鍋爐總風(fēng)量控制邏輯優(yōu)化

楊演

摘 要：鍋爐總風(fēng)量控制是燃燒調(diào)節(jié)的核心控制邏輯，配風(fēng)調(diào)整的好壞直接影響到鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。由于鍋爐制造、安裝、測(cè)點(diǎn)反饋與設(shè)計(jì)值均可能存在一定的偏差，為保證鍋爐在運(yùn)行中有最佳的風(fēng)量控制，必須通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行總結(jié)和探討，優(yōu)化控制邏輯，以達(dá)到鍋爐最佳運(yùn)行工況。

關(guān)鍵詞：總風(fēng)量控制；鍋爐氧量；優(yōu)化

1 優(yōu)化前鍋爐運(yùn)行情況

隨著脫硝系統(tǒng)引入，對(duì)鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)控制提出了更高的要求。脫硝系統(tǒng)增加了很多有用的監(jiān)視參數(shù)，其中包括脫硝煙氣入口CO含量，是反應(yīng)鍋爐配風(fēng)合理性的重要實(shí)時(shí)參數(shù)。運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：

（1）滿負(fù)荷時(shí)A/B側(cè)脫硝入口CO含量測(cè)點(diǎn)由10mg/Nm3快速上漲至210mg/Nm3測(cè)量上限，并在整個(gè)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)期難以減低，說(shuō)明機(jī)組在高負(fù)荷運(yùn)行期間存在氧量偏低，影響燃燒效率。

（2）曲線中兩次加負(fù)荷過(guò)程中，氧量均最低至2%以下（最低達(dá)1.5%），且回調(diào)時(shí)間很長(zhǎng)，氧量跟蹤非常緩慢，導(dǎo)致鍋爐高負(fù)荷配風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間不夠。

通過(guò)總煤量對(duì)應(yīng)風(fēng)量曲線，經(jīng)過(guò)氧量校正系數(shù)相乘后得到風(fēng)量指令。在變負(fù)荷超過(guò)15MW幅度時(shí)會(huì)有變負(fù)荷前饋加入風(fēng)量指令，這個(gè)前饋值隨變負(fù)荷的幅度而增大，在與目標(biāo)負(fù)荷相差15MW時(shí)退出。但此前饋值相對(duì)很小，對(duì)鍋爐風(fēng)量調(diào)整影響非常有限，最根本的影響就是風(fēng)量曲線，以及與之相乘的氧量校正系數(shù)。

氧量校正是通過(guò)實(shí)際氧量與設(shè)定氧量偏差，通過(guò)速率限制輸出氧量校正系數(shù)，從而通過(guò)系數(shù)來(lái)影響風(fēng)量指令形成。為保證安全穩(wěn)定的燃燒，氧量校正系數(shù)被控制在0.8-1.2。在變負(fù)荷過(guò)程中，氧量校正回路會(huì)暫停，而使變負(fù)荷指令更快形成，此時(shí)氧量校正系數(shù)仍保持在變負(fù)荷前數(shù)值，以實(shí)現(xiàn)無(wú)擾控制。由于低負(fù)荷一次風(fēng)率偏大，導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)低負(fù)荷裕度很大，動(dòng)葉開(kāi)度常減至很低，仍無(wú)法使氧量達(dá)到設(shè)定值。而氧量校正系數(shù)會(huì)因?yàn)檠趿科疃粩嘈拚?，直至達(dá)到0.8下限。當(dāng)加負(fù)荷時(shí)，風(fēng)量指令即為煤量對(duì)應(yīng)曲線與氧量校正系數(shù)0.8的乘積，即使得加負(fù)荷時(shí)風(fēng)量指令偏小。根據(jù)上表可以看出，機(jī)組600MW運(yùn)行時(shí)煤量225.7t/h，對(duì)應(yīng)風(fēng)量為1964.8t/h，但實(shí)際風(fēng)量并未達(dá)到此值。這也是曲線中加負(fù)荷段氧量持續(xù)降低至低于氧量設(shè)定很多的原因。

