一次風壓自適應控制運用的經濟性分析

謝合偉

摘 要：針對該廠7號機組一次風壓力控制系統存在的問題，對一次風壓調節進行了自適應控制優化，對比了優化前后的一次風機節能效果與安全性，實踐證明優化后的一次風壓控制更能適應負荷的變化，節能效果明顯，并且具有足夠的安全邊際，機組能夠安全穩定運行，可供同類機組參考。

關鍵詞：風煤比 自適應 節電率

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0098-02

該廠600 MW機組爐型號為DG1920/25.4-Ⅱ6型，該型號鍋爐系國產600 MW超臨界參數變壓直流本生鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結構、采用煙氣擋板調節再熱汽溫、固態排渣、平衡通風、前后墻對沖燃燒。

鍋爐采用冷一次風正壓直吹式制粉系統，配備6臺ZGM113G-Ⅲ型磨煤機，滿負荷5臺磨運行，中、低負荷下保留4臺/3臺磨運行；磨煤機采用靜態分離器、一次風機為2級動葉可調軸流風機，一次風一部分經過空預器加熱后送往磨煤機和冷一次風混合調節實現煤粉的分離、干燥和輸送，磨煤機的一次風壓與密封風差壓低于1.5 kPa會引起磨煤機保護跳閘。

1 存在的問題

目前一次風機自動控制方式是通過一次風壓的PID實現，而一次風壓設定值根據磨煤機的最大給煤率由函數給出，此種方式無法自動適應煤種及負荷變化，造成磨煤機風門節流損失較大，一次風機耗電率偏高，不經濟。

熱一次風母管壓力控制曲線如圖1所示，磨煤機風煤比控制曲線如圖2所示。

對于7號鍋爐，一次風機廠用電率約0.65%，占整臺機組廠用電的比例約為10%，對比同類型機組偏高，優化一次風機的運行是實現節能的有效措施之一。

2 自適應控制的運用

在保持原一次風母管壓力設定值控制函數不變的條件下，引入一次風母管壓力修正值，采用一次風母管壓力設定值的自適應控制方法和邏輯設計，使一次風母管壓力設定值能夠根據磨煤機的運行情況進行動態調整，從而適應不同負荷、煤種的變化，減少磨煤機冷熱風門節流損失，達到最大限度降低一次風機廠用電率，提高一次風系統自動調節品質，一次風機自適應系統主要由通信參數給定值規律變化輸出（IEC心跳）、熱風門指令判斷邏輯及一次風自適應控制主邏輯組成，工作原理示意圖如圖3所示。

熱態調試過程中保持煤種不變，各運行的磨煤機風量及磨煤機出口溫度、2臺一次風機均投入自動且投入一次風自適應IEC智能控制系統，通過進行相應的設定值擾動試驗（負荷、燃料量擾動），觀察IEC設定值大小變化是否正常，觀察一次風機動葉及各臺磨煤機風量及風門的動作是否正常，以保證一次風調節系統能夠在投運過程中達到最佳調節效果，使機組能夠安全穩定運行。

一次風自適應控制系統在熱態調試過程中，熱一次風母管壓力接近5.8 kPa、密封風機入口壓力接近4.5 kPa、出口壓力在10.5 kPa。由于7號鍋爐密封風機出口壓力開關設置在10 kPa的下限值自動聯啟被用密封風機，且考慮到機組的安全、穩定運行，進一步對一次風機自適應控制系統做出了優化，IEC智能控制系統限制值調整為+0.3～-2.1 kPa，DCS系統中也對熱一次風母管壓力的下限值修改為6.2 kPa。

7號鍋爐投入一次風自動控制后，熱一次風壓在6.2～8 kPa調整范圍內，密封風機出口風壓在12～14 kPa，整個過程中密封風與一次風差壓均大于5.0 kPa，離1.5 kPa的跳磨差壓還有足夠的安全邊際，如表1所示。

3 經濟性分析

在一定條件下，退出和投入一次風自適應控制系統，在不同負荷下比較一次風機電流、計算節能效果、一次風機參數及電流取自DCS系統歷史數據，節電率計算公式為：

節電率=（退出時的總電流-投入時的總電流）/退出時的總電流×100

總電流為2臺一次風機電流之和，退出時的熱一次風母管壓力曲線按圖2中所示曲線運行。

在此次熱態調試中，分別選取了300 MW、350 MW、400 MW、500 MW負荷下做一次風機的自適應試驗，并得到在相同負荷下一次風自適應控制系統投入前、后的節電率和節電功率換算值，如表2所示。

在300 MW負荷下的節電率達到12.1%，換算節電功率為223.5 kW；在350 MW負荷下的節電率達到18.8%，換算節電功率為391.3 kW；在400 MW負荷下的節電率達到20.1%，換算節電功率為454.9 kW；在500 MW負荷下節電率為12%左右，換算節電功率為276.5 kW。

在試驗條件下，假設年出力系數70.0%，利用小時4 500 h（則運行小時為600/420×4 500=6 428 h），預計節約功率280 kW，上網電價（含稅）0.48元/kWh，則7號鍋爐應用一次風自適應智能控制系統的年經濟效益為：

280×6 428×0.48=86萬元

由此可見，一次風機采用自適應控制系統后能夠保證機組安全穩定運行，且一次風機電流下降明顯，節能效果顯而易見，達到了節能降耗的目的。

4 結語

對7號鍋爐相關參數進行優化整定后，應用一次風自適應控制系統，一次風母管壓力設定值的變化能快速跟隨機組負荷變化，較投入之前更能及時進行調整，提高了一次風系統的自動調節品質，并且具有足夠的安全邊際，不存在密封風與一次風差壓不足引起跳磨煤機的條件。

應用一次風自適應調節后，隨給煤率下降，一次風機節電率升高，一次風機節電率可達到8%～22%，節電功率為180～460 kW，節能效果明顯。在機組平均負荷率74.6%的情況下，機組節約供電煤耗0.23 g/kWh，7號機組年平均負荷率約60%，節電效果應更明顯。

參考文獻

[1] 姚文達，姜凡.火電廠鍋爐運行及事故處理[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2] 陳庚.單元機組集控運行[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3] 黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].北京：中國電力出版社，2002.

[4] 華東六省一市電機工程學會.鍋爐設備及其系統[M].北京：中國電力出版社，2007.