呂行，胡昌林

(華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453635)

1 問題的提出

入爐燃料量的精確控制是協(xié)調(diào)投入的必要條件之一。對于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)來說，燃料量是通過容量風(fēng)風(fēng)量和磨煤機(jī)料位來計(jì)算的。華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司660MW機(jī)組容量風(fēng)風(fēng)量測量不準(zhǔn)，容量風(fēng)擋板漏風(fēng)量大、線性較差，計(jì)算出的煤量與進(jìn)入爐膛的煤量偏差較大，導(dǎo)致主蒸汽溫度出現(xiàn)超高溫或超低溫現(xiàn)象，負(fù)荷和主蒸汽壓力波動(dòng)超出規(guī)程要求;磨煤機(jī)分離器容易發(fā)生堵塞，平均每3 d就需要停運(yùn)磨煤機(jī)清理1次。由于磨煤機(jī)啟、停時(shí)存在建立料位的過程，容量風(fēng)風(fēng)量與進(jìn)入爐膛的實(shí)際燃料量偏差較大，容易引發(fā)鍋爐總體給煤量波動(dòng)，給協(xié)調(diào)系統(tǒng)造成較大擾動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐慑仩t滅火。

2 燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)

華電新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司寶山電廠一期工程2×660MW機(jī)組鍋爐為東方鍋爐(集團(tuán))有限公司生產(chǎn)的DG2100/25．4－Ⅱ1型超臨界變壓直流本生鍋爐。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，額定功率660MW。6臺(tái)雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，2臺(tái)50%汽動(dòng)給水泵，1臺(tái)30%電動(dòng)給水泵，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)，2臺(tái)引風(fēng)機(jī)。

該公司660MW機(jī)組燃料控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)為:

(1)容量風(fēng)風(fēng)量校正，通過容量風(fēng)開度、磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓力計(jì)算得到的容量風(fēng)風(fēng)量與實(shí)際測量風(fēng)量計(jì)算，得到較為準(zhǔn)確的容量風(fēng)風(fēng)量。

(2)啟、停磨煤機(jī)過程中減少對系統(tǒng)的擾動(dòng)。

(3)一次風(fēng)壓力控制設(shè)定點(diǎn)隨負(fù)荷指令變化，將負(fù)荷指令作為一次風(fēng)壓力控制前饋，增加系統(tǒng)動(dòng)態(tài)快速反應(yīng)速度。

(4)容量風(fēng)擋板線性修正。

3 燃料自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化方案

火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)的任務(wù)就是為鍋爐提供一定數(shù)量、質(zhì)量并滿足負(fù)荷要求的煤粉。制粉系統(tǒng)作為原煤的加工處理設(shè)備，由于與鍋爐的燃燒器直接相連，其運(yùn)行的穩(wěn)定性與可控性將直接影響鍋爐的穩(wěn)定燃燒和燃燒效率。

精確測量、計(jì)算入爐煤煤量是保證協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入的必要條件之一。同其他類型的制粉系統(tǒng)不同，雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)瞬間出力的調(diào)整不是靠調(diào)節(jié)給煤機(jī)的輸煤轉(zhuǎn)速，而是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量來完成的。入爐煤量是通過計(jì)算一次風(fēng)風(fēng)量間接獲得的。在協(xié)調(diào)方式下，鍋爐總的負(fù)荷要求被分配到每臺(tái)磨煤機(jī)，將設(shè)定的負(fù)荷指令通過函數(shù)轉(zhuǎn)換為每臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)量信號(hào)并將其同實(shí)際的一次風(fēng)量進(jìn)行比較，差值通過PI控制單元調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的負(fù)荷風(fēng)擋板開度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對磨煤機(jī)出煤量的控制。

針對雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的特性，研究制粉系統(tǒng)煤量測量的方法，有助于增強(qiáng)鍋爐燃燒穩(wěn)定性，能使制粉系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)工況，降低制粉單耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在此基礎(chǔ)上，采取優(yōu)化磨煤機(jī)啟/停控制策略，減小因啟/停引起的燃燒波動(dòng)，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

在制粉系統(tǒng)中，風(fēng)量測量裝置精度不夠高，測量數(shù)據(jù)與真實(shí)風(fēng)量偏差相對較大。溫度信號(hào)盡管能夠準(zhǔn)確測量，但由于風(fēng)、粉混合后的溫度受一次風(fēng)、旁路風(fēng)、密封風(fēng)、煤溫的影響，難以準(zhǔn)確建立風(fēng)、煤、粉間的傳熱關(guān)系，難以使用溫度信息計(jì)算制粉系統(tǒng)出煤量。管道內(nèi)壓力測量相對準(zhǔn)確，在經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后，篩選出給煤機(jī)瞬時(shí)煤量、一次風(fēng)閥門開度、一次風(fēng)閥門后壓力作為入爐煤量和軟測量輸入輔助變量。軟測量技術(shù)建立輔助變量與主導(dǎo)變量之間的關(guān)系，通過數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)待測主導(dǎo)變量的測量。因此，一般要求所選擇的輔助變量數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠性高且抗干擾能力強(qiáng)。