下面來(lái)探討低負(fù)荷時(shí)氧量校正系數(shù)低問(wèn)題。氧量校正系數(shù)是氧量校正站的輸出值，當(dāng)鍋爐運(yùn)行中通過(guò)氧量的反饋值和設(shè)定值偏差，調(diào)節(jié)器自動(dòng)通過(guò)速率限制對(duì)風(fēng)量指令進(jìn)行比例修正。即氧量的反饋值與設(shè)定值存在偏差，調(diào)節(jié)器就會(huì)開(kāi)始進(jìn)行此修正。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于制粉系統(tǒng)冗余運(yùn)行，一次風(fēng)率偏大，造成二次風(fēng)必須減小，這就造成送風(fēng)機(jī)必須將出力降至很低。而機(jī)組有送風(fēng)機(jī)指令低14%閉鎖負(fù)荷減的保護(hù)，因此熱控人員對(duì)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉進(jìn)行了閉鎖控制。這樣就導(dǎo)致了在低負(fù)荷鍋爐總風(fēng)量在送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉閉鎖時(shí)無(wú)法調(diào)小，氧量校正系數(shù)就會(huì)不斷的調(diào)整直到0.8的下限。當(dāng)加負(fù)荷時(shí)總風(fēng)量又直接受到這個(gè)0.8系數(shù)影響，造成變負(fù)荷氧量低情況。氧量過(guò)低，鍋爐運(yùn)行肯定是不經(jīng)濟(jì)的。在鍋爐600MW氧量2.0%運(yùn)行情況下比低負(fù)荷氧量充足時(shí)的飛灰含碳量高了近1%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，飛灰含碳量每增加1%，機(jī)組供電煤耗即增加0.5-0.8g/kwh。實(shí)際運(yùn)行中，在變負(fù)荷至高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)氧量低于2.0%的時(shí)候非常常見(jiàn)，最低甚至達(dá)到1.0%以下。在對(duì)鍋爐工況未知的情況下取樣化驗(yàn)結(jié)果里有很多都超過(guò)了3%，從以上分析看來(lái)絕對(duì)不是偶然的化驗(yàn)分析錯(cuò)誤。變負(fù)荷甚至高負(fù)荷運(yùn)行是我們機(jī)組運(yùn)行的大概率事件，若能盡早解決好，肯定對(duì)機(jī)組節(jié)能降耗有非常積極的作用。

2 現(xiàn)象分析

為了證實(shí)和改進(jìn)以上問(wèn)題，3月27日詢問(wèn)熱控人員相關(guān)情況，并配合熱控人員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)2號(hào)爐參數(shù)進(jìn)行了如下修改：

在原來(lái)鍋爐運(yùn)行中，氧量校正系數(shù)長(zhǎng)期在0.8-0.9左右，影響變負(fù)荷時(shí)風(fēng)量響應(yīng)幅度。為使變負(fù)荷時(shí)氧量校正系數(shù)更接近于1，通過(guò)上述風(fēng)煤配比的修正，在變負(fù)荷時(shí)雖然煤量對(duì)應(yīng)風(fēng)量減少，但系數(shù)的增加反倒是提高了風(fēng)量質(zhì)量的最終值。為了在變負(fù)荷中盡量控制低氧運(yùn)行情況，還增加了變負(fù)荷前饋幅度，并將變負(fù)荷前饋值退出延時(shí)延長(zhǎng)至與目標(biāo)負(fù)荷相差15MW后約2min。

機(jī)組升負(fù)荷的情況，可以看出加負(fù)荷指令來(lái)后，送風(fēng)機(jī)快速開(kāi)大，加負(fù)荷前半段氧量回升，在負(fù)荷快到位時(shí)送風(fēng)機(jī)動(dòng)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(kāi)始校正，最終達(dá)到較好的穩(wěn)態(tài)。此段說(shuō)明進(jìn)行以上修改后在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，氧量校正系數(shù)起點(diǎn)在1左右，風(fēng)量基本能滿足需求。

