大型循環(huán)流化床CFB機組AGC控制策略研究

董加福，寧 靜（.內蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責任公司；.內蒙古電力（集團）有限責任公司烏海電業(yè)局農電分局，內蒙古 烏海 06000）

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大型循環(huán)流化床CFB機組AGC控制策略研究

董加福1，寧 靜2
（1.內蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責任公司；2.內蒙古電力（集團）有限責任公司烏海電業(yè)局農電分局，內蒙古 烏海 016000）

摘 要：本文針對現階段使用的大型循環(huán)流化床CFB機組的AGC控制系統進行簡單概述，分析在AGC控制系統中存在的主要問題，在此基礎上，針對這些問題研究制定合理的優(yōu)化措施，提高AGC控制系統對大型循環(huán)流化床CFB機組的控制效果，提高煤炭燃燒效率，從而提高發(fā)電機組的運行安全和經濟效益，為后期更好的實現對大型循環(huán)流化床CFB機組的自動控制提供更好的理論借鑒和操作指導。

關鍵詞：循環(huán)流化床；自動控制；優(yōu)化

1　引言

自上世紀80年代開始，循環(huán)流化床CFB鍋爐由于自身效率高、污染低的特點在火力發(fā)電廠就得到了廣泛的使用。現階段我國對于循環(huán)流化床CFB鍋爐的研究不斷深化，已投入使用的循環(huán)流化床CFB鍋爐容量已經超過了300MW的等級。但是由于近年來我國在建設火電廠的時候，大部分的循環(huán)流化床CFB機組都是在工期比較緊迫的情況下投入使用的，導致在后期對發(fā)電機組進行控制的時候存在各種困難。因此在后期只能采用AGC自動發(fā)電控制，但是由于循環(huán)流化床鍋爐機組系統在使用過程中滯后性比較大、輸入輸出比較多，導致系統的動態(tài)參數波動比較大，不利于進行控制，從而導致在利用AGC進行協調控制的時候運行狀況差，不能滿足實際生產需要，因此需要研究AGC控制系統存在的各種問題，研究制定更加合理的措施，對AGC系統進行優(yōu)化，提高系統控制效果。

2　 AGC控制系統概述

2.1AGC概念

所謂AGC指的就是自動發(fā)電控制。用電量是由每個用電端自動生產的，為了實現供需平衡，必須由調度中心對發(fā)電機組進行控制，調整每個單元機組的發(fā)電功率。這種控制就是AGC自動發(fā)電控制。

2.2控制系統概述

電網自動發(fā)電控制是通過電廠的計算機調控系統對單元發(fā)電機組發(fā)送AGC指令，調整單元機組的負荷來實現的。單元機組在運行中將鍋爐與汽輪作為一個整體進行控制，通過對對汽輪機和鍋爐的協調控制，保持能量的供需平衡?？刂七^程中采用遞階控制結構，將自動調節(jié)、邏輯控制和系統的連鎖保護進行結合，從而實現對各系統功能的綜合控制，而且可以滿足系統不同的運行方式和不同的工作狀況。

3　AGC控制系統存在的問題

3.1控制響應滯后，調節(jié)速率低

在自動發(fā)電控制中，AGC控制是一個持續(xù)的過程，AGC指令發(fā)出后，機組的負荷需要一定的反應時間對指令做出反饋，從而導致在對機組的實際負荷進行考核，繪制調度計劃曲線的時候在一開始進行響應的時候會出現許多不合格的地方。為了更好的實現控制效果，需要在反饋響應之前加偏置或者修改BTU，從而保證控制效果。不過有些時候也會出現造出反作用，當AGC并不是完全按照曲線變化的時候，人工干涉反而會加重負荷超點的情況。當機組的動態(tài)變化處于負荷增長的狀態(tài)時，控制系統的負荷響應速度會明顯加快，而處于負荷降低的狀態(tài)時，響應速度則會降低。

3.2調節(jié)精度差

當機組的動態(tài)變化處于負荷增長的狀態(tài)時，控制系統的負荷響應速度會明顯加快，這就導致在負荷增加之后出現溫度、壓力過高的情況。尤其是在鍋爐的主汽溫度比較高的時候，會造成比較嚴重的負荷與壓力調節(jié)的耦合震蕩，從而導致調節(jié)控制系統失去平衡，同時會造成連續(xù)性的考核，出現大量的考核不合格點，致使控制系統的調節(jié)精度嚴重降低。當機組處于低負荷運轉狀態(tài)的時候，這種情況將更加嚴重。

4　AGC控制系統優(yōu)化措施

4.1改進響應滯后和調節(jié)速率低的方法

4.1.1 啟動煤量調整

通過分析AGC變化曲線可知，AGC在每天的初始動態(tài)響應值都是不一樣的，但是基本都是在1分鐘左右的時間達到5MW左右。系統設定的AGC電量的考核是針對5分鐘的時間間隔內所達到的總的累積。針對這樣的統計方式可以對系統調節(jié)進行優(yōu)化來使5分鐘內的積分量都負荷考核曲線。具體的優(yōu)化設計如下：設AGC的一次加或者減負荷量為m，當m≥5MW的時候，實際發(fā)出10MW的標準的負荷指令來調整循環(huán)流化床鍋爐的啟動煤量；當2.5MW＜m＜5MW的時候，就按照實際的m值發(fā)出負荷指令；當m≤2.5MW的時候，不發(fā)送負荷指令。通過這樣的優(yōu)化，可以有效調整鍋爐的啟動煤量，使系統的負荷快速增加，加快調節(jié)響應。

4.1.2 采用定壓-滑壓聯合的調節(jié)方式

傳統的CFB機組都是處于滑壓運行狀態(tài)，鍋爐的參數受機組負荷的影響而發(fā)生變化，而且變化方向是一樣的，負荷需求越大參數變化也就越大。鍋爐參數的變化是通過吸收和釋放熱量來實現的，這種改變參數的方式會降低機組調節(jié)負荷的響應速率。因此采用定壓-滑壓聯合的調節(jié)方式，首先是穩(wěn)定鍋爐壓力，不改變鍋爐的蓄熱，其次使用三階慣性的滑壓定值，同時增設變壓速率回路。這樣可以保證在時域上將機組負荷與氣壓偏差錯開，避免兩者的重合引發(fā)過度調節(jié)，從而保持物料平衡，保持調節(jié)速率的穩(wěn)定。

4.2改進調節(jié)精度不夠的方法

主要是通過優(yōu)化風量控制系統來實現精度調節(jié)。首先是修正風煤比參數，當鍋爐系統中的燃料量、送風量等參數出現變化的時候，鍋爐的煙氣也會受到影響，其溫度和速度都會發(fā)生變化，對再熱器產生比較大的影響，從而影響到機組的經濟效益。通過調整風煤比系數，能夠針對不同的負荷點給出符合需求的風量變化，避免風煤比的失調。另外調整風量回路和氧量曲線，降低CFB鍋爐的熱慣性，從而提高負荷調節(jié)的準確性。

5　結論

現階段，循環(huán)流化床CFB機組的發(fā)展已經到了容量技術突破的關鍵時期，但是實際運行中AGC控制系統仍然存在許多問題，制約了CFB機組技術的發(fā)展。因此火電廠的AGC控制人員需要加強這方面的研究，分析問題所在，制定更加科學合理的控制策略，從而實現更好的發(fā)電控制，為CFB機組的容量技術突破奠定基礎。

參考文獻：

［1］張成鑄，姚遠.300MW循環(huán)流化床鍋爐機組協調控制優(yōu)化設計［J］.東北電力技術，2012，33（06）：5-7.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.035