馬瑞++張政委++黎明

摘 要：在火電廠選型中，雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)儲存煤粉的能力大，運(yùn)行靈活，可實現(xiàn)半磨運(yùn)行，研磨效率高，系統(tǒng)防爆能力強(qiáng)，適應(yīng)煤種范圍寬，具有良好的預(yù)干燥性能，響應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化較快，煤粉細(xì)度細(xì)，控制方式先進(jìn)合理，雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)在火電廠越來越多，該磨煤機(jī)介于直吹和儲能磨煤機(jī)之間， 但是火電廠節(jié)能優(yōu)化、提高經(jīng)濟(jì)性的大環(huán)境下，對煤種的選擇多樣性及其雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)遲緩性等缺點(diǎn)，從而嚴(yán)重影響協(xié)調(diào)控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)。本文針對河南華潤電力首陽山有限公司#1 、#2機(jī)組（630MW超臨界機(jī)組）機(jī)組進(jìn)行了分析研究，得出了一套完整的雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的控制方式，并逐步完善了能夠自適應(yīng)煤質(zhì)變化的協(xié)調(diào)控制策略，鍋爐主控的穩(wěn)定保證了機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定，有效提高火電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和變負(fù)荷能力，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具備了自動適應(yīng)煤質(zhì)變化的能力，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：自動控制；雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)；節(jié)能；料位

中圖分類號：TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0170-02

1 引言

目前電網(wǎng)調(diào)度對火電機(jī)組負(fù)荷變化幅度和速度的要求越來越高，很多火電機(jī)組由于煤種變化大、入爐煤質(zhì)變化頻繁，嚴(yán)重削弱了現(xiàn)有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能，減弱了機(jī)組上網(wǎng)競爭的能力，協(xié)調(diào)變負(fù)荷能力不能適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的要求。對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（Coordinated ControlSystem，簡稱CCS）的一個主要要求是在現(xiàn)隨著國家對節(jié)能減排力度的增大和電廠市場經(jīng)營的壓力，各電廠越來越重視節(jié)能降耗工作，節(jié)能降耗不僅可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。通過針對協(xié)調(diào)控制的分析，找出協(xié)調(diào)控制所產(chǎn)生的關(guān)鍵點(diǎn)，主要是鍋爐主控，鍋爐主控關(guān)鍵點(diǎn)是燃燒控制，而燃燒控制主要是雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)控制。

2 協(xié)調(diào)控制的重要因素分析

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制汽輪機(jī)負(fù)荷和鍋爐的燃燒，保持機(jī)組內(nèi)部以及機(jī)組和電網(wǎng)負(fù)荷需求的能量平衡，汽機(jī)主控通過調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)汽量，保持機(jī)組負(fù)荷按照電網(wǎng)調(diào)度的要求運(yùn)行。以河南華潤電力首陽山有限公司2x630MW超臨界機(jī)組為例，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析。

河南華潤電力首陽山公司2x630MW機(jī)組，鍋爐選用哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)的英國三井巴布可克能源公司技術(shù)生產(chǎn)的HG1952/2504-YM1型超臨界直流對沖燃燒鍋爐。汽輪機(jī)選用東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日本國日立公司技術(shù)生產(chǎn)的N600-24.2/538/566型超臨界壓力汽輪機(jī)。制粉系統(tǒng)采用的是上海重型機(jī)械廠引進(jìn)法國阿爾斯通公司技術(shù)生產(chǎn)的BBD-4360型雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)?？刂葡到y(tǒng)選用日立公司的H5000M型DCS系統(tǒng)。

2.1 壓力控制

壓力控制是直流鍋爐控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此以優(yōu)先穩(wěn)定壓力為前提考慮。從燃燒的動態(tài)特性可知，燃料量變化對于主汽壓力的影響是較小的，主要是影響的主要對象是汽溫，而后才因減溫水的調(diào)節(jié)使得壓力上升，而給水流量的改變對于汽壓和汽溫均有明顯的影響。因此，采用改變?nèi)剂狭縼硇Ｕ麥厥墙獬齼烧咧g耦合的較好辦法，使給水能快速動作穩(wěn)定壓力，而在變負(fù)荷時通過微分環(huán)節(jié)額外超調(diào)一部分燃料量以補(bǔ)償制粉系統(tǒng)的慣性，這樣可將煤-水兩回路之間的耦合特性減小的最低程度。

