郭俊

摘 要：目前我國某些電廠鍋爐送風控制系統(tǒng)采用風壓控制方式，設(shè)計不先進，控制品質(zhì)差，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用西門子經(jīng)典控制思路，但由于沒有配套相關(guān)優(yōu)化系統(tǒng)，調(diào)節(jié)品質(zhì)不能滿足AGC自動調(diào)整的需求。為了進一步提高機組整體運行控制品質(zhì)，對現(xiàn)有鍋爐送風控制系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和AGC自動調(diào)整系統(tǒng)進行調(diào)查，本文分析并探索、研究出了關(guān)于改善現(xiàn)狀的基本方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐送風控制系統(tǒng)；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；AGC自動調(diào)整；優(yōu)化方法

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0157-02

公司四臺機組在運行過程中存在送風量控制系統(tǒng)和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)品質(zhì)差的問題，在機組跟隨AGC指令自動調(diào)整期間負荷跟蹤速率偏低，調(diào)節(jié)精度偏大，經(jīng)常出現(xiàn)超溫、超壓、負荷靜態(tài)偏差大等問題出現(xiàn)。因此，需要對機組的鍋爐送風控制系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進行分析、優(yōu)化，以提高機組運行穩(wěn)定性和AGC自動控制水平，爭取更多發(fā)電量，保障機組安全、經(jīng)濟運行。

1 現(xiàn)狀分析與調(diào)查

火力發(fā)電廠送風控制系統(tǒng)屬于鍋爐燃燒控制的一部分，一般有兩種控制方式：一是送風機調(diào)節(jié)風量，二次風擋板調(diào)節(jié)風箱與爐膛的差壓；二是二次風擋板調(diào)節(jié)風量，送風機調(diào)節(jié)風箱壓力。在機組進行低NOx燃燒器改造后，鍋爐配風發(fā)生了改變，對送風量的控制提出了更高的要求，因此，采用方式一送風機調(diào)節(jié)風量，二次風擋板調(diào)節(jié)風箱與爐膛的差壓的控制方式可以提高風量響應(yīng)速度，改善鍋爐燃燒控制。

協(xié)調(diào)優(yōu)化的手段主要按照兩個方向進行分析研究：一是立足鍋爐燃燒，夯實協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)；二是采用一種全新的機組協(xié)調(diào)控制思路，基于實時獲得的機組動態(tài)模型，利用先進的預(yù)測控制算法，充分利用機組的蓄能，使機組迅速響應(yīng)負荷的需求變化，并充分考慮到脫硝改造后機組燃燒工況的變化和二次風配比發(fā)生改變的情況，以解決該機組對電網(wǎng)負荷需求變化響應(yīng)過慢的缺點。

鍋爐送風機出口應(yīng)裝設(shè)送風量流量信號測點，送風機動葉根據(jù)此信號進行風量的調(diào)節(jié)，可快速跟蹤鍋爐煤量變化，配套二次風箱與爐膛差壓信號，可有效保障燃燒安全性，具有較為成熟的成功經(jīng)驗。在機組進行脫硝改造后，需要對二次風配風進行重新調(diào)整，以兼顧鍋爐穩(wěn)定燃燒和NDx的環(huán)保指標，進而保障鍋爐送風控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。從我廠實際情況看，現(xiàn)在使用的二次風流量測量裝置為機翼測量裝置，測量精度低，而且存在設(shè)計缺陷，運行中容易出現(xiàn)堵塞和信號波動的現(xiàn)象，不利于送風量的自動調(diào)節(jié)。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方面，我國目前較常用的機爐協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計思想出發(fā)點是在保證機組穩(wěn)定運行的前提下，提高機組的動態(tài)穩(wěn)定性和負荷響應(yīng)快速性。其基本指導(dǎo)思想是用強烈的鍋爐燃燒前饋實現(xiàn)汽機快速回路與鍋爐大遲延、大慣性回路的部分解耦，使機組各項參數(shù)保持在允許的范圍之內(nèi)。為適應(yīng)機組在電網(wǎng)中所承擔任務(wù)的不同，一般有機跟爐、爐跟機兩種運行方式。

