沈志超

（國家電投集團(tuán)協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司，江蘇 濱海 224500）

隨著新能源項(xiàng)目的不斷發(fā)展，電網(wǎng)全額消納新能源電量，火電市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)逐漸下降，甚至百萬機(jī)組也為了電網(wǎng)安全，參與市場(chǎng)調(diào)峰、調(diào)頻，煤炭市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)較大，尤其是今年，迫于經(jīng)營(yíng)壓力，大多數(shù)火電機(jī)組燃用煤種均偏離設(shè)計(jì)煤種，為了保證控制系統(tǒng)在煤種頻繁變化情況下對(duì)機(jī)組AGC指令的響應(yīng)速率及對(duì)主蒸汽壓力控制的品質(zhì)，提出了BTU校正方法，以消除燃煤量和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度變化對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制的影響，從而保證機(jī)組的穩(wěn)定性。

1 BTU控制邏輯

基本原理：BTU校正方法采用設(shè)計(jì)工況下的給水流量與燃料量的對(duì)應(yīng)函數(shù)計(jì)算出當(dāng)前給水流量下對(duì)應(yīng)的理論燃料量，通過實(shí)際燃料量乘以BTU校正系數(shù)得到校正后的燃料量。對(duì)理論燃料量與校正后的燃料量的偏差進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果通過函數(shù)折算為一個(gè)校正系數(shù)，即為實(shí)際煤發(fā)熱量與理論煤發(fā)熱量的比值。但該方法存在較大誤差，有時(shí)候難以整定積分時(shí)間，積分時(shí)間過小則控制系統(tǒng)易出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩，過大則控制系統(tǒng)響應(yīng)指令遲緩。BTU控制邏輯圖如圖1。

圖1 BTU控制邏輯圖

BTU校正系數(shù)由總煤量、機(jī)組實(shí)際功率、進(jìn)回油量、油槍投運(yùn)情況、給煤機(jī)反饋量、MFT動(dòng)作情況、一次調(diào)頻、變負(fù)荷情況、RB、磨煤機(jī)運(yùn)行情況、主蒸汽壓力偏差、給水流量經(jīng)一個(gè)PID調(diào)節(jié)器計(jì)算得出。

在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：BTU校準(zhǔn)系數(shù)主要由總煤量、主蒸汽壓力偏差、給水流量來決定。在協(xié)調(diào)方式負(fù)荷不變的情況下，水煤比正常，若手動(dòng)關(guān)小熱值校正BTU數(shù)值，鍋爐燃料指令不變，由于煤質(zhì)發(fā)熱系數(shù)降低，校正后的煤量增加，為了維持水煤比不變，實(shí)際煤量會(huì)增加，水此時(shí)不變，中間點(diǎn)溫度升高。開大熱值校正BTU數(shù)值時(shí)，鍋爐燃料指令不變，由于煤質(zhì)發(fā)熱系數(shù)升高，校正后的煤量減少，為了維持水煤比不變，實(shí)際煤量會(huì)減少，水此時(shí)不變，中間點(diǎn)溫度下降。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀

在大量摻燒褐煤的情況下，燃料熱值下降，火電機(jī)組又時(shí)刻在參與市場(chǎng)調(diào)峰和調(diào)頻，為了保證機(jī)組的性能，在市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力，機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，燃料量超前控制較多，尤其是煤種變化，主汽壓力響應(yīng)速度變差時(shí)，BTU變化影響較大，由于入爐煤大多采用爐外摻混，均勻度差，當(dāng)發(fā)生煤質(zhì)突變時(shí)，BTU變化跟蹤不及時(shí)，容易造成煤水比失調(diào)，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

