600MW機(jī)組一次風(fēng)壓力控制節(jié)能優(yōu)化

唐龍勝

（淮浙煤電有限責(zé)任公司 鳳臺(tái)發(fā)電分公司，安徽 淮南 232131）

0 引言

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，一次風(fēng)由熱一次風(fēng)和冷一次風(fēng)組成，其作用是干燥和輸送煤粉[1]。一次風(fēng)壓過高會(huì)導(dǎo)致著火時(shí)間推遲，燃燒不完全，同時(shí)也使排煙溫度升高，機(jī)組運(yùn)行效率降低；另外，一次風(fēng)機(jī)出力過大，一次風(fēng)機(jī)能耗增加，不利于節(jié)能。但過低的一次風(fēng)壓會(huì)使一次風(fēng)速降低，容易堵塞粉管，火焰損傷燃燒器。因此，合適的一次風(fēng)母管壓力能在保證機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，又有利于節(jié)能。

1 常規(guī)一次風(fēng)壓控制及存在問題

一次風(fēng)的作用是為制粉系統(tǒng)提供合適壓力的一次風(fēng)，一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值生成回路的目標(biāo)是提供不同工況下熱一次風(fēng)母管壓力合適的要求范圍。常規(guī)的一次風(fēng)壓力設(shè)定值都是根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)來確定的。以某600MW電廠為例，在保證一次風(fēng)母管壓力最低壓為8kPa的情況下，每多一臺(tái)磨，壓力設(shè)定值會(huì)提高0.5kPa，每減一臺(tái)磨，壓力設(shè)定值會(huì)降低0.5kPa，壓力設(shè)定值最高可達(dá)到10.5kPa。

圖1 優(yōu)化前一次風(fēng)壓設(shè)定值生成回路Fig.1 Former primary air pressure setting value generation circuit

表1 原一次風(fēng)壓設(shè)定值函數(shù)Table 1 Primary air pressure setting value function

一次風(fēng)壓設(shè)定值生成回路的邏輯如圖1所示。從圖中可以看出一次風(fēng)壓設(shè)定值生成回路主要由磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)對(duì)應(yīng)的設(shè)定值F(X)組成，它經(jīng)過總煤量修正后，與運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定偏置相加，最終得出一次風(fēng)壓設(shè)定值。

由于一次風(fēng)母管壓力的設(shè)定值是根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)的變化而動(dòng)態(tài)設(shè)定的[2]，為保證安全，其最低風(fēng)壓設(shè)定值為8kPa，最高風(fēng)壓設(shè)定值為10.5kPa。只要磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)不變，其壓力設(shè)定值就不會(huì)變，而不管此時(shí)每臺(tái)給煤機(jī)煤量的大小。其函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)曲線及運(yùn)行人員反應(yīng)，目前的一次風(fēng)壓力控制主要存在如下問題：

1.1 啟、停磨時(shí)一次風(fēng)母管壓力波動(dòng)較大

在當(dāng)前的一次風(fēng)母管壓力邏輯控制狀態(tài)下，運(yùn)行人員需要根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合各臺(tái)磨的實(shí)際煤量來手動(dòng)設(shè)置一次風(fēng)母管壓力偏置，并且一次風(fēng)母管壓力會(huì)隨磨的起停產(chǎn)生一個(gè)階躍性的擾動(dòng)，這不利于制粉系統(tǒng)和一次風(fēng)機(jī)持續(xù)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.2 一次風(fēng)壓偏高

磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)壓力需要控制在8kPa以上，最高達(dá)到10.5kPa，壓力明顯偏高。壓力偏高運(yùn)行時(shí)，除了增加風(fēng)機(jī)電耗外，當(dāng)一次風(fēng)壓變化較大時(shí)，容易造成兩臺(tái)風(fēng)機(jī)出力不平衡而導(dǎo)致失速，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

2 一次風(fēng)壓優(yōu)化控制

圖2 優(yōu)化后一次風(fēng)壓設(shè)定值生成回路Fig.2 Optimized primary air pressure setting value generation circuit

表2 優(yōu)化后一次風(fēng)壓設(shè)定值函數(shù)Table 2 Optimized primary air pressure setting value function