低負(fù)荷開(kāi)始加負(fù)荷初期，氧量校正系數(shù)為0.8下限，在整個(gè)加負(fù)荷段保持，當(dāng)加負(fù)荷前饋退出，送風(fēng)機(jī)和氧量即出現(xiàn)快速大幅下降，氧量最低降至1.5%。隨后通過(guò)手動(dòng)增加氧量校正，使校正系數(shù)提升至1左右，使氧量快速恢復(fù)到2.8%，SCR入口CO含量也很快降低。此段說(shuō)明在低負(fù)荷氧量校正系數(shù)低時(shí)仍然存在加負(fù)荷過(guò)程中的缺氧問(wèn)題。

3 優(yōu)化措施

上面對(duì)低負(fù)荷氧量校正系數(shù)的分析可以知道，低負(fù)荷送風(fēng)機(jī)無(wú)法適應(yīng)氧量變化需求，是造成氧量校正系數(shù)低的問(wèn)題。但是送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉閉鎖是對(duì)安全的保障，也是對(duì)機(jī)組保護(hù)邏輯的應(yīng)對(duì)。為了解決此問(wèn)題，進(jìn)行如下分析優(yōu)化：

（1）煤量對(duì)應(yīng)風(fēng)量指令的修正

300MW鍋爐風(fēng)量需求均在1050-1100t/h左右，而目前經(jīng)修改后的風(fēng)量指令值仍有1200t/h，需要進(jìn)一步下調(diào)，否則仍然擺脫不了校正系數(shù)過(guò)低的問(wèn)題。高負(fù)荷風(fēng)量設(shè)定高一些可以避免加負(fù)荷期間缺氧。通過(guò)調(diào)整使風(fēng)量指令盡量與實(shí)際需求相對(duì)應(yīng)，再通過(guò)小幅度氧量校正即可達(dá)到需求。建議進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際風(fēng)量需求修改更加合適的風(fēng)量指令函數(shù)。

（2）送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉閉鎖定值優(yōu)化

送風(fēng)機(jī)投產(chǎn)至今運(yùn)行情況很穩(wěn)定，具備長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行能力。動(dòng)葉閉鎖是為了保證機(jī)組不觸發(fā)負(fù)荷閉減，450MW以下的閉鎖開(kāi)度限制了氧量校正幅度，而450MW以上鍋爐開(kāi)始進(jìn)入正常調(diào)節(jié)范圍，且時(shí)常發(fā)生缺氧情況。根據(jù)以上分析，建議修改定值。

（3）變負(fù)荷前饋量?jī)?yōu)化

經(jīng)修改后的變負(fù)荷前饋較之前有明顯的提升，但仍然存在退出過(guò)早和過(guò)快的問(wèn)題。建議將此前饋量延長(zhǎng)至10-20分鐘，通過(guò)速率限制使其緩慢的衰減，使加負(fù)荷過(guò)程中送風(fēng)機(jī)驟減導(dǎo)致氧量不足的問(wèn)題解決。

4 思考總結(jié)

鍋爐風(fēng)量過(guò)大是浪費(fèi)，過(guò)小會(huì)影響煤燃燒，在復(fù)雜多變的鍋爐運(yùn)行調(diào)整中，使總風(fēng)量控制盡量達(dá)到一個(gè)合理平衡，會(huì)使機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性得到雙收。鍋爐總風(fēng)量控制邏輯優(yōu)化，是個(gè)非常復(fù)雜的工作，但鑒于我廠運(yùn)行實(shí)際，一定不能畏難不為。在此誠(chéng)請(qǐng)熱控專家不辭辛苦，重視此問(wèn)題，以期盡快使問(wèn)題得到解決。

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