3 原因分析

入爐煤摻燒不均，導(dǎo)致入爐煤熱值不穩(wěn)定，這種方式容易造成入爐煤熱值波動(dòng)大，當(dāng)天燃煤熱量突然下降，BTU熱值校正應(yīng)該下降，使鍋爐主控增加煤量，而主蒸汽壓力受負(fù)荷波動(dòng)和減溫水影響，壓力偏高1～2MPa，應(yīng)該減煤、減水來降低主汽壓力，而此時(shí)鍋爐主控同時(shí)接收加煤和減煤的指令，相互干擾，造成實(shí)際煤量變化量很小，BTU熱值校正偏高，實(shí)際煤量偏低；因機(jī)組水煤比焓值控制器給水偏差輸出自動(dòng)狀態(tài)下存在限制（-0.1～+0.25倍的給水指令），當(dāng)焓值控制器給水偏差達(dá)到低限后，無法通過減水來降低主汽壓力，造成給水流量偏高，主汽壓力偏高、中間點(diǎn)過熱度偏低，主、再熱蒸汽溫度下降，新負(fù)荷點(diǎn)無法達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致水煤比嚴(yán)重失調(diào)。

商業(yè)運(yùn)行初期進(jìn)入爐膛的燃料為設(shè)計(jì)煤種，BTU跟蹤變化波動(dòng)很小，可以滿足協(xié)調(diào)運(yùn)行方式的任意負(fù)荷變化，因此在BTU控制邏輯內(nèi)部設(shè)置了0.9～1.0之間的限制，而正是由于這個(gè)限制，造成了后期商業(yè)運(yùn)行階段，煤種突然變差、突變的時(shí)候，BTU值變化收到的下限0.9的限制，不能將進(jìn)入爐膛里的燃料量熱值真是反映出來，造成嚴(yán)重的煤水比失調(diào)。在煤質(zhì)變化初期，鍋爐的主要參數(shù)已經(jīng)偏離的設(shè)計(jì)值，值班人員采用傳統(tǒng)的通過手動(dòng)調(diào)整中間點(diǎn)焓值，以調(diào)整給水量偏置，短時(shí)間鍋爐運(yùn)行參數(shù)內(nèi)會(huì)恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，當(dāng)投入自動(dòng)狀態(tài)后，隨著時(shí)間和煤質(zhì)的進(jìn)一步的變化，鍋爐參數(shù)再次偏離設(shè)計(jì)值，造成煤水比嚴(yán)重失調(diào)。電網(wǎng)調(diào)頻市場(chǎng)開放，若機(jī)組中標(biāo)，短時(shí)間內(nèi)負(fù)荷變動(dòng)大，磨煤機(jī)頻繁啟停，入爐煤熱值在短時(shí)間內(nèi)快速升高或下降，BTU熱值校正無法及時(shí)自動(dòng)跟蹤到位；負(fù)荷波動(dòng)大同時(shí)會(huì)造成煤量超調(diào)大，負(fù)荷頻繁波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致煤量頻繁超調(diào)，主蒸汽壓力不穩(wěn)，從而影響B(tài)TU熱值校正，是造成水煤比失調(diào)間接原因。

4 控制措施

由于摻配褐煤，入爐煤熱值下降較大，BTU下限0.9已經(jīng)無法滿足要求，將下限改為0.7，可以杜絕因煤質(zhì)突降，造成煤水比失調(diào)。保證配煤摻燒均勻，入爐煤煤質(zhì)穩(wěn)定。當(dāng)更換上煤煤種時(shí)，值班員要了解加倉時(shí)當(dāng)前原煤斗煤位，估算出燒到新煤種時(shí)間，根據(jù)上煤煤質(zhì)不同做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，避免所有磨煤機(jī)同時(shí)燒到新煤種，造成入爐煤熱值發(fā)生大幅變化BTU熱值校正自動(dòng)跟蹤不及時(shí)。值班員提前查看網(wǎng)調(diào)預(yù)測(cè)負(fù)荷曲線和前一天負(fù)荷變動(dòng)情況，做好負(fù)荷預(yù)測(cè)，盡量減少備用磨煤機(jī)啟停次數(shù)。當(dāng)查看負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線負(fù)荷短時(shí)間上升時(shí)，可通過增加燒高熱值煤種磨煤機(jī)出力，適當(dāng)提高一次風(fēng)壓，開大磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)調(diào)門開度，降低磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速等方法來增加鍋爐出力，減少備用磨煤機(jī)的啟停次數(shù)。備用磨煤機(jī)啟停后及時(shí)調(diào)整BTU熱值校正。當(dāng)啟停備用磨煤機(jī)時(shí)，入爐煤熱量發(fā)生變化，BTU熱值校正自動(dòng)跟蹤緩慢，可解除BTU熱值校正自動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值調(diào)節(jié)BTU至合適數(shù)值，使鍋爐燃燒達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。BTU熱值校正手動(dòng)增減一鍵數(shù)值變化0.01，100S后跟蹤到位。