1.1 機跟爐方式

該運行方式為汽機調(diào)主汽壓力，鍋爐調(diào)負荷。以升負荷過程為例說明其調(diào)節(jié)過程：當負荷指令升高時，鍋爐調(diào)節(jié)器根據(jù)負荷偏差增加燃料量，加強鍋爐燃燒。由于制粉系統(tǒng)及燃燒遲滯，主汽壓力并不立即變化。因此，汽機調(diào)節(jié)器輸出不變，汽機調(diào)門保持原開度，負荷不變。經(jīng)過一段時間后，增加的燃料量燃燒效果逐漸顯現(xiàn)，主汽壓力逐漸有上升趨勢。此時，汽機調(diào)節(jié)器為保持壓力設(shè)定點，抑制壓力上升，逐漸增大調(diào)門開度，使主汽壓力恢復(fù)至設(shè)定點，同時機組負荷也隨之升高，直至達到新的負荷設(shè)定點。這種方式機爐動態(tài)調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)，對其他系統(tǒng)沖擊小，但負荷響應(yīng)性差，有時不能滿足電網(wǎng)要求。

1.2 爐跟機方式

該方式是汽機調(diào)負荷，鍋爐調(diào)主汽壓力。鍋爐動態(tài)特性為大遲延、大慣性，且無自平衡能力，系統(tǒng)不穩(wěn)定。同樣以升負荷過程為例，說明其調(diào)節(jié)過程：負荷指令升高，汽機調(diào)節(jié)器根據(jù)負荷偏差迅速增大調(diào)門開度，利用鍋爐汽包蓄熱提升負荷，同時主汽壓力下降；鍋爐調(diào)節(jié)器根據(jù)負荷前饋和壓力偏差增加燃料量，加強鍋爐燃燒以恢復(fù)主汽壓力。但由于鍋爐相對于汽機遲延和慣性很大，極易造成燃料量超調(diào)，使鍋爐燃燒不穩(wěn)定。因此，爐跟機方式可控性差，對其他系統(tǒng)沖擊大，但負荷響應(yīng)性較好。

2 存在問題分析

2.1 鍋爐送風控制系統(tǒng)存在問題

鍋爐沒有單獨的送風風量測點，總風量信號由磨煤機一次風流量信號、燃燒層二次風流量信號和OFA流量信號相加形成，A、B送風機動葉只調(diào)節(jié)二次風母管壓力，二次風調(diào)門根據(jù)當前負荷進行開環(huán)調(diào)節(jié)，不參與二次風的調(diào)節(jié)，加之沒有二次風箱與爐膛的差壓信號進行安全保護，造成送風量自動調(diào)節(jié)品質(zhì)差，氧量自動調(diào)節(jié)由于受到鍋爐低負荷二次風母管壓力安全性考慮，只對送風機動葉進行微小偏置，調(diào)節(jié)能力受限；二次風配風不合理，造成鍋爐變負荷期間汽溫、汽壓波動大，有時甚至出現(xiàn)汽溫和汽壓反向變化的情況，NOx參數(shù)控制不及時，AGC跟蹤速度慢，負荷升降斜率不能滿足電網(wǎng)公司要求；現(xiàn)有燃燒器A、B側(cè)二次風流量測量裝置測量偏差大且設(shè)備老化，測量偏差大，運行穩(wěn)定性低，經(jīng)常出現(xiàn)管路堵塞、顯示偏差等問題，不能真實反映鍋爐送風量的變化。

2.2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)存在問題

調(diào)節(jié)品質(zhì)分析無論機跟爐還是爐跟機，其基本控制結(jié)構(gòu)均以燃燒控制前饋提高鍋爐響應(yīng)特性，輔以智能控制（如自適應(yīng)算法、模糊判斷等），來實現(xiàn)其控制目的。采用燃燒前饋，雖然提高了爐的響應(yīng)速度，使機爐動態(tài)參數(shù)保持在一定允許范圍之內(nèi)，但使燃燒過程擾動加劇，爐膛熱負荷反復(fù)激變，爐膛內(nèi)受熱面承受交變熱應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低，檢修維護費用升高。同時，燃燒前饋也使制粉系統(tǒng)設(shè)備磨損加劇，壽命降低，設(shè)備故障率升高。