當(dāng)制粉系統(tǒng)工作在穩(wěn)定工況時(shí)，即給煤機(jī)給煤穩(wěn)定、磨煤機(jī)內(nèi)部料位保持穩(wěn)定、一次風(fēng)閥門開度不變，此時(shí)認(rèn)為制粉系統(tǒng)中給煤量與出粉量相同。在軟測量計(jì)算中，可將給煤機(jī)瞬時(shí)給煤量作為出粉量用于數(shù)據(jù)訓(xùn)練，建立出粉量與輔助變量的關(guān)系模型。入爐煤量、一次風(fēng)閥門開度和一次風(fēng)閥門后壓力關(guān)系模型能夠?qū)崿F(xiàn)利用現(xiàn)有輔助變量對入爐煤量進(jìn)行軟測量，但其計(jì)算結(jié)果存在一定偏差。采用信息融合方法將2種模型預(yù)測結(jié)果進(jìn)行綜合處理，能夠獲得較單個(gè)模型預(yù)測更準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，有助于提高入爐煤量計(jì)算的準(zhǔn)確性。決策級(jí)的信息融合方法較多，可選擇較為常用的加權(quán)平均法。但是，入爐煤量、一次風(fēng)閥門開度和一次風(fēng)閥門后壓力的關(guān)系模型是利用制粉系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練建立的，其假設(shè)條件是給煤機(jī)給煤穩(wěn)定、磨煤機(jī)內(nèi)部料位保持穩(wěn)定、一次風(fēng)閥門開度不變，此時(shí)認(rèn)為制粉系統(tǒng)中給煤量與出粉量相同。而磨煤機(jī)筒體料位并非保持恒定，尤其是在啟、停磨煤機(jī)過程中料位變化更大。由于料位的高低會(huì)影響風(fēng)、煤比，因此，會(huì)造成入爐煤量計(jì)算偏差增大。磨煤機(jī)料位對磨煤機(jī)出力的影響難以采用測量或軟測量方法直接或間接度量，可采用模糊關(guān)系運(yùn)算方法分析料位對入爐煤量計(jì)算的影響，通過現(xiàn)場試驗(yàn)修正隸屬度函數(shù)，以減小計(jì)算煤量與實(shí)際入爐煤量的偏差。

4 燃料自動(dòng)控制優(yōu)化結(jié)果

4．1 協(xié)調(diào)控制下磨煤機(jī)啟動(dòng)

優(yōu)化后的磨煤機(jī)啟動(dòng)曲線如圖1所示。由圖1可以看出，機(jī)組在協(xié)調(diào)方式下運(yùn)行，1臺(tái)磨煤機(jī)在09:46啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)負(fù)荷為475MW，負(fù)荷變化率為9 MW/min，共有4臺(tái)磨煤機(jī)容量風(fēng)擋板投入自動(dòng)，將近10min機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定;在磨煤機(jī)啟動(dòng)的過程中，主蒸汽溫度變化平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)超高溫和超低溫的情況，負(fù)荷變化平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)波動(dòng)，機(jī)組參數(shù)完全滿足規(guī)程要求。優(yōu)化后的磨煤機(jī)啟動(dòng)參數(shù)見表1。

表1 優(yōu)化后的磨煤機(jī)啟動(dòng)參數(shù)

4．2 協(xié)調(diào)控制下磨煤機(jī)停止

優(yōu)化后的磨煤機(jī)停止曲線如圖2所示。由圖2可以看出，機(jī)組在協(xié)調(diào)方式下運(yùn)行，1臺(tái)磨煤機(jī)在18:50停止，當(dāng)時(shí)負(fù)荷為465MW，負(fù)荷變化率為9 MW/min，共有4臺(tái)磨煤機(jī)容量風(fēng)擋板投入自動(dòng)，將近1min機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定;在磨煤機(jī)停止過程中，主蒸汽溫度平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)超高溫和超低溫現(xiàn)象，負(fù)荷變化平穩(wěn)，所有參數(shù)都完全滿足規(guī)程要求，多數(shù)優(yōu)于規(guī)程要求。優(yōu)化后的磨煤機(jī)停止參數(shù)見表2。

圖1 優(yōu)化后的磨煤機(jī)啟動(dòng)曲線

圖2 優(yōu)化后的磨煤機(jī)停止曲線

表2 優(yōu)化后的磨煤機(jī)停止參數(shù)

5 結(jié)束語

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，對入爐煤量計(jì)算值修正后，減小了由于料位過低造成的入爐煤量計(jì)算偏差，降低了料位波動(dòng)對燃燒的影響。尤其是在啟、停磨煤機(jī)階段，燃燒依然能夠保持穩(wěn)定，表明入爐煤量計(jì)算準(zhǔn)確，入爐煤量數(shù)值修正算法準(zhǔn)確、有效，較好地解決了雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)啟、停過程中的燃燒波動(dòng)問題。這次優(yōu)化過程取得了較好的效果，保證了主蒸汽溫度的平穩(wěn)性，保證了機(jī)組負(fù)荷的穩(wěn)定和快速響應(yīng)，為機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］朱北恒．火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)［M］．北京:中國電力出版社，2005．

［2］王付生．電廠熱工自動(dòng)控制與保護(hù)［M］．北京:中國電力出版社，2005．

［3］開平安．火電廠熱工過程先進(jìn)控制技術(shù)［M］．北京:中國電力出版社，2010．