300MW“W”型鍋爐燃燒自動(dòng)控制邏輯優(yōu)化應(yīng)用

羅 晗 ，何 磊（貴州大方發(fā)電有限公司，貴州 大方551600）

300MW“W”型鍋爐燃燒自動(dòng)控制邏輯優(yōu)化應(yīng)用

羅 晗 ，何 磊
（貴州大方發(fā)電有限公司，貴州 大方551600）

解析火電廠節(jié)能降耗工作的基本面，尋找替代性解決方案平衡提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性，通過(guò)邏輯優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、標(biāo)準(zhǔn)化管理同時(shí)進(jìn)一步完善安全生產(chǎn)閉環(huán)管理。

自動(dòng)動(dòng)控制邏輯；節(jié)能降耗；標(biāo)準(zhǔn)化管理；替代性解決方案；“W”型鍋爐；燃燒

1　引言

貴州大方發(fā)電有限公司（4×300MW），是貴州省 “西電東送”重點(diǎn)項(xiàng)目之一，公司現(xiàn)擁有4臺(tái)300MW亞臨界參數(shù)燃煤火電機(jī)組，機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ15型亞臨界W型火焰燃燒自然循環(huán)汽包爐，與之配套的汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300—16.7/537/537—8型亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)為東方電氣生產(chǎn)的QFSN—300—2—20B型發(fā)電機(jī)組（冷卻方式水、氫、氫）

2　現(xiàn)狀分析

目前國(guó)內(nèi)“W”型火焰鍋爐保有量較少，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累相對(duì)不足，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析診斷缺乏完善的數(shù)學(xué)模型作為指導(dǎo)，如何在安全性和經(jīng)濟(jì)性上尋找最佳平衡一直是同類(lèi)型電廠的工作重點(diǎn)。在實(shí)際工作中，運(yùn)行人員并不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的知道機(jī)組的效率和煤耗等相關(guān)的二次計(jì)算數(shù)據(jù)，只能通過(guò)電力試驗(yàn)所等單位進(jìn)行定期的測(cè)試得知特定工況的性能數(shù)據(jù)。涉及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性所需要的實(shí)時(shí)運(yùn)行成本數(shù)據(jù)不能有效的獲得，例如機(jī)組熱耗率、鍋爐效率和廠用電率等機(jī)組能耗的核心指標(biāo)。值班員的操作往往以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向，運(yùn)行工況隨交接班和人員的變換出現(xiàn)交替性的波動(dòng)，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間處于適應(yīng)煤質(zhì)變換的良好工況，主參數(shù)不能長(zhǎng)時(shí)間壓紅線運(yùn)行。

3　解決方案

要解決實(shí)際工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，僅通過(guò)耗差分析這類(lèi)數(shù)學(xué)手段并不能有效解決，因?yàn)橄到y(tǒng)間參數(shù)的相互關(guān)聯(lián)和制約使得總熱耗效率計(jì)算呈網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)，例如排煙按鍋爐熱耗率公式我們希望其越低越好，但是考慮到脫硝SCR反應(yīng)溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致氨逃逸增加，因此該參數(shù)并不能一味降低，所以我們希望能找到一種替代性解決方案能夠平衡的提升運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研分析，最終選定“燃燒自動(dòng)控制邏輯優(yōu)化”作為解決方案。

4　實(shí)施過(guò)程

（1）制粉自動(dòng)控制優(yōu)化。對(duì)#1鍋爐制粉系統(tǒng)進(jìn)行煤粉取樣，共52個(gè)工況208個(gè)煤粉樣。通過(guò)轉(zhuǎn)速/細(xì)度分析得出最佳的分離器轉(zhuǎn)速范圍，具體措施：①隨著磨煤機(jī)煤量增加，動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速降低；②煤質(zhì)變正比例變速；③隨著鍋爐出力反比例變速。

（2）送粉自動(dòng)控制優(yōu)化。煤量調(diào)整過(guò)程中，由于一次風(fēng)系統(tǒng)沿程主力的原因，鍋爐呈現(xiàn)出煤量與主汽壓力反比例調(diào)整的特性，為了穩(wěn)定機(jī)組參數(shù)，鍋爐及汽機(jī)主控調(diào)節(jié)器速度非常慢，從而造成了AGC性能降低，本次優(yōu)化調(diào)整改變了從前的老舊思路，主要考慮磨煤機(jī)最大給煤量、燃料性質(zhì)，磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板開(kāi)度及變負(fù)荷率等因素，以此確定一次風(fēng)與煤量的比例關(guān)系，同時(shí)在一次風(fēng)控制器操作面板預(yù)留人員手動(dòng)修正界面，具體措施：①給煤量與一次風(fēng)壓力正比例變換，輸出環(huán)節(jié)設(shè)定3min的延時(shí)和濾波，以保證變換過(guò)程平滑，解決斷煤造成一次風(fēng)壓波動(dòng)的問(wèn)題。②根據(jù)煤質(zhì)的變化相應(yīng)地對(duì)一次風(fēng)壓控制曲線進(jìn)行修正。③負(fù)荷變換過(guò)程中，根據(jù)負(fù)荷指令的變換方向提高或者降低一次風(fēng)壓，以此來(lái)提高變負(fù)荷過(guò)程中磨煤機(jī)出粉量的響應(yīng)速度。④上磨煤機(jī)容量風(fēng)擋板投自動(dòng)后，根據(jù)設(shè)定開(kāi)度調(diào)整一次風(fēng)母管壓力，盡量開(kāi)大容量風(fēng)擋板開(kāi)度，減少節(jié)流損失，空預(yù)器熱端漏風(fēng)較多時(shí)還可以降低排煙溫度，提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性。

