鍋爐總風量控制邏輯優化

楊演

摘 要：鍋爐總風量控制是燃燒調節的核心控制邏輯，配風調整的好壞直接影響到鍋爐燃燒的經濟性。由于鍋爐制造、安裝、測點反饋與設計值均可能存在一定的偏差，為保證鍋爐在運行中有最佳的風量控制，必須通過實際生產中進行總結和探討，優化控制邏輯，以達到鍋爐最佳運行工況。

關鍵詞：總風量控制；鍋爐氧量；優化

1 優化前鍋爐運行情況

隨著脫硝系統引入，對鍋爐風煙系統控制提出了更高的要求。脫硝系統增加了很多有用的監視參數，其中包括脫硝煙氣入口CO含量，是反應鍋爐配風合理性的重要實時參數。運行中存在以下問題：

（1）滿負荷時A/B側脫硝入口CO含量測點由10mg/Nm3快速上漲至210mg/Nm3測量上限，并在整個滿負荷運行時期難以減低，說明機組在高負荷運行期間存在氧量偏低，影響燃燒效率。

（2）曲線中兩次加負荷過程中，氧量均最低至2%以下（最低達1.5%），且回調時間很長，氧量跟蹤非常緩慢，導致鍋爐高負荷配風長時間不夠。

通過總煤量對應風量曲線，經過氧量校正系數相乘后得到風量指令。在變負荷超過15MW幅度時會有變負荷前饋加入風量指令，這個前饋值隨變負荷的幅度而增大，在與目標負荷相差15MW時退出。但此前饋值相對很小，對鍋爐風量調整影響非常有限，最根本的影響就是風量曲線，以及與之相乘的氧量校正系數。

氧量校正是通過實際氧量與設定氧量偏差，通過速率限制輸出氧量校正系數，從而通過系數來影響風量指令形成。為保證安全穩定的燃燒，氧量校正系數被控制在0.8-1.2。在變負荷過程中，氧量校正回路會暫停，而使變負荷指令更快形成，此時氧量校正系數仍保持在變負荷前數值，以實現無擾控制。由于低負荷一次風率偏大，導致送風機低負荷裕度很大，動葉開度常減至很低，仍無法使氧量達到設定值。而氧量校正系數會因為氧量偏差而不斷修正，直至達到0.8下限。當加負荷時，風量指令即為煤量對應曲線與氧量校正系數0.8的乘積，即使得加負荷時風量指令偏小。根據上表可以看出，機組600MW運行時煤量225.7t/h，對應風量為1964.8t/h，但實際風量并未達到此值。這也是曲線中加負荷段氧量持續降低至低于氧量設定很多的原因。

下面來探討低負荷時氧量校正系數低問題。氧量校正系數是氧量校正站的輸出值，當鍋爐運行中通過氧量的反饋值和設定值偏差，調節器自動通過速率限制對風量指令進行比例修正。即氧量的反饋值與設定值存在偏差，調節器就會開始進行此修正。低負荷運行時，由于制粉系統冗余運行，一次風率偏大，造成二次風必須減小，這就造成送風機必須將出力降至很低。而機組有送風機指令低14%閉鎖負荷減的保護，因此熱控人員對送風機動葉進行了閉鎖控制。這樣就導致了在低負荷鍋爐總風量在送風機動葉閉鎖時無法調小，氧量校正系數就會不斷的調整直到0.8的下限。當加負荷時總風量又直接受到這個0.8系數影響，造成變負荷氧量低情況。氧量過低，鍋爐運行肯定是不經濟的。在鍋爐600MW氧量2.0%運行情況下比低負荷氧量充足時的飛灰含碳量高了近1%。根據經驗，飛灰含碳量每增加1%，機組供電煤耗即增加0.5-0.8g/kwh。實際運行中，在變負荷至高負荷運行時氧量低于2.0%的時候非常常見，最低甚至達到1.0%以下。在對鍋爐工況未知的情況下取樣化驗結果里有很多都超過了3%，從以上分析看來絕對不是偶然的化驗分析錯誤。變負荷甚至高負荷運行是我們機組運行的大概率事件，若能盡早解決好，肯定對機組節能降耗有非常積極的作用。

2 現象分析

為了證實和改進以上問題，3月27日詢問熱控人員相關情況，并配合熱控人員根據實際運行參數對2號爐參數進行了如下修改：

在原來鍋爐運行中，氧量校正系數長期在0.8-0.9左右，影響變負荷時風量響應幅度。為使變負荷時氧量校正系數更接近于1，通過上述風煤配比的修正，在變負荷時雖然煤量對應風量減少，但系數的增加反倒是提高了風量質量的最終值。為了在變負荷中盡量控制低氧運行情況，還增加了變負荷前饋幅度，并將變負荷前饋值退出延時延長至與目標負荷相差15MW后約2min。

機組升負荷的情況，可以看出加負荷指令來后，送風機快速開大，加負荷前半段氧量回升，在負荷快到位時送風機動葉快速減小，氧量隨之快速下降，SCR入口CO含量明顯上升，隨后氧量開始校正，最終達到較好的穩態。此段說明進行以上修改后在高負荷運行時，氧量校正系數起點在1左右，風量基本能滿足需求。

低負荷開始加負荷初期，氧量校正系數為0.8下限，在整個加負荷段保持，當加負荷前饋退出，送風機和氧量即出現快速大幅下降，氧量最低降至1.5%。隨后通過手動增加氧量校正，使校正系數提升至1左右，使氧量快速恢復到2.8%，SCR入口CO含量也很快降低。此段說明在低負荷氧量校正系數低時仍然存在加負荷過程中的缺氧問題。

3 優化措施

上面對低負荷氧量校正系數的分析可以知道，低負荷送風機無法適應氧量變化需求，是造成氧量校正系數低的問題。但是送風機動葉閉鎖是對安全的保障，也是對機組保護邏輯的應對。為了解決此問題，進行如下分析優化：

（1）煤量對應風量指令的修正

300MW鍋爐風量需求均在1050-1100t/h左右，而目前經修改后的風量指令值仍有1200t/h，需要進一步下調，否則仍然擺脫不了校正系數過低的問題。高負荷風量設定高一些可以避免加負荷期間缺氧。通過調整使風量指令盡量與實際需求相對應，再通過小幅度氧量校正即可達到需求。建議進一步根據實際風量需求修改更加合適的風量指令函數。

（2）送風機動葉閉鎖定值優化

送風機投產至今運行情況很穩定，具備長時間低負荷運行能力。動葉閉鎖是為了保證機組不觸發負荷閉減，450MW以下的閉鎖開度限制了氧量校正幅度，而450MW以上鍋爐開始進入正常調節范圍，且時常發生缺氧情況。根據以上分析，建議修改定值。

（3）變負荷前饋量優化

經修改后的變負荷前饋較之前有明顯的提升，但仍然存在退出過早和過快的問題。建議將此前饋量延長至10-20分鐘，通過速率限制使其緩慢的衰減，使加負荷過程中送風機驟減導致氧量不足的問題解決。

4 思考總結

鍋爐風量過大是浪費，過小會影響煤燃燒，在復雜多變的鍋爐運行調整中，使總風量控制盡量達到一個合理平衡，會使機組安全性和經濟性得到雙收。鍋爐總風量控制邏輯優化，是個非常復雜的工作，但鑒于我廠運行實際，一定不能畏難不為。在此誠請熱控專家不辭辛苦，重視此問題，以期盡快使問題得到解決。

參考文獻

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