摘要:为解决火力发电厂制粉系统一键启停投入率低、难以实现的问题，本文基于京能十堰热电厂通过对制粉系统运行方式并结合制粉系统运行数据分析研究，对制粉系统一键启停方法进行总结归纳，同时对制粉系统一键启停几个关键点提出了解决办法，为制粉系统一键启停技术提供了新思路，让制粉系统在机组启停过程中更高效、更安全、更经济运行。
关键词: 制粉系统；一键启停；关键点；火力发电厂
Research and application of one-button start-stop of Coal-fired power plant pulverizing system
CHEN Jingyong，TAN Xiangshuai，
(1. BJ Energy Shiyan Power Co. Ltd., Shiyan, 442000, China)
(2.Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032, China)
Abstract: In order to solve the problem of low start-stop input rate of the Coal-fired power plant system, this paper is based on the analysis of the operation mode of the coal pulverizing system and the operation data of the coal pulverizing system of JingnengShiyan thermal power plant, this paper sums up and summarizes the one-key start-stop methods of the pulverizing system, and at the same time puts forward solutions to several key points of the one-key start-stop of the pulverizing system, which provides a new idea for the one-key start-stop technology of the pulverizing system, so that the pulverizing system in the process of Unit start-up and stop more efficient, safer, more economical operation.
Key words:Pulverizing system, One-button start-stop,KeyPoint,Coal-fired power plant
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火力发电厂制粉系统一键启停技术作为APS[1]技术中的关键技术，该技术已在火力发电厂中逐步得到推广使用。
对一键启停技术理解不够深入，缺少验收监督规范，发生实际投入过程中投入率低，难以实现的问题。
1系统概述
京能十堰热电有限公司采用上海锅炉厂有限公司产品，锅炉型号为SG-1219/25.4-M4424，350MW超临界参数、一次中间再热、四角切圆燃烧、固态排渣、全钢构架、半露天布置、煤粉锅炉、平衡通风、三分仓回转式空预器。
制粉系统采用中速磨煤机正压直吹冷一次风制粉系统[2]，采用等离子点火，锅炉配置5台ZGM95N-II型中速磨，其中A磨煤机采用变频控制，B\C\D\E磨煤机采用工频控制，磨煤机配置润滑油站和液压油站，其中润滑油站配置双冗余高低速润滑油泵，液压油站配置双冗余液压油泵。另外锅炉配置5台电子称重式给煤机。
2一键启停技术概述
制粉系统一键启停技术[3]的描述如下：由运行人员在CRT操作画面上对制粉系统发出启动或停止指令，其启动或停止过程中无人为干预，各辅助设备根据当前运行工况接受计算机下发指令自动启动或停止，实现机组从启动点火阶段至机组带负荷阶段全程自动控制。
3一键启停技术研究
制粉系统一键启停控制技术的研究是基于机务系统运行数据与控制算法进行整合，并将机务系统运行特点和热控控制技术有机融合，最终得出一套一键启停控制技术。
3.1 研究目的
制粉系统一键启停控制技术的研究在于不仅仅是为了实现一键启停的流程，通过此技术的研究目的在于保证机组运行安全同时节能增效，创造经济效益。
3.2 设计思路
制粉系统一键启停总体设计思路采用大顺控[4]为主联锁关系为辅来控制，即大顺控根据制粉系统运行启动的先后顺序对主设备下发指令，比如磨煤机、给煤机等。联锁关系控制则是根据制粉系统当前运行工况通过联锁关系来控制制粉系统辅助设备，比如润滑油泵、液压油泵、油站加热器等。
3.3 结构框架
