沙角C電廠#2鍋爐氧量補(bǔ)償控制策略的改進(jìn)

白福常

(1.武漢大學(xué)，湖北 武漢 430072;2.沙角C電廠，廣東 東莞 523936)

1 控制策略改進(jìn)原因

沙角C電廠#2鍋爐是美國ABB－CE公司設(shè)計(jì)制造的亞臨界、一次再熱、單汽包、控制循環(huán)、單爐膛、Π形露天布置、四角雙切圓燃燒、固態(tài)排渣煤粉爐，與660 MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套，自1996年開始投入商業(yè)運(yùn)行。

在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)的送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)中氧量補(bǔ)償部分不能很好地適應(yīng)負(fù)荷及煤種的變化，比實(shí)際值要高，造成風(fēng)機(jī)負(fù)荷加重，爐膛熱量損失嚴(yán)重。經(jīng)研究決定，在沙角C電廠#2鍋爐氧量補(bǔ)償系統(tǒng)增加自適應(yīng)控制策略。

2 主要控制策略

鍋爐原氧量控制策略為:氧量設(shè)定值既可以在CASC(串級(jí))方式下按給定數(shù)值(見表1)進(jìn)行控制，也可以手動(dòng)設(shè)定，設(shè)定下限為2.0%;實(shí)際氧量值為兩側(cè)氧量中值的平均值。

2.1 修改后的控制策略

圖1為修改后的控制策略。在CASC方式下，對(duì)原氧量設(shè)定值的計(jì)算邏輯進(jìn)行細(xì)化，增加某些特定運(yùn)行條件下的氧量補(bǔ)償，使氧量設(shè)定值適應(yīng)不同煤種和不同的運(yùn)行狀況。

氧量設(shè)定值既可以CASC方式設(shè)定，也可以手動(dòng)方式設(shè)定;氧量設(shè)定值下限為2.5%。

圖1 修正后的鍋爐氧量控制策略

2.1.1 結(jié)焦煤種補(bǔ)償邏輯

對(duì)于易結(jié)焦煤種，采用“空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫平均值”作為判別參數(shù)，其補(bǔ)償邏輯的設(shè)計(jì)原則是:在一定負(fù)荷條件下，當(dāng)“空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫平均值”大于一定值或“10 min前、后的空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫差值”大于一定值時(shí)，即認(rèn)為鍋爐燃用的是易結(jié)焦煤種，需要進(jìn)行氧量補(bǔ)償。

氧量補(bǔ)償邏輯如下:

(1)實(shí)時(shí)計(jì)算煙溫差值。

t時(shí)刻的煙溫平均值=t時(shí)刻的空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫各測(cè)點(diǎn)平均值(剔除壞點(diǎn)和不穩(wěn)定點(diǎn))，

煙溫差值=t時(shí)刻的煙溫平均值－(t－10 min)時(shí)刻的煙溫平均值。

(2)煙溫差值 ＜0.5℃且 t時(shí)刻的煙溫平均值≤375℃，輸出0。

(3)煙溫差值 ＜0.5℃且 t時(shí)刻的煙溫平均值＞375℃，輸出+0.2%。

(4)0.5℃≤煙溫差值＜0.8℃且t時(shí)刻的煙溫平均值 ≤375℃，輸出+0.2%。

(5)0.5℃≤煙溫差值＜0.8℃且t時(shí)刻的煙溫平均值＞375℃，輸出+0.4%。

(6)煙溫差值≥0.8℃且 t時(shí)刻的煙溫平均值≤375℃，輸出+0.4%。

(7)煙溫差值≥0.8℃且 t時(shí)刻的煙溫平均值＞375℃，輸出+0.6%。

(8)該邏輯起作用的條件為:負(fù)荷＞500 MW且10 min前、后負(fù)荷差值＜20 MW。

2.1.2 磨煤機(jī)組合的氧量補(bǔ)償邏輯

C，D，E，F(xiàn)磨煤機(jī)開啟，B磨煤機(jī)停止，輸出 +0.1%;B，C，D，E，F(xiàn) 磨煤機(jī)開啟，輸出 +0.2%;其他磨煤機(jī)組合，輸出0。

