350MW單元機(jī)組一、二次風(fēng)控制系統(tǒng)淺析

摘 要：電廠(chǎng)鍋爐燃燒過(guò)程中，送風(fēng)量與給粉量的配比動(dòng)態(tài)優(yōu)化，是提高鍋爐燃燒效率的關(guān)鍵。鍋爐的配分過(guò)程自動(dòng)化投入可使風(fēng)煤比達(dá)到較為理想的比例，使鍋爐燃燒工況達(dá)到最佳效果。而過(guò)了燃燒全過(guò)程的自動(dòng)化是目前電力工作人員研究的重點(diǎn)課題。本文在此基礎(chǔ)上對(duì)350MW的單元機(jī)組一次風(fēng)和二次風(fēng)控制系統(tǒng)分別進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：一次風(fēng);二次風(fēng);控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.148

0 引言

以某電廠(chǎng)裝備5套給煤系統(tǒng)的350MW單元機(jī)組為例，此磨煤機(jī)系統(tǒng)采用中速磨，正常運(yùn)行時(shí)4套投運(yùn)，1套備用。該機(jī)組磨煤機(jī)系統(tǒng)采用直吹式制粉，磨煤機(jī)一次風(fēng)將煤粉吹入爐膛，系統(tǒng)二次風(fēng)輔助煤粉在爐膛內(nèi)燃燒。本文介紹了磨煤機(jī)一次風(fēng)壓力和風(fēng)量控制系統(tǒng)，燃料風(fēng)擋板、輔助風(fēng)擋板控制系統(tǒng)，并簡(jiǎn)單介紹了控制邏輯。

1 一次風(fēng)控制系統(tǒng)

（1）一次風(fēng)量控制系統(tǒng)。磨煤機(jī)的一次風(fēng)量對(duì)鍋爐的燃燒系統(tǒng)相當(dāng)重要，煤粉管中的風(fēng)粉混合物的流速應(yīng)保持在20～30m/s左右，若流速太高會(huì)造成煤粉結(jié)渣，流速太低則會(huì)使煤粉在管道內(nèi)沉積，影響鍋爐整體燃燒系統(tǒng)的工況。一次風(fēng)量的給定值是隨給煤機(jī)給煤量的改變而改變。磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)一次風(fēng)量信號(hào)和一次風(fēng)溫信號(hào)均采用雙變送器測(cè)量，一個(gè)為主變送器，一個(gè)為副變送器，兩個(gè)變送器之間有偏差比較器。當(dāng)兩個(gè)變送器之間的偏差超過(guò)規(guī)定值時(shí)，表示兩個(gè)變送器之一或者兩個(gè)變送器同時(shí)發(fā)生了故障 ，這時(shí)將發(fā)生報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)邏輯控制電路的作用，使磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制由自動(dòng)控制方式自動(dòng)切換到手動(dòng)方式，以免發(fā)生誤調(diào)。

（2）一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)。為了有效地對(duì)磨煤機(jī)的一次風(fēng)流量控制， 需保證一次風(fēng)的壓力和流量，鍋爐配備兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)葉位置的調(diào)整影響著磨煤機(jī)一次風(fēng)壓力和流量。工作人員可通過(guò)對(duì)一次風(fēng)模擬量設(shè)定值的大小調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)一次風(fēng)風(fēng)量的調(diào)整，一次風(fēng)壓力的兩套套測(cè)量裝置安裝在一次風(fēng)母管上采用二取一的方式，對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行低通濾波器處理，使系統(tǒng)得到有效的一次風(fēng)壓力測(cè)量值。一次風(fēng)母管壓力的給定值即控制器PI的給定值是代表鍋爐負(fù)壓或內(nèi)擾變化的煤量信號(hào)（給煤機(jī)轉(zhuǎn)速）經(jīng)函數(shù)器f（x）轉(zhuǎn)換后的指令，f（x）的輸出還要經(jīng)過(guò)大值選擇器后再作用到控制器上。一次風(fēng)壓力的控制信號(hào)是系統(tǒng)風(fēng)壓偏差經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)后得到，另外在一次風(fēng)壓力控制信號(hào)的邏輯組態(tài)中增加乘法器，保障信號(hào)的回路增益校正，這樣就克服了一次風(fēng)壓力調(diào)節(jié)回路不會(huì)因風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)二影響到控制品質(zhì)。在風(fēng)量控制的組態(tài)中增加出力平衡回路，可有效消除兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)都投入自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)之間出現(xiàn)的不平衡狀況，使兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量相當(dāng)，達(dá)到較為理想的控制效果。邏輯中的平衡回路通過(guò)切換模塊、加法模塊和比例模塊共同實(shí)現(xiàn)，達(dá)到控制效果最優(yōu)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量效果最佳。

2 二次風(fēng)控制系統(tǒng)

鍋爐的二次風(fēng)分為輔助風(fēng)和燃料風(fēng)，是由鍋爐送風(fēng)機(jī)提供，送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送去鍋爐空氣預(yù)熱器加熱，加熱后的熱風(fēng)被送入二次風(fēng)箱，而后經(jīng)爐膛的噴燃器吹入爐膛，對(duì)風(fēng)粉混合物的燃燒提供輔助作用。對(duì)進(jìn)入爐膛二次風(fēng)量的控制是通過(guò)二次風(fēng)擋板的開(kāi)度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，擋板的開(kāi)度控制一般采用層控制，在鍋爐同一高度的四個(gè)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作，使進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)風(fēng)量基本一致，較好的實(shí)現(xiàn)鍋爐的四角燃燒效果。