2.2 協(xié)調(diào)系統(tǒng)耦合

協(xié)調(diào)好煤水之間的匹配關(guān)系后，剩下的關(guān)鍵問題如何消除機(jī)、爐之間的相互耦合關(guān)系，補(bǔ)償鍋爐的大慣性特性，在變負(fù)荷及發(fā)生內(nèi)擾時，鍋爐側(cè)能跟得上汽機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)功率而造成的持續(xù)擾動。直接能量平衡控制策略（DEB）在所有情況下都解除發(fā)電控制和鍋爐控制間的耦合和使用根據(jù)汽輪機(jī)能量需求計算的具有自校正性質(zhì)的機(jī)組指令。

2.2.1 煤水的配比

煤水比校正回路的修正功能是全負(fù)荷范圍內(nèi)的工況，比如說在某個負(fù)荷點(diǎn)下由于入爐煤質(zhì)的變化造成過熱器入口焓值的偏移，此時應(yīng)通過校正將程序中原先預(yù)設(shè)的煤水比曲線整體平移一個數(shù)值，這樣在機(jī)組變負(fù)荷至另一個負(fù)荷點(diǎn)的過程中，煤水比校正回路就可不用重新計算而保持不變。

2.2.2 負(fù)荷指令UD經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)

當(dāng)鍋爐主控切為手動時，煤水比校正系統(tǒng)是乘在給水流量指令上的，此時由運(yùn)行人員手動增減鍋爐指令，煤水相應(yīng)同時動作（水有一定滯后）來調(diào)節(jié)負(fù)荷，汽機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)主汽壓力。當(dāng)鍋爐主控投入自動后，轉(zhuǎn)為CCS方式，此時煤水比校正系統(tǒng)又除到鍋爐主控至燃料量指令的回路上，通過改變?nèi)剂狭縼碚{(diào)節(jié)汽溫（焓值），同時取消鍋爐主控至給水流量指令的慣性環(huán)節(jié)，使給水快速動作以消除主汽壓力偏差，變負(fù)荷時則通過UD的微分額外增減一部分燃料量來維持汽溫的穩(wěn)定。

根據(jù)前面的分析，汽溫（焓值）校正器的輸出應(yīng)當(dāng)為一個范圍0.75～1.3左右的系數(shù)乘到給水流量指令上，這樣才能做到對煤水比曲線的整體校正，如此設(shè)計的煤水比控制回路也同時具有了煤質(zhì)熱值校正的功能。

機(jī)組協(xié)調(diào)控制方案在實施過程中燃料量的控制是協(xié)調(diào)的難點(diǎn)。即對雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的控制，雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)配用在直流鍋爐上，其特出的優(yōu)點(diǎn)：（1）能長期保持恒定的容量和要求的煤粉細(xì)度。（2）能磨制硬煤以及磨蝕性強(qiáng)的煤。（3）有較大的儲備容量，在較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)有快速反應(yīng)能力等。雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)簡單，其出力完全由通過磨煤機(jī)的負(fù)荷風(fēng)風(fēng)量決定，因筒體內(nèi)有一定量的煤粉存貯量，故能對鍋爐負(fù)荷進(jìn)行快速響應(yīng)。然而雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)無直接的煤量信號，需依據(jù)進(jìn)入磨煤機(jī)筒體內(nèi)的負(fù)荷風(fēng)量，來確定進(jìn)入鍋爐參與燃燒的煤量。

3 基于雙進(jìn)雙出磨鍋爐系統(tǒng)控制分析

從上節(jié)協(xié)調(diào)控制分析，本機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素是燃燒量控制，本節(jié)介紹雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)控制方式方法分析。