一键启动流程按照先启动润滑油系统同时完成润滑油泵切换、投备用、投油系统加热器联锁，待润滑油系统启动完成后启动液压油系统同时投入备用和投比例溢流阀自动，待液压油系统完成启动升磨辊，磨辊升到位后开磨煤机\给煤机密封风插板阀，待密封风插板阀开到位后开磨煤机出口阀，待磨煤机出口阀开到位后先后开启冷一次风插板门、热一次风插板门，待磨煤机辅助设备完成启动后，执行暖磨操作，暖磨完成且磨煤机允许启动后启动磨煤机，待磨煤机启动完成先后开启给煤机下插板门、启动给煤机置最小煤量，给煤机启动后开启给煤机上插板门并延时90秒后降磨辊，磨辊降到位后投入给煤机自动控制。启动框架见图一。
图1一键启动框架流程图.png)
Fig.1One-button start frame flow chart
一键停止流程先后按照先置给煤机最小煤量同时投冷一次风调阀自动并自动设定值为65℃、关给煤机上插板门，待给煤机上插板门关到位后停运给煤机同时关给煤机下插板门，待燃料切断后进行升磨辊、关热门调门及热风插板门、停运磨煤机，待磨煤机停止后降磨辊，待磨辊降到位后先后关冷风调门、关冷风插板门、关磨\给煤机密封风插板门、关磨煤机出口阀。停止框架见图二。
图2一键停止框架流程图.png)
Fig.2 One-button stop frame flow chart
4几个关键点
一键启停顺序流程合理选择是保证系统安全可靠运行的前提，也是整个一键启停过程的关键，针对几个关键点怎样选择油站辅助系统运行方式、磨煤机出口阀门开启方式选择、磨煤机暖磨方式的控制方法、启动过程中铺煤时间选择、磨煤机在变频方式下自动加频率等问题成为该技术主要研究的方向。
4.1 辅助系统运行方式选择
辅助系统运行方式的选择主要考虑几个方面：1、润滑油站油泵运行方式选择；2、液压油泵运行方式选择；3、油站加热器投入选择。
润滑油站运行方式考虑冷备和热备两种情况，在冷备情况下，润滑油站启动接受大顺控下发指令，启动低速泵同时投入润滑油站加热，待润滑油温度满足时启动高速油泵，同时联锁停止低速油泵；在热备情况下，大顺控下发指令解除另一台低速油泵备用，备用解除后启动高速油泵，同时联锁停止低速油泵。待高速油泵启动后大顺控下发指令投入另一台高速油泵备用，此时投入备用应有延时考虑，应根据高速油泵运行后压力上升时间而定，设定延时时间时尽可能短，减少启动时间以达到节能增效的目的。
液压油站运行方式选择与润滑油站相同，主要考虑启动后投入备用时延时时间问题。
油站加热器投入选择主要用于油站冷备时，在大顺控启动初期将加热器投入联锁，加热器根据温度自动启动或停止，当温度高时无条件停止，温度低时投入联锁时才能启动，保证油站运行安全不出现着火情况。
4.2 磨煤机出口阀门开启方式选择
磨煤机按照锅炉燃烧四角切圆方式配置4台出口阀门，其开启方式的选择应考虑对一次风系统的扰动影响，将扰动量规避到最小，因此开启方式采用逐个开启进行，即磨煤机出口阀接受大顺控开启指令，然后通过联锁关系以1秒为间隔时间依次打开3台出口阀门。
4.3 磨煤机暖磨方式选择
磨煤机暖磨方式合理选择是制粉系统一键启动的重中之重，启动方式合理可靠不仅关系到制粉系统运行安全，也关系到点火的品质。
磨煤机暖磨控制方式选择，其设计思路核心是不采取另外单独设计暖磨控制逻辑，在原控制逻辑基础上，利用一些控制方法和原控制逻辑进行整合，形成一套新的暖磨控制方法。总体设计思路通过一键启动大顺控暖磨指令将冷热风调门同时投入自动调节出口温度和一次风量，为了考虑制粉系统启动的高效性及最大程度节能要求，不采用先投入冷风再投入热风的方式进行暖磨控制。另外暖磨方式根据机组启动点火阶段和机组点火之后阶段分成旁路风模式和正常模式。
磨煤机暖磨方式的确认分成两个步骤，首先是确认磨煤机以何种状态来确认暖磨完成，其次是采用何种控制算法和控制方法来完成自动暖磨，这两个步骤是研究暖磨方式的主要内容。
磨煤机暖磨从运行的角度通常采用查看磨煤机出口温度是否满足磨煤机启动条件为依据判断，所以最简单有效的方法就是在暖磨顺控步序中加入磨煤机允许启动条件满足，即在暖磨过程中若磨煤机允许启动，则顺控执行启动磨煤机，磨煤机在启动过程中就标志着暖磨完成。
在磨煤机暖磨过程中最关键两点是磨煤机出口温度设定选择和暖磨过程中冷热风门配合问题。磨煤机出口温度合理的控制不仅能保证磨煤机安全运行的同时还保证了点火质量，磨煤机出口温度设定通常根据煤质挥发份而定，计算公式见图三，另外磨煤机基本通风量也要考虑，其目的是保证磨煤机不堵磨，通常根据磨煤机说明书中煤量与一次风量曲线决定在暖磨过程中磨煤机最小通风量的要求。
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图三 中速磨煤机直吹式出口温度最高允许计算公式
Fig.3 Calculation formula of maximum allowable temperature at outlet of direct-fired medium speed coal pulverizer
式中：Vdaf-煤质挥发份；tm2-磨煤机出口温度。