（1）燃料風(fēng)擋板控制系統(tǒng)。燃料風(fēng)為風(fēng)粉混合物提供適量的空氣，參與燃料的燃燒，克服煤粉在燃燒初期煤粉過(guò)度集中出現(xiàn)的氧氣量不足，同時(shí)可避免流沖刷爐墻形成大量還原氣體而結(jié)焦，有效防止煤粉離析和一次風(fēng)偏斜，有利于煤粉氣流的燃燒和擴(kuò)展，在爐膛內(nèi)達(dá)到良好的燃燒效果。另外一次風(fēng)的噴口長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)增加煤粉管的損耗，降低其使用壽命，燃料風(fēng)的可對(duì)一次風(fēng)的噴口進(jìn)行冷卻，且效果明顯。在自動(dòng)狀態(tài)下，每層燃料風(fēng)擋板的開(kāi)度是相應(yīng)層給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。函數(shù)器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)超前/滯后環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)加燃料時(shí)先開(kāi)大燃料風(fēng)擋板，減燃料時(shí)后關(guān)小燃料風(fēng)擋板。每層燃料風(fēng)擋板控制系統(tǒng)都有一個(gè)軟手操站M/A，在自動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行人員可通過(guò)M/A站適當(dāng)調(diào)整本層控制指令偏置;在手動(dòng)狀態(tài)，可直接控制本層四角燃料風(fēng)擋板的開(kāi)度。

當(dāng)發(fā)生MFT或本層給煤機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)故障時(shí)，本層燃料風(fēng)擋板控制轉(zhuǎn)手動(dòng);當(dāng)FSSS發(fā)出關(guān)本層燃料風(fēng)擋板控制指令時(shí)，通過(guò)切換器和給定值，超馳關(guān)燃料風(fēng)擋板;當(dāng)FSSS發(fā)出關(guān)全部燃料風(fēng)擋板控制指令時(shí)，通過(guò)切換器和給定器，超馳開(kāi)燃料風(fēng)擋板。

（2） 輔助風(fēng)擋板控制系統(tǒng)。輔助風(fēng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛和二次風(fēng)風(fēng)箱差壓的調(diào)整，為爐膛提供穩(wěn)定的二次風(fēng)流速，使煤粉和空氣達(dá)到較好的混合比例，使煤粉在爐膛內(nèi)充分燃燒，可見(jiàn)輔助風(fēng)擔(dān)當(dāng)著二次風(fēng)控制的主體作用。另外在有燃油輔助燃燒的鍋爐中，在燃油退出后，燃油風(fēng)擋板和輔助風(fēng)擋板也可實(shí)現(xiàn)爐膛和二次風(fēng)箱之間的差壓調(diào)節(jié)。

當(dāng)二次風(fēng)箱/爐膛差壓控制處于自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)定值與測(cè)量值的偏差經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器控制運(yùn)算后輸出控制指令并列控制BC、DE、EF層輔助風(fēng)擋板。每層輔助風(fēng)都有各自軟手操控制器，并有各自的偏置回路，可以調(diào)整各層輔助風(fēng)負(fù)荷分配。對(duì)某層油槍全部未投運(yùn)的燃油風(fēng)擋板來(lái)說(shuō)，其在控制系統(tǒng)中的作用與輔助風(fēng)擋板完全相同。當(dāng)二次風(fēng)箱和爐膛之間的差壓過(guò)高或過(guò)低、以及發(fā)生MFT時(shí)，輔助風(fēng)擋板控制轉(zhuǎn)手動(dòng);當(dāng)FSSS來(lái)關(guān)某層輔助風(fēng)擋板指令時(shí)，通過(guò)切換器和給定值A(chǔ)，超馳關(guān)對(duì)應(yīng)層輔助風(fēng)擋板;當(dāng)FSSS來(lái)開(kāi)某層輔助風(fēng)擋板指令或發(fā)生二次風(fēng)箱和爐膛之間的差壓高限報(bào)警時(shí)，通過(guò)切換器和給定器，超馳開(kāi)相應(yīng)層輔助風(fēng)擋板。

3 結(jié)論

對(duì)送風(fēng)過(guò)程中的一次風(fēng)、二次風(fēng)和各種輔助風(fēng)進(jìn)行了淺析，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了運(yùn)行中的各種實(shí)際情況，有很大的實(shí)用價(jià)值。在對(duì)一次風(fēng)風(fēng)量和壓力，燃料風(fēng)，輔助風(fēng)的控制邏輯設(shè)計(jì)中充分考慮鍋爐運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，根據(jù)燃燒過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)行效果表明本文中采用的控制邏輯效果較為理想，可使鍋爐燃燒達(dá)到較好的燃燒工況，為相似的工程提供了借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：陳友斌（1985-），男，山東濰坊人，助理工程師，主要從事：電廠(chǎng)熱工控制工作。endprint