300MW“W”型鍋爐燃燒自動控制邏輯優化應用

羅 晗 ，何 磊（貴州大方發電有限公司，貴州 大方551600）

300MW“W”型鍋爐燃燒自動控制邏輯優化應用

羅 晗 ，何 磊
（貴州大方發電有限公司，貴州 大方551600）

解析火電廠節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，通過邏輯優化實現節能降耗、標準化管理同時進一步完善安全生產閉環管理。

自動動控制邏輯；節能降耗；標準化管理；替代性解決方案；“W”型鍋爐；燃燒

1　引言

貴州大方發電有限公司（4×300MW），是貴州省 “西電東送”重點項目之一，公司現擁有4臺300MW亞臨界參數燃煤火電機組，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，發電機為東方電氣生產的QFSN—300—2—20B型發電機組（冷卻方式水、氫、氫）

2　現狀分析

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據，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據。涉及運行經濟性所需要的實時運行成本數據不能有效的獲得，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的問題，僅通過耗差分析這類數學手段并不能有效解決，因為系統間參數的相互關聯和制約使得總熱耗效率計算呈網狀型結構，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化”作為解決方案。

4　實施過程

（1）制粉自動控制優化。對#1鍋爐制粉系統進行煤粉取樣，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）送粉自動控制優化。煤量調整過程中，由于一次風系統沿程主力的原因，鍋爐呈現出煤量與主汽壓力反比例調整的特性，為了穩定機組參數，鍋爐及汽機主控調節器速度非常慢，從而造成了AGC性能降低，本次優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，輸出環節設定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）配風自動控制優化。本次優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值，從而更加精確的確定風量基數，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，減少損失的目的。②構建負壓波動與風量關系，采集DCS各個測點數值，并以此判斷鍋爐燃燒穩定情況，對風量作出修正。③通過采用全爐膛統一組織結構配風方式設計。即根據預先設定的開度比例，隨著負荷變換相應的統一開大或關小F擋板：

（4）機組協調控制優化。本次優化在原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PID改為變參數PID控制，提高系統的抗干擾性和魯棒性，汽機主控PID比例系數KP值由0.35改為0.22；積分Ti由63改為25，加強積分作用；負荷前饋系數由0.11改為0.24，加強DEH系統調門的響應速度。鍋爐主控由常規PID改為變參數PID，負荷前饋系數由單一系數修改為隨負荷變換的分段系數。

（5）整體優化形態。通過采用符合現場實際的邏輯控制手段，將原有系統自動控制范圍擴大，針對一次風母管風壓，動態分離器轉速、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，并對協調邏輯中的鍋爐主控和汽機主控PID參數進行了優化，在加減負荷過程中機組可實現全自動跟蹤調節，負荷小幅波動時可持續跟蹤調節，在負荷穩定時，可根據煤質實現燃燒最優化調節。

5　結論

利用燃燒自動控制，創新性地統一了鍋爐運行調整方式，規范了運行操作，有利地推進了企業生產管理工作的標準化、規范化體系建設工作，，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電網補償-4萬元較2014年AGC電網補償46萬元，接創造利潤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年發電54.3億千瓦時，節約燃煤17810噸，原煤按照350元/噸計算，節約生產成本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