磨煤机暖磨的另一个重点在于冷热风门控制方式和配合问题，在点火阶段投入等离子模式时即旁路风模式，此时应着重考虑磨煤机一次风量控制的问题，通常等离子暖风器调门最初设计用于控制暖风器出口温度，那么在等离子模式下如何保证磨煤机一次风的问题应重点考量，若单纯依靠冷一次风门来控制出口温度的同时保证磨煤机最小通风量要求，由于冷热风门耦合性的作用势必会引发系统之间的振荡，导致暖磨过程中无法实现自动控制，此时解决冷热风耦合的问题就是改变控制方式的问题，因此在等离子模式下机组点火阶段采用等离子暖风器调门控制一次风量，冷一次风调门控制磨煤机出口温度。在机组点火之后启动第二台磨煤机时即正常模式，随着热一次风投入，此时磨煤机一次风量由热一次风调门来控制，冷一次风调门控制磨煤机出口温度。
由于磨煤机冷热风具有强耦合性，因此在暖磨过程中冷热风调门开启过程的配合问题就成为了暖磨方式选择的重点研究问题。冷热风调门接收一键启动暖磨指令将冷热风调门同时投自动并自动设定调节定值，此时调门在调节器比例的作用下快速开启，若按照常规单回路模拟量控制方式就有可能造成系统振荡，引起机组安全运行问题。针对此问题对于怎样避免在调阀开启过程中由于强耦合性带来的扰动问题采取了一种融合机务运行方式的模糊控制算法[5]，在调阀投入自动时根据暖磨指令将调节器[6]PI参数进行模糊控制，即在暖磨方式下对冷风调阀和热风调阀调节器PI参数进行分别弱化，让冷热风调阀在整个开启过程中使磨煤机出口温度和入口一次风量平缓过渡。待暖磨完成后将调节器PI参数按照一定速率恢复至正常调节参数，另外此控制算法调节器PI参数要配合设定值速率进行设置。
4.4 磨煤机、给煤机启动方式选择
磨煤机变频控制时自动调整出力问题也是制粉系统一键启动中的一个关键点，合理的调整出力关系到磨煤机运行安全及节能问题，若不合理的出力会造成磨煤机堵磨及耗电指标高。通过对磨煤机历次启动数据进行比对分析，得出一种有效的控制方法，即磨煤机变频控制采用开环控制，在磨煤机启动之后自动加载至最低频率15Hz运行，待给煤机启动置最小煤量后自动加载频率至40Hz运行。
给煤机启动后降磨辊时机的把握重点在于铺煤时间的确定，合理的铺煤时间能保证磨煤机在降磨辊过程中杜绝磨煤机振动现象，经过调取历次启动的数据进行综合分析，确定铺煤时间为90秒。
5投运情况
京能十堰热电厂制粉系统一键启动在投入过程中分成两个阶段：机组启动点火阶段（启动首套制粉系统）和机组点火之后阶段（启动第二套制粉系统），通过调取机组某两次启动的一键启动与手动启动数据进行对比分析，启动数据见表一。
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制粉系统暖磨时间决定着整个系统启动时间，考虑到手动启动操作的多样性，因此只提取暖磨时间数据进行比对分析。从启动数据中可以看出，一键启动无论是在机组启动点火阶段还是机组点火之后阶段比手动启动更具优势，耗时更短，另外更为重要的是一键启动比手动启动更稳定，对锅炉燃烧更利好，保证机组运行安全，一键启动数据曲线见图四，手动启动数据曲线见图五。
图4一键启动数据曲线图
Fig.4 One-button start data graph
1:炉膛负压；2:热一次风压；3:磨煤机出口温度；4:磨煤机出口阀；5:磨煤机运行。
1: Furnace negative pressure; 2: Thermal primary air pressure; 3: Mill outlet temperature; 4: Mill Outlet Valve; 5: Mill running.
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图5一键启动数据曲线图
Fig.5 One-button stop data graph
1:炉膛负压；2:热一次风压；3:磨煤机出口温度；4:磨煤机出口阀；5:磨煤机运行。
1: Furnace negative pressure; 2: Thermal primary air pressure; 3: Mill outlet temperature; 4: Mill Outlet Valve; 5: Mill running.
从一键启动和手动启动曲线中可以看出，制粉系统一键启动时炉膛负压及热一次风压比手动启动更为平缓，对系统的扰动小，更能满足机组运行安全的要求。
6结论
制粉系统一键启停技术以其高效、防误操作的优势已广泛应用于火力发电厂，但仍存在理解不够深入，缺少验收监督规范的问题。基于京能十堰热电厂制粉系统一键启停技术研究，对制粉系统一键启停技术的注意事项进行总结，同时针对一键启动几个关键点进行了分析并提出了解决方法，为制粉系统一键启停技术提供了思路同时从根本上解决了制粉系统一键启停在机组运行中难以投入的问题，让制粉系统在机组启停过程中更高效、更安全、更经济运行。
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作者简介：陈景勇（1971.12），男，山东巨野，大学本科，现从事技术设备管理和智慧化电厂建设。
论文作者: 陈景勇1,谭祥帅2,刘文仓1,李雪冰1,李春1,
论文发表刊物:《中国电业》2019年22期
论文发表时间:2020/4/7
标签：制粉论文; 磨煤机论文; 一键论文; 系统论文; 方式论文; 机组论文; 调门论文; 《中国电业》2019年22期论文;