/月降低到了0.5次/月，改进成功。

4.1经济效益

（1）二次风系统设备的正常运作保障了锅炉的燃烧效率及机组的稳定运行，有效降低了锅炉省煤器出口氮氧化物含量，从而节约了氨气的使用量。

改进成本：材料费18000元+安装调试费用3000元=21000元。

锅炉省煤器出口NOx含量从原来的超过500μg/m3下降至现在的300μg/m3，从而使得氨气流量从原来的单侧

55m3/h降低至40m3/h，换算成吨数为（55-40）×0.002738=0.04107t/h。

以每吨氨气流量13000元计算，每天可节约资金：0.04107×2×13000×24=25627.68元。

（2）二次风系统设备的良好运作，提高了锅炉自动调节水平、负荷响应速度，隐形经济效益不可估量。

4.2社会效益

随着锅炉风煤配比更加合理，掺烧低值煤时机组运行将更加安全、经济、稳定。

锅炉省煤器出口NOx含量从原来的超过500μg/m3下降至现在的300μg/m3。为脱硝出口NOx含量保持在75μg/m3（国家标准为100μg/m3以内）提供了良好的基础和保障，为节能减排和低NOx排放、树立企业的良好公众形象作出了贡献。

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参考文献］

［1］黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整［M］.北京：中国电力出版社，2003.

［2］李遵基.热工自动控制系统［M］.北京：中国电力出版社，1997.

收稿日期：2015?07?27

作者简介：乔辛夷（1986—），男，上海人，电力自动化工程师，研究方向：电力自动化控制。