2.1.3 鍋爐升、降負(fù)荷補(bǔ)償邏輯

有升、降負(fù)荷指令，輸出 +0.5%;無升、降負(fù)荷指令，輸出0。

2.1.4 補(bǔ)償值邏輯

補(bǔ)償值邏輯:取結(jié)焦煤種補(bǔ)償、磨煤機(jī)組合的氧量補(bǔ)償、鍋爐升降負(fù)荷補(bǔ)償3個(gè)輸出值的最大值。

2.1.5 氧量設(shè)定值邏輯

CASC方式時(shí)，為基本氧量值+補(bǔ)償值;退出CASC方式時(shí)，手動(dòng)設(shè)置氧量，氧量設(shè)定范圍為2.5% ～6.5%。

2.2 實(shí)測(cè)氧量修正

對(duì)實(shí)測(cè)氧量進(jìn)行修正，增加實(shí)測(cè)氧量的修正邏輯，使實(shí)測(cè)氧量反映實(shí)際氧量。

實(shí)測(cè)氧量修正的實(shí)施方案如圖2所示，在原邏輯(取每側(cè)氧量測(cè)點(diǎn)的中值，然后對(duì)兩側(cè)氧量中值取平均)的基礎(chǔ)上，增加氧量修正值F(x)

式中:x為修正前的氧量平均值，%。修正后的氧量作為實(shí)測(cè)氧量。

圖2 實(shí)測(cè)氧量修正邏輯

2.3 FF輔助風(fēng)控制邏輯修改

FF輔助風(fēng)原邏輯為:F磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，F(xiàn)F輔助風(fēng)全關(guān);F磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)F輔助風(fēng)納入爐膛風(fēng)箱差壓控制。

現(xiàn)修改為:F磨煤機(jī)停運(yùn)或運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)F輔助風(fēng)均納入爐膛風(fēng)箱差壓控制。

2.4 燃盡風(fēng)門開度控制邏輯修改

當(dāng)#2鍋爐實(shí)施經(jīng)濟(jì)氧量運(yùn)行時(shí)，鍋爐的總風(fēng)量將在目前基礎(chǔ)上下降7%～8%，在燃盡風(fēng)門自動(dòng)的條件下，燃盡風(fēng)門開度也隨之關(guān)小約10%，從而影響NOx排放質(zhì)量濃度的降低。為此，對(duì)燃盡風(fēng)門開度控制曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，見?。

表2 #2鍋爐燃盡風(fēng)門開度修正前、后數(shù)值對(duì)比 %

3 結(jié)束語

目前，在很多電站鍋爐氧量設(shè)定只是負(fù)荷的簡(jiǎn)單函數(shù)，當(dāng)機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行或運(yùn)行工況發(fā)生較大變化時(shí)，氧量設(shè)定值沒有考慮鍋爐燃燒狀況、煤種變化對(duì)氧量需求的變化，按常規(guī)氧量控制會(huì)造成鍋爐的各項(xiàng)主要熱損失增加以及送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降，甚至使燃燒過程嚴(yán)重惡化、供電煤耗率明顯增加。因此，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行工況、煤種發(fā)生變化時(shí)，需要對(duì)最佳煙氣含氧量設(shè)定值進(jìn)行修改，由運(yùn)行人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)氧量設(shè)定值進(jìn)行修正的方法有很大的隨意性，很難保證鍋爐在最佳經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。

本文介紹的修正方案可使鍋爐在不同負(fù)荷和運(yùn)行工況下既能保證燃料的充分燃燒，又能使燃燒過程中各項(xiàng)熱損失及送、引風(fēng)機(jī)消耗的廠用電減少，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站燃煤鍋爐燃燒過程的優(yōu)化控制，提高鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，有效降低鍋爐的污染物排放，取得了很好的環(huán)保效益。

該方案在機(jī)組升、降負(fù)荷時(shí)可有效防止壁溫超溫，在燃用易結(jié)渣煤種時(shí)降低煙氣溫度和結(jié)渣速率等方面具有一定的作用，適應(yīng)了煤種和某些運(yùn)行工況的變化，具有自適應(yīng)功能，目前已推廣應(yīng)用到沙角C電廠的另外2臺(tái)機(jī)組。

在機(jī)組投入AGC運(yùn)行時(shí)，AGC對(duì)機(jī)組負(fù)荷的調(diào)節(jié)有時(shí)過于頻繁且幅度小，導(dǎo)致升、降負(fù)荷的氧量補(bǔ)償值也動(dòng)作頻繁，這在實(shí)際運(yùn)行中是不必要的。因此，需要對(duì)該補(bǔ)償邏輯進(jìn)行修改，在邏輯中增加升、降負(fù)荷幅度的判斷，只有在機(jī)組升、降負(fù)荷超過一定幅度時(shí)，才需要對(duì)經(jīng)濟(jì)氧量進(jìn)行補(bǔ)償。