600MW機組一次風壓力控制節能優化

唐龍勝

（淮浙煤電有限責任公司 鳳臺發電分公司，安徽 淮南 232131）

0 引言

在鍋爐燃燒系統中，一次風由熱一次風和冷一次風組成，其作用是干燥和輸送煤粉[1]。一次風壓過高會導致著火時間推遲，燃燒不完全，同時也使排煙溫度升高，機組運行效率降低；另外，一次風機出力過大，一次風機能耗增加，不利于節能。但過低的一次風壓會使一次風速降低，容易堵塞粉管，火焰損傷燃燒器。因此，合適的一次風母管壓力能在保證機組安全運行的基礎上，又有利于節能。

1 常規一次風壓控制及存在問題

一次風的作用是為制粉系統提供合適壓力的一次風，一次風母管壓力設定值生成回路的目標是提供不同工況下熱一次風母管壓力合適的要求范圍。常規的一次風壓力設定值都是根據磨煤機運行臺數來確定的。以某600MW電廠為例，在保證一次風母管壓力最低壓為8kPa的情況下，每多一臺磨，壓力設定值會提高0.5kPa，每減一臺磨，壓力設定值會降低0.5kPa，壓力設定值最高可達到10.5kPa。

圖1 優化前一次風壓設定值生成回路Fig.1 Former primary air pressure setting value generation circuit

表1 原一次風壓設定值函數Table 1 Primary air pressure setting value function

一次風壓設定值生成回路的邏輯如圖1所示。從圖中可以看出一次風壓設定值生成回路主要由磨煤機運行臺數對應的設定值F(X)組成，它經過總煤量修正后，與運行人員手動設定偏置相加，最終得出一次風壓設定值。

由于一次風母管壓力的設定值是根據磨煤機運行臺數的變化而動態設定的[2]，為保證安全，其最低風壓設定值為8kPa，最高風壓設定值為10.5kPa。只要磨煤機運行臺數不變，其壓力設定值就不會變，而不管此時每臺給煤機煤量的大小。其函數對應關系見表1。

根據歷史數據曲線及運行人員反應，目前的一次風壓力控制主要存在如下問題：

1.1 啟、停磨時一次風母管壓力波動較大

在當前的一次風母管壓力邏輯控制狀態下，運行人員需要根據自己的經驗結合各臺磨的實際煤量來手動設置一次風母管壓力偏置，并且一次風母管壓力會隨磨的起停產生一個階躍性的擾動，這不利于制粉系統和一次風機持續安全穩定的運行。

1.2 一次風壓偏高

磨煤機正常運行時，一次風壓力需要控制在8kPa以上，最高達到10.5kPa，壓力明顯偏高。壓力偏高運行時，除了增加風機電耗外，當一次風壓變化較大時，容易造成兩臺風機出力不平衡而導致失速，影響機組安全運行。

2 一次風壓優化控制

圖2 優化后一次風壓設定值生成回路Fig.2 Optimized primary air pressure setting value generation circuit

表2 優化后一次風壓設定值函數Table 2 Optimized primary air pressure setting value function

為了解決以上問題，減小一次風母管壓力及負荷變化時壓力變化速率，降低一次風機電流，減小風機在啟停磨及異常情況時一次風機失速的風險，需要對原一次風母管壓力控制策略做進一步優化。

一般情況下，粉管一次風速最低不能低于18m/s，否則煤粉容易在粉管內沉積；一次風速最高不宜高于30m/s，否則容易增大粉管及燃燒器磨損。由于燃燒器的磨損和風速的平方成正比，所以隨著粉管風速的提高，燃燒器的磨損呈指數級上升[3]。

因此，在保證磨煤機通風量的前提下，如在正常運行的情況下在合理降低一次風壓，則磨煤機入口風門自動開大，可有效降低一次風系統的節流阻力，降低一次風機電耗以及減少空預器一次風側的漏風率，達到降低廠用電率的目標。

2.1 增加設定值“緩升快降”回路

為了減小一次風壓在啟停磨時的變化幅度，在設定值函數后面增加“緩升快降”回路，當壓力增加時，讓壓力緩慢升高至設定值；當壓力降低時，能夠讓壓力快速降下來。增加的“緩升快降”邏輯回路見圖2方框中部分。

2.2 一次風壓力設定值由最大給煤量生成

在掌握鍋爐制粉系統運行特性，使鍋爐能夠在安全、穩定、經濟、環保的狀態運行下，對鍋爐制粉系統磨煤機進行一次風壓控制試驗，得出最大給煤量與一次壓力的關系曲線。同時，為了保證安全，設置了最小風壓為7kPa。將一次風壓力設定值由磨運行如數對應的設定值優化為運行給煤機的最大煤量對應的設定值，函數關系如表2所示。

圖3 優化前后對比曲線Fig.3 Optimization comparison curve

3 試驗驗證及效果

增加“緩升快降”功能后，啟停磨時一次風母管壓力變化明顯減小，有利于一次風機出力調整，同時也能保證臺RB時一次風母管壓力的快速調整。

壓力設定值策略優化后，正常情況下一次風壓力最低為7kPa，最高為9.5kPa，比優化前一次壓力降低了1kPa。如在420MW時，將新控制邏輯投運后，一次風壓力由9.5kPa降至8.5kPa，一次風面電流由112A降至102A。即單臺一次風機電流下降了10A，大大降低了一次風機能耗。另外，排煙溫度由115℃降至112.6℃。單臺風機每小時的功耗差為88KW.h。按每臺機組運行10個月計算，上網電價按0.39元/度計算，單臺機組一次風機每年可節約近50萬元。以某廠4臺機組計算，僅此一項每年可節約200萬元，經濟效益非常明顯。

一次風母管壓力降低，使各制粉系統的入口一次風壓減小。實際上是降低了煤粉管內的一次風速，相應的一次風量也減小，煤粉著火所需的著火熱降低，有助于穩燃燒[3]。

4 結束語

通過對制粉系統運行特性試驗，對一次風壓力控制策略進行了優化，在保證燃燒安全的基礎上，有效降低了一次風壓力，同時減小了啟、停磨時的壓力變化幅度，達到了節能降耗的目的。本優化方法未在增加任何設備的情況下，僅對熱控控制策略進行了優化修改就達到了明顯的節能效果，對同類型電廠也有很強的借鑒意義。