3.1 燃燒控制介紹

該廠是采用雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，每臺機(jī)組配置4臺磨，每臺磨非驅(qū)動端和驅(qū)動端各配置了一臺負(fù)荷風(fēng)門攜帶煤粉滿足鍋爐燃燒的需求。

3.2 負(fù)荷風(fēng)門與一次風(fēng)系統(tǒng)分析

該公司負(fù)荷風(fēng)門為擋板式負(fù)荷風(fēng)門，其線性度較差，由于負(fù)荷風(fēng)門控制風(fēng)量，風(fēng)量來計算燃燒量，固風(fēng)門的線性度較差，很難控制燃燒量。通過對負(fù)荷風(fēng)量相關(guān)參數(shù)進(jìn)行試驗與研究，擬合出一套完整的能夠反映出風(fēng)量變化的相關(guān)邏輯，建立數(shù)學(xué)模型，用來替代目前實測的風(fēng)量，從而達(dá)到風(fēng)量的穩(wěn)定性。為燃燒穩(wěn)定提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的參數(shù)，控制系統(tǒng)更精確，能夠快速的響應(yīng)相關(guān)擾動。如圖1。

從圖1中看出，利用一次風(fēng)機(jī)定壓控制，負(fù)荷風(fēng)門進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)線性度較差，無法更能有效的控制鍋爐燃燒，雖然通過各種參數(shù)擬合成風(fēng)量數(shù)據(jù)，但是其調(diào)節(jié)動態(tài)過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)等需要反應(yīng)速度，造成燃燒的延遲性，從而導(dǎo)致給水、風(fēng)煙系統(tǒng)的跟蹤延遲，協(xié)調(diào)控制產(chǎn)生較大的震蕩。

3.3 一次風(fēng)機(jī)與風(fēng)量控制

該廠是采用雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，每臺機(jī)組配置4臺磨，每臺磨非驅(qū)動端和驅(qū)動端各配置了一臺負(fù)荷風(fēng)門攜帶煤粉滿足鍋爐燃燒的需求，按照習(xí)慣控制，一次風(fēng)機(jī)定壓控制，運(yùn)行人員通過偏置來調(diào)節(jié)風(fēng)壓，負(fù)荷煤風(fēng)比通過負(fù)荷風(fēng)門開度調(diào)節(jié)，負(fù)荷風(fēng)門的調(diào)節(jié)線性一般情況比較差，要保持調(diào)節(jié)線性，必須保持在50%以下，這樣八臺負(fù)荷風(fēng)門就造成了風(fēng)量節(jié)流，造成一次風(fēng)機(jī)電流增大。風(fēng)機(jī)動液的開度與一次風(fēng)壓力之間有很強(qiáng)的正相關(guān)，通過對一次風(fēng)機(jī)壓力的調(diào)節(jié)，壓力進(jìn)行一次風(fēng)流量的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到燃燒的穩(wěn)定性。

3.4 總結(jié)

通過本節(jié)分析，鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制通過磨煤機(jī)料位、負(fù)荷風(fēng)門開度、壓力及其出每臺磨煤機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行修正后然后控制已經(jīng)無法滿足直流鍋爐協(xié)調(diào)的需求，固轉(zhuǎn)化思路，利用新型控制策略，保持負(fù)荷風(fēng)門全開，利用一次風(fēng)機(jī)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是此種控制需要一次風(fēng)機(jī)動液系統(tǒng)的可靠性要高。

4 結(jié)語

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)配用在直流鍋爐上，經(jīng)過多年時間的摸索，了解鍋爐及磨煤機(jī)燃燒系統(tǒng)特性，完善了控制方案，協(xié)調(diào)了兩者之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)了機(jī)組的AGC功能，使雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的優(yōu)良特性在直流鍋爐上充分發(fā)揮了出來。600至480MW至600MW降升負(fù)荷曲線圖，從圖中可以看出負(fù)荷穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確；主氣溫、再熱氣溫穩(wěn)定， 一次調(diào)頻系統(tǒng)正常投用。