羅 晗 ，何 磊（貴州大方發(fā)電有限公司，貴州 大方551600）

300MW“W”型鍋爐燃燒自動控制邏輯優(yōu)化應用

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行經濟性和安全性，通過邏輯優(yōu)化實現(xiàn)節(jié)能降耗、標準化管理同時進一步完善安全生產閉環(huán)管理。

自動動控制邏輯；節(jié)能降耗；標準化管理；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”重點項目之一，公司現(xiàn)擁有4臺300MW亞臨界參數(shù)燃煤火電機組，機組鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG1025/18.2-Ⅱ15型亞臨界W型火焰燃燒自然循環(huán)汽包爐，與之配套的汽輪機為東方汽輪機廠生產的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，發(fā)電機為東方電氣生產的QFSN—300—2—20B型發(fā)電機組（冷卻方式水、氫、氫）

2　現(xiàn)狀分析

目前國內“W”型火焰鍋爐保有量較少，運行經驗積累相對不足，運行經濟性分析診斷缺乏完善的數(shù)學模型作為指導，如何在安全性和經濟性上尋找最佳平衡一直是同類型電廠的工作重點。在實際工作中，運行人員并不能實時準確的知道機組的效率和煤耗等相關的二次計算數(shù)據(jù)，只能通過電力試驗所等單位進行定期的測試得知特定工況的性能數(shù)據(jù)。涉及運行經濟性所需要的實時運行成本數(shù)據(jù)不能有效的獲得，例如機組熱耗率、鍋爐效率和廠用電率等機組能耗的核心指標。值班員的操作往往以個人經驗為導向，運行工況隨交接班和人員的變換出現(xiàn)交替性的波動，無法長時間處于適應煤質變換的良好工況，主參數(shù)不能長時間壓紅線運行。

3　解決方案

要解決實際工作中出現(xiàn)的問題，僅通過耗差分析這類數(shù)學手段并不能有效解決，因為系統(tǒng)間參數(shù)的相互關聯(lián)和制約使得總熱耗效率計算呈網(wǎng)狀型結構，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反應溫度過低會導致氨逃逸增加，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行安全性和經濟性，經過實地調研分析，最終選定“燃燒自動控制邏輯優(yōu)化”作為解決方案。

4　實施過程

（1）制粉自動控制優(yōu)化。對#1鍋爐制粉系統(tǒng)進行煤粉取樣，共52個工況208個煤粉樣。通過轉速/細度分析得出最佳的分離器轉速范圍，具體措施：①隨著磨煤機煤量增加，動態(tài)分離器轉速降低；②煤質變正比例變速；③隨著鍋爐出力反比例變速。

（2）送粉自動控制優(yōu)化。煤量調整過程中，由于一次風系統(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整的特性，為了穩(wěn)定機組參數(shù)，鍋爐及汽機主控調節(jié)器速度非常慢，從而造成了AGC性能降低，本次優(yōu)化調整改變了從前的老舊思路，主要考慮磨煤機最大給煤量、燃料性質，磨煤機熱風擋板開度及變負荷率等因素，以此確定一次風與煤量的比例關系，同時在一次風控制器操作面板預留人員手動修正界面，具體措施：①給煤量與一次風壓力正比例變換，輸出環(huán)節(jié)設定3min的延時和濾波，以保證變換過程平滑，解決斷煤造成一次風壓波動的問題。②根據(jù)煤質的變化相應地對一次風壓控制曲線進行修正。③負荷變換過程中，根據(jù)負荷指令的變換方向提高或者降低一次風壓，以此來提高變負荷過程中磨煤機出粉量的響應速度。④上磨煤機容量風擋板投自動后，根據(jù)設定開度調整一次風母管壓力，盡量開大容量風擋板開度，減少節(jié)流損失，空預器熱端漏風較多時還可以降低排煙溫度，提高鍋爐經濟性。

（3）配風自動控制優(yōu)化。本次優(yōu)化主要確定了風量與負荷、風量與氧量、F擋板開度與負荷、爐壓波動與風量的關系，具體措施：①將負荷值轉換為蒸汽流量數(shù)值，從而更加精確的確定風量基數(shù)，加入氧量模塊修正，保證鍋爐排煙氧量在合適范圍內（3-6），進而控制過量空氣系數(shù)，減少損失的目的。②構建負壓波動與風量關系，采集DCS各個測點數(shù)值，并以此判斷鍋爐燃燒穩(wěn)定情況，對風量作出修正。③通過采用全爐膛統(tǒng)一組織結構配風方式設計。即根據(jù)預先設定的開度比例，隨著負荷變換相應的統(tǒng)一開大或關小F擋板：

（4）機組協(xié)調控制優(yōu)化。本次優(yōu)化在原CCS邏輯控制框架內進行調整，增加了鍋爐和汽機主控調節(jié)器的輸出響應速度和強度，同時修改了汽機前饋信號改善AGC調整特性，將原汽機、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，加強積分作用；負荷前饋系數(shù)由0.11改為0.24，加強DEH系統(tǒng)調門的響應速度。鍋爐主控由常規(guī)PID改為變參數(shù)PID，負荷前饋系數(shù)由單一系數(shù)修改為隨負荷變換的分段系數(shù)。

（5）整體優(yōu)化形態(tài)。通過采用符合現(xiàn)場實際的邏輯控制手段，將原有系統(tǒng)自動控制范圍擴大，針對一次風母管風壓，動態(tài)分離器轉速、二次風擋板開度，二次風風量控制幾個方面，采取自動跟蹤調整的全程控制方式，并對協(xié)調邏輯中的鍋爐主控和汽機主控PID參數(shù)進行了優(yōu)化，在加減負荷過程中機組可實現(xiàn)全自動跟蹤調節(jié)，負荷小幅波動時可持續(xù)跟蹤調節(jié)，在負荷穩(wěn)定時，可根據(jù)煤質實現(xiàn)燃燒最優(yōu)化調節(jié)。

5　結論

利用燃燒自動控制，創(chuàng)新性地統(tǒng)一了鍋爐運行調整方式，規(guī)范了運行操作，有利地推進了企業(yè)生產管理工作的標準化、規(guī)范化體系建設工作，，避免因煤質和鍋爐工況的瞬變性以及運行人員不同的操作習慣對鍋爐運行工況的不利影響，緩解鍋爐積焦，有效改善機組運行指標。將以前燃燒調整的大量工作，通過自動化手段來完成，在減小工作量的同時防止誤操作和漏操作。

6　效益分析

該項目的實施，鍋爐、汽機主控調節(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)補償-4萬元較2014年AGC電網(wǎng)補償46萬元，接創(chuàng)造利潤50萬元。針對入爐煤質，鍋爐配風準確性得到明顯提升，鍋爐運行更加穩(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，2014年發(fā)電54.3億千瓦時，節(jié)約燃煤17810噸，原煤按照350元/噸計算，節(jié)約生產成本623.35萬元。助燃用油2014年較2013年減少115噸，按8000元/計算，直接創(chuàng)造利潤92萬元。

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

［2］李新利.火電廠熱工自動控制技術及應用［M］.北京:中國電力出版社，2009，81-92.

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