為了解決以上問題，減小一次風(fēng)母管壓力及負(fù)荷變化時(shí)壓力變化速率，降低一次風(fēng)機(jī)電流，減小風(fēng)機(jī)在啟停磨及異常情況時(shí)一次風(fēng)機(jī)失速的風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)原一次風(fēng)母管壓力控制策略做進(jìn)一步優(yōu)化。

一般情況下，粉管一次風(fēng)速最低不能低于18m/s，否則煤粉容易在粉管內(nèi)沉積；一次風(fēng)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(fēng)速的平方成正比，所以隨著粉管風(fēng)速的提高，燃燒器的磨損呈指數(shù)級(jí)上升[3]。

因此，在保證磨煤機(jī)通風(fēng)量的前提下，如在正常運(yùn)行的情況下在合理降低一次風(fēng)壓，則磨煤機(jī)入口風(fēng)門自動(dòng)開大，可有效降低一次風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)流阻力，降低一次風(fēng)機(jī)電耗以及減少空預(yù)器一次風(fēng)側(cè)的漏風(fēng)率，達(dá)到降低廠用電率的目標(biāo)。

2.1 增加設(shè)定值“緩升快降”回路

為了減小一次風(fēng)壓在啟停磨時(shí)的變化幅度，在設(shè)定值函數(shù)后面增加“緩升快降”回路，當(dāng)壓力增加時(shí)，讓壓力緩慢升高至設(shè)定值；當(dāng)壓力降低時(shí)，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(fēng)壓力設(shè)定值由最大給煤量生成

在掌握鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行特性，使鍋爐能夠在安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的狀態(tài)運(yùn)行下，對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)進(jìn)行一次風(fēng)壓控制試驗(yàn)，得出最大給煤量與一次壓力的關(guān)系曲線。同時(shí)，為了保證安全，設(shè)置了最小風(fēng)壓為7kPa。將一次風(fēng)壓力設(shè)定值由磨運(yùn)行如數(shù)對(duì)應(yīng)的設(shè)定值優(yōu)化為運(yùn)行給煤機(jī)的最大煤量對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，函數(shù)關(guān)系如表2所示。

圖3 優(yōu)化前后對(duì)比曲線Fig.3 Optimization comparison curve

3 試驗(yàn)驗(yàn)證及效果

增加“緩升快降”功能后，啟停磨時(shí)一次風(fēng)母管壓力變化明顯減小，有利于一次風(fēng)機(jī)出力調(diào)整，同時(shí)也能保證臺(tái)RB時(shí)一次風(fēng)母管壓力的快速調(diào)整。

壓力設(shè)定值策略優(yōu)化后，正常情況下一次風(fēng)壓力最低為7kPa，最高為9.5kPa，比優(yōu)化前一次壓力降低了1kPa。如在420MW時(shí)，將新控制邏輯投運(yùn)后，一次風(fēng)壓力由9.5kPa降至8.5kPa，一次風(fēng)面電流由112A降至102A。即單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流下降了10A，大大降低了一次風(fēng)機(jī)能耗。另外，排煙溫度由115℃降至112.6℃。單臺(tái)風(fēng)機(jī)每小時(shí)的功耗差為88KW.h。按每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行10個(gè)月計(jì)算，上網(wǎng)電價(jià)按0.39元/度計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組一次風(fēng)機(jī)每年可節(jié)約近50萬元。以某廠4臺(tái)機(jī)組計(jì)算，僅此一項(xiàng)每年可節(jié)約200萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

一次風(fēng)母管壓力降低，使各制粉系統(tǒng)的入口一次風(fēng)壓減小。實(shí)際上是降低了煤粉管內(nèi)的一次風(fēng)速，相應(yīng)的一次風(fēng)量也減小，煤粉著火所需的著火熱降低，有助于穩(wěn)燃燒[3]。

4 結(jié)束語

通過對(duì)制粉系統(tǒng)運(yùn)行特性試驗(yàn)，對(duì)一次風(fēng)壓力控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，在保證燃燒安全的基礎(chǔ)上，有效降低了一次風(fēng)壓力，同時(shí)減小了啟、停磨時(shí)的壓力變化幅度，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。本優(yōu)化方法未在增加任何設(shè)備的情況下，僅對(duì)熱控控制策略進(jìn)行了優(yōu)化修改就達(dá)到了明顯的節(jié)能效果，對(duì)同類型電廠也有很強(qiáng)的借鑒意義。