減少主、再熱蒸汽減溫水調(diào)門的大幅度調(diào)節(jié)。值班員根據(jù)負(fù)荷及主蒸汽壓力變化提前調(diào)整主、再蒸汽溫度，通過配風(fēng)、燃燒器擺角等調(diào)節(jié)，保持主、再熱蒸汽溫度穩(wěn)定，防止主、再熱蒸汽溫度波動(dòng)大，造成減溫水量的大幅度增減。當(dāng)出現(xiàn)水煤比失調(diào)的時(shí)候，值班員應(yīng)及時(shí)解除水煤比控制和熱值校正自動(dòng)，通手動(dòng)調(diào)節(jié)給水流量偏差和實(shí)際煤量偏差使水煤比達(dá)到平衡狀態(tài)后再投入自動(dòng)。BTU值當(dāng)出現(xiàn)輕微的偏離時(shí)，增加壓力偏置、增加高熱值給煤機(jī)給煤量、降低BTU系數(shù)可以使總煤量上升，使實(shí)際壓力與設(shè)定壓力偏差快速減小，從而達(dá)到BTU系數(shù)恢復(fù)正常。多臺(tái)磨煤機(jī)摻燒褐煤，BTU校正系數(shù)滯后，調(diào)整BTU時(shí)，各臺(tái)磨煤機(jī)給煤量增加較大，要緩慢調(diào)整，要防止堵磨，注意石子煤斗，防止著火，磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)門手動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)磨煤機(jī)煤量波動(dòng)較大，一次風(fēng)壓及熱風(fēng)調(diào)門需及時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，必要時(shí)及時(shí)啟動(dòng)備用磨煤機(jī)。磨煤機(jī)分離器運(yùn)行方式為自動(dòng)，正常情況下分離器轉(zhuǎn)速偏執(zhí)設(shè)置為0。分離器轉(zhuǎn)速與給煤量呈正比關(guān)系，給煤量30-120t/h對(duì)應(yīng)分離器轉(zhuǎn)速19.5-21.5Hz。此種自動(dòng)運(yùn)行方式易造成煤量升高難出粉，煤量下降易出粉現(xiàn)象，極端情況造成升負(fù)荷壓力跟蹤不及時(shí)，降負(fù)荷壓力憋高的情況。建議在負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定期間投入自動(dòng)，快速升降負(fù)荷期間解除分離器轉(zhuǎn)速自動(dòng)改為手動(dòng)調(diào)節(jié)?；蛐薷姆蛛x器轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯，以磨煤機(jī)出粉能力為側(cè)重點(diǎn)修改分離器自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯。

5 結(jié)語

BTU數(shù)值跟蹤滯后，究其主要原因?yàn)槊悍N突變?cè)斐?。BTU數(shù)值若反應(yīng)過快，對(duì)煤量影響較大，其調(diào)整速率不易過快。常見煤種突變：ABCDE運(yùn)行、BCDE褐煤、停運(yùn)A磨；上煤方式變化，多臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)更換煤種。因此，在停運(yùn)較好煤種磨煤機(jī)時(shí)，操作應(yīng)緩慢，保證磨煤機(jī)不振的情況下低煤量運(yùn)行一段時(shí)間再停運(yùn)；更換煤種時(shí)，不可多臺(tái)磨煤機(jī)大量同時(shí)更換，應(yīng)在單臺(tái)磨煤機(jī)單次上煤期間更換。