650 MW超临界机组送风自动控制优化

 申明，沈健

 （长安石门发电有限公司，湖南常德41 3000）

摘  要：针对某电厂650 MW超临界机组送风自动调节品质差、自动无法投入的问题，对风量和氧量测量装置以及送风控制策略进行了优化。实际运行表明，优化后送风自动调节系统能够满足机组50%~100%负荷工况下稳态及变负荷工况运行的要求，有利于提高送风自动调节品质和投入率。

关键词：送风自动；氧量校正：总风量

中图分类号：TK223.7+2  DOI：10.11930/j．issn．1004-9649.2016.06.035.04

 0引言

 送风自动是火电厂的重要自动控制系统，其主要任务是调节送风量，保证炉膛风量供给与燃料供应相匹配，维持烟气氧量在目标值附近。风量供应过多会造成炯气氧量过高，锅炉排烟损失过大，不利于节能减排，同时还会造成NO x生成量增加，脱硝成本增加；风量供应过少不利于燃料在炉膛内完全燃烧，甚至影响燃烧稳定．影响锅炉效率。

 某电厂二期工程为2台650 MW超临界燃煤发电机组，汽轮机采用上海汽轮机厂生产的

N630-24.2/566/566超临界汽轮机，锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的HG-1913/25.4-PM8超临界变压运行直流炉，制粉系统采用正压直吹式燃烧系统．每台炉配置6台双进双出钢球磨煤机（A~F磨）。送风系统采用2台动叶可调轴流式送风机。控制系统采用ABB贝利公司生产的Industrial ITSymphony系统。

 该机组协调控制方式的原设计为通过调节容量风门开度控制进入锅炉燃料量，节流损失大，影响机组经济性，同时风量、氧量测量不具有代表性，不能快速反应进入炉膛的风量和氧量变化．原送风控制系统无法投入自动方式运行。因此，2010年对协调控制方式进行了优化，采用全开容量风门调节一次风压力控制进入锅炉燃料量：对风量、氧量测量装置进行优化改造，同时优化送风控制策略。运行表明，优化后的送风控制系统能够满足机组50%～100%负荷下自动方式运行．调节品质满足锅炉安全、经济、环保运行要求。

1优化方案

1.1  风量优化方案

 锅炉风量测点包括冷一次风量、热一次风量、冷二次风量、热二次风量等测点，原风量测量装置采用威力巴式风量测量装置，热二次风量等测点安装位置不满足直管段要求，风量取样探头取样孔易堵塞，风量测量值波动大、不准确。结合现场情况，总风量信号由热二次风和热一次风量求和组成；对热二次风量和热一次风量装置改造．按照风量测量直管段要求重新选取风量测点安装位置，热二次风量测点安装在炉膛左右侧二次封箱前8m处，热一次风量测点安装在磨煤机热风母管前10 m处，风量测量装置换型为全截面防堵矩阵式风量测量装置，它通过管道截面平均流速、流体密度及管道的有效面积来确定流量，优化后风量测量准确。

1.2氧量优化方案

 送风控制系统原设计采用空气预热器人口烟道4个氧量测量信号取平均值作为氧量调节过程量，机组增设脱硝系统后，原空气预热器入口氧量测点取消，送风控制系统采用左右侧脱硝系统人口在线烟气排放连续监测系统(CEMS)测量的氧量信号取平均值作为氧量调节的过程量，因脱硝系统CEMS氧量测量采用抽取式测量，信号滞后大，不能够及时反映锅炉燃烧状况。针对氧量测量问题，对氧量测点进行改造，在左右侧脱硝系统入口垂直烟道试验孔处各增加1个氧化锆氧量测点，新增2个氧量测点氧量信号的平均值作为氧量调节的过程量，组态中增加坏质量剔除和超限剔除功能。氧量安装位置通过试验方法确定，在50%MCR、75%MCR. 100%MCR 3种工况下分别测量脱硝系统入口全部试验孔处氧量，选取具有代表性的试验孔安装氧量探头，根据试验数据，在DCS组态中做动态修正，实现新增氧量测点在

不同负荷工况具有代表性。氧量测点改造中，安装位置选择按照现场试验确定，依托试验数据在DCS中做了变工况修正，实现了单点测量满足变负荷工况的测量要求，在其他多变测点改造中具有借鉴意义。

1.3送风控制策略优化方案

1.3.1氧量设定值

 氧量定值是机组负荷指令的函数，遵循低负荷高氧量、高负荷低氧量的原则。为适应机组煤种变化和磨机运行方式变化，增加氧量偏置设定功能，机组负荷变化，锅炉氧量设定自动改变，运行人员可通过氧量偏置来增强氧量调节的灵活性．以满足变负荷情况下对总风量设定值的需求。修改后的氧量设定值逻辑原理如图1所示，图中虚框内为新增加的氧量偏置设定功能，速率限制为0.5 %/s。