3 優(yōu)化方法研究與探討

我廠現(xiàn)有送風控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式為送風機調(diào)節(jié)二次風箱壓力，二次風調(diào)節(jié)擋板根據(jù)機組負荷進行開環(huán)調(diào)節(jié)，主要控制主燃區(qū)NOx的生成，鍋爐氧量自動調(diào)節(jié)受到二次風箱壓力安全性的影響，起不到應(yīng)有的調(diào)節(jié)作用。因此，首先需要新增送風機出口風量測點、二次風箱與爐膛差壓信號測點，采用送風機調(diào)節(jié)風量，二次風擋板調(diào)節(jié)風箱與爐膛的差壓控制方式進行送風量調(diào)節(jié)，提高風量響應(yīng)速度，獲得更準確、更合理的風煤比，進而改善鍋爐燃燒控制和協(xié)調(diào)控制品質(zhì)。其次，優(yōu)化鍋爐氧量自動調(diào)節(jié)，更多的參與二次風流量的調(diào)節(jié)，根據(jù)鍋爐氧量的變化對送風量進行優(yōu)化，可以更好的控制鍋爐燃燒和NOx的生成；同時，進行爐膛負壓調(diào)整、優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在鍋爐送風量得到優(yōu)化的條件下，協(xié)調(diào)控制品質(zhì)將進一步提高，進而可以有效提高機組AGC響應(yīng)速度，更好控制機組運行過程中超溫、超壓現(xiàn)象的發(fā)生，保障機組經(jīng)濟、安全運行。

在協(xié)調(diào)控制方面，采用一種全新的機組協(xié)調(diào)控制思路，基于實時獲得的機組動態(tài)模型，利用先進的預(yù)測控制算法，充分利用機組的蓄能，使機組迅速響應(yīng)負荷的需求變化，并充分考慮到脫硝改造后機組燃燒工況的變化和二次風配比發(fā)生改變的情況，以解決該機組對電網(wǎng)負荷需求變化響應(yīng)過慢的缺點.

機組新協(xié)調(diào)控制模塊在接到負荷變化的指令（未來的信息）后，綜合系統(tǒng)當前的壓力，實際功率和煤量等信息，根據(jù)機爐數(shù)學(xué)模型預(yù)測機組未來的蓄熱能力和實際負荷的變化趨勢，進而預(yù)測系統(tǒng)未來的負荷指令，該負荷指令作用于系統(tǒng)后再經(jīng)過模型輸出誤差（預(yù)測的負荷指令與實際的負荷）進行反饋校正，應(yīng)用二次型性能指標進行滾動優(yōu)化，再預(yù)測出當前應(yīng)加于系統(tǒng)的控制指令，如此反復(fù)而完成整個控制循環(huán)?？梢娺@種控制算法是先預(yù)測系統(tǒng)未來的輸出狀態(tài)，再去確定當前時刻的控制動作，即先預(yù)測后控制，然后根據(jù)模型誤差再去優(yōu)化預(yù)測指令，直至完成整個控制循環(huán)，控制動作具有明顯的預(yù)見性。

4 結(jié)語

新送風控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立和實施采用基于總風量控制的方式，并輔以氧量自動控制系統(tǒng)了，提高機組送風量控制的響應(yīng)速度，獲得更好的風煤比。新增送風機流量測點采用矩陣式測量裝置，并加裝防堵裝置，可有效提高風量測量準確性和設(shè)備運行穩(wěn)定性。鍋爐送風系統(tǒng)進行優(yōu)化后進行的爐膛壓力控制優(yōu)化試驗、協(xié)調(diào)優(yōu)化試驗，可以在保證機組安全、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上提高機組AGC響應(yīng)品質(zhì)，從而提升企業(yè)的競爭力。endprint