（3）配風(fēng)自動(dòng)控制優(yōu)化。本次優(yōu)化主要確定了風(fēng)量與負(fù)荷、風(fēng)量與氧量、F擋板開(kāi)度與負(fù)荷、爐壓波動(dòng)與風(fēng)量的關(guān)系，具體措施：①將負(fù)荷值轉(zhuǎn)換為蒸汽流量數(shù)值，從而更加精確的確定風(fēng)量基數(shù)，加入氧量模塊修正，保證鍋爐排煙氧量在合適范圍內(nèi)（3-6），進(jìn)而控制過(guò)量空氣系數(shù)，減少損失的目的。②構(gòu)建負(fù)壓波動(dòng)與風(fēng)量關(guān)系，采集DCS各個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)值，并以此判斷鍋爐燃燒穩(wěn)定情況，對(duì)風(fēng)量作出修正。③通過(guò)采用全爐膛統(tǒng)一組織結(jié)構(gòu)配風(fēng)方式設(shè)計(jì)。即根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開(kāi)度比例，隨著負(fù)荷變換相應(yīng)的統(tǒng)一開(kāi)大或關(guān)小F擋板：

（4）機(jī)組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化。本次優(yōu)化在原CCS邏輯控制框架內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，增加了鍋爐和汽機(jī)主控調(diào)節(jié)器的輸出響應(yīng)速度和強(qiáng)度，同時(shí)修改了汽機(jī)前饋信號(hào)改善AGC調(diào)整特性，將原汽機(jī)、鍋爐主控由常規(guī)PID改為變參數(shù)PID控制，提高系統(tǒng)的抗干擾性和魯棒性，汽機(jī)主控PID比例系數(shù)KP值由0.35改為0.22；積分Ti由63改為25，加強(qiáng)積分作用；負(fù)荷前饋系數(shù)由0.11改為0.24，加強(qiáng)DEH系統(tǒng)調(diào)門(mén)的響應(yīng)速度。鍋爐主控由常規(guī)PID改為變參數(shù)PID，負(fù)荷前饋系數(shù)由單一系數(shù)修改為隨負(fù)荷變換的分段系數(shù)。

（5）整體優(yōu)化形態(tài)。通過(guò)采用符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的邏輯控制手段，將原有系統(tǒng)自動(dòng)控制范圍擴(kuò)大，針對(duì)一次風(fēng)母管風(fēng)壓，動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速、二次風(fēng)擋板開(kāi)度，二次風(fēng)風(fēng)量控制幾個(gè)方面，采取自動(dòng)跟蹤調(diào)整的全程控制方式，并對(duì)協(xié)調(diào)邏輯中的鍋爐主控和汽機(jī)主控PID參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在加減負(fù)荷過(guò)程中機(jī)組可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)，負(fù)荷小幅波動(dòng)時(shí)可持續(xù)跟蹤調(diào)節(jié)，在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，可根據(jù)煤質(zhì)實(shí)現(xiàn)燃燒最優(yōu)化調(diào)節(jié)。

5　結(jié)論

利用燃燒自動(dòng)控制，創(chuàng)新性地統(tǒng)一了鍋爐運(yùn)行調(diào)整方式，規(guī)范了運(yùn)行操作，有利地推進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化體系建設(shè)工作，，避免因煤質(zhì)和鍋爐工況的瞬變性以及運(yùn)行人員不同的操作習(xí)慣對(duì)鍋爐運(yùn)行工況的不利影響，緩解鍋爐積焦，有效改善機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)。將以前燃燒調(diào)整的大量工作，通過(guò)自動(dòng)化手段來(lái)完成，在減小工作量的同時(shí)防止誤操作和漏操作。

6　效益分析

該項(xiàng)目的實(shí)施，鍋爐、汽機(jī)主控調(diào)節(jié)速度明顯改善，AGC的合格率，2014年（72%）較2013年（51%）提升21%，2013年電AGC電網(wǎng)補(bǔ)償-4萬(wàn)元較2014年AGC電網(wǎng)補(bǔ)償46萬(wàn)元，接創(chuàng)造利潤(rùn)50萬(wàn)元。針對(duì)入爐煤質(zhì)，鍋爐配風(fēng)準(zhǔn)確性得到明顯提升，鍋爐運(yùn)行更加穩(wěn)定，鍋爐飛灰含碳率由2013年7.95%降至2014年的5.48%，降幅2.47%，供電煤耗降低3.28克/千瓦時(shí)，2014年發(fā)電54.3億千瓦時(shí)，節(jié)約燃煤17810噸，原煤按照350元/噸計(jì)算，節(jié)約生產(chǎn)成本623.35萬(wàn)元。助燃用油2014年較2013年減少115噸，按8000元/計(jì)算，直接創(chuàng)造利潤(rùn)92萬(wàn)元。

［1］鄒伯敏.自動(dòng)控制理論第三版［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011，63-72.

［2］李新利.火電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2009，81-92.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.053