1.3.2总风量设定

 送风回路采用风煤比控制，以总煤量的变化为风量设定的依据，将A~F磨的总煤量统计作为设定依据，投油量换算成燃料量求和，同时加入煤质校正系数和氧量校正系数，生成总风量设定值。原控制方式在机组升负荷时，风量增加响应慢．风量控制的调节时间长，风量反应慢，制约机组升降负荷。在风量设定回路中增加由燃料需求指令加入氧量校正系数生成总风量设定值的功能．将总燃料指令和燃料需求通过选大作为风量指令设定值，实现在增负荷时先加风后加燃料、在减负荷时先减燃料后减风的富氧燃烧功能，提高风量调节的响应速度。优化后的总风量设定逻辑原理如图2所示，虚框内为新增加的燃料指令，函数功能块F(x)参数为（输入：输出）：0:0、30:43、50:47、70:65、  100:100。

1.3.3风量控制

 在风量控制回路中增加3路前馈信号，一是由机组负荷指令生成的送风前馈信号，函数功能块F（x）参数为（输入：输出）：0:0、250:0、450：5、500:9、650:13：二是由总风量指令生成的送风前馈信号，函数功能块F5（x）参数为（输入：输出）：0：0. 50：10、100：20；三是南热一次风量（一次风协调方式．热一次风量变化代表入炉燃料的变化）生成的送风前馈信号，函数功能块F．（x）参数为（输入：输出）：0:0、200:20、400:40、500:42、650:

42,滤波时间15 s。3路前馈信号可实现送风快速精准动作，以满足变负荷工况下的锅炉燃烧响应速度：同时增加送风机动叶指令限幅逻辑，送风机动叶指令可调整范围是机组负荷指令的函数，通过试验确定函数关系曲线，保证机组安全。修改后的送风控制逻辑如图3所示，虚框内为新增加的3路前馈信号。

2效果分析

2.1  优化前送风氧量趋势

 优化前送风自动无法投入。图4显示2015年10月22日18:11:52-18:42:04共30 min的升负荷过程送风氧量趋势．AGC投入，滑压方式运行．机组负荷从584 MW升至613 MW过程中氧量（体积分数，下同）最高为2.55%，最低为0.47%。升负荷过程有12 min氧量低至0.47%，风量手动调节不及时，锅炉生成NO x波动为246 mg/m3，不利于机组环保经济运行。

2.2优化后风量氧量趋势

2.2.1  升负荷过程送风自动调节品质试验

 图5显示2015年12月7日16:06:00-16:38:00共32 min的升负荷过程送风自动趋势，机组负荷为550 MW, AGC投入。滑压方式运行，送风、氧量自动投入。机组负荷从550 MW升至595 MW,氧量设定值从2.6%降至1.94%，过程中氧量最高涨至2.86%．最低为1.49%，调节过程最大动态偏差为0.92%．稳态偏差为0.24%，小于氧量稳态品质指标为1%的要求，送风自动控制系统调节品质优良。锅炉生成NO x的变化范围为496~587 mg/m3，升负荷过程排放物变化稳定、可控。

2.2.2  降负荷过程送风自动调节品质试验

 图6显示2015年12月7日21:26:00-21:58:00共32 min的降负荷过程送风自动趋势，机组负荷为630 MW, AGC投入，滑压方式运行，送风、氧量自动投入，机组负荷从630 MW降至488MW,氧量设定值从2%升至3.32%，过程中氧量最高涨至4.03%，最低为1.23%，调节过程最大动态偏差为0.71%，稳态偏差为0.3%，小于氧量稳态品质指标为1%的要求，送风自动控制系统调节品质优良。锅炉生成NO x的变化范围为317~504 mg/m3，降负荷过程排放物变化稳定、可控。

3结语

 以试验数据为基础．对锅炉风量、氧量测量装置进行优化改造，采用基于超前调节的送风自动控制策略，解决了650 MW机组送风自动无法投入难题，提高了机组对负荷变动响应速率，能够较好地与燃料调节相适应，减少了变负荷期问氧量和炉膛压力的波动，有利于炉膛稳定燃烧，同时送风自动方式运行能够有效控制锅炉氧量，降低锅炉NO x的生成量，环保效益显著。运行结果表明，送风控制系统调节品质优良，满足机组在325 MW至650 MW负荷工况下稳定运行，可为同类型机组送风自动研究提供参考和借鉴。