鍋爐總風量控制邏輯優(yōu)化

楊演

摘 要：鍋爐總風量控制是燃燒調節(jié)的核心控制邏輯，配風調整的好壞直接影響到鍋爐燃燒的經濟性。由于鍋爐制造、安裝、測點反饋與設計值均可能存在一定的偏差，為保證鍋爐在運行中有最佳的風量控制，必須通過實際生產中進行總結和探討，優(yōu)化控制邏輯，以達到鍋爐最佳運行工況。

關鍵詞：總風量控制；鍋爐氧量；優(yōu)化

1 優(yōu)化前鍋爐運行情況

隨著脫硝系統(tǒng)引入，對鍋爐風煙系統(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，是反應鍋爐配風合理性的重要實時參數(shù)。運行中存在以下問題：

（1）滿負荷時A/B側脫硝入口CO含量測點由10mg/Nm3快速上漲至210mg/Nm3測量上限，并在整個滿負荷運行時期難以減低，說明機組在高負荷運行期間存在氧量偏低，影響燃燒效率。

（2）曲線中兩次加負荷過程中，氧量均最低至2%以下（最低達1.5%），且回調時間很長，氧量跟蹤非常緩慢，導致鍋爐高負荷配風長時間不夠。

通過總煤量對應風量曲線，經過氧量校正系數(shù)相乘后得到風量指令。在變負荷超過15MW幅度時會有變負荷前饋加入風量指令，這個前饋值隨變負荷的幅度而增大，在與目標負荷相差15MW時退出。但此前饋值相對很小，對鍋爐風量調整影響非常有限，最根本的影響就是風量曲線，以及與之相乘的氧量校正系數(shù)。

氧量校正是通過實際氧量與設定氧量偏差，通過速率限制輸出氧量校正系數(shù)，從而通過系數(shù)來影響風量指令形成。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。在變負荷過程中，氧量校正回路會暫停，而使變負荷指令更快形成，此時氧量校正系數(shù)仍保持在變負荷前數(shù)值，以實現(xiàn)無擾控制。由于低負荷一次風率偏大，導致送風機低負荷裕度很大，動葉開度常減至很低，仍無法使氧量達到設定值。而氧量校正系數(shù)會因為氧量偏差而不斷修正，直至達到0.8下限。當加負荷時，風量指令即為煤量對應曲線與氧量校正系數(shù)0.8的乘積，即使得加負荷時風量指令偏小。根據(jù)上表可以看出，機組600MW運行時煤量225.7t/h，對應風量為1964.8t/h，但實際風量并未達到此值。這也是曲線中加負荷段氧量持續(xù)降低至低于氧量設定很多的原因。

下面來探討低負荷時氧量校正系數(shù)低問題。氧量校正系數(shù)是氧量校正站的輸出值，當鍋爐運行中通過氧量的反饋值和設定值偏差，調節(jié)器自動通過速率限制對風量指令進行比例修正。即氧量的反饋值與設定值存在偏差，調節(jié)器就會開始進行此修正。低負荷運行時，由于制粉系統(tǒng)冗余運行，一次風率偏大，造成二次風必須減小，這就造成送風機必須將出力降至很低。而機組有送風機指令低14%閉鎖負荷減的保護，因此熱控人員對送風機動葉進行了閉鎖控制。這樣就導致了在低負荷鍋爐總風量在送風機動葉閉鎖時無法調小，氧量校正系數(shù)就會不斷的調整直到0.8的下限。當加負荷時總風量又直接受到這個0.8系數(shù)影響，造成變負荷氧量低情況。氧量過低，鍋爐運行肯定是不經濟的。在鍋爐600MW氧量2.0%運行情況下比低負荷氧量充足時的飛灰含碳量高了近1%。根據(jù)經驗，飛灰含碳量每增加1%，機組供電煤耗即增加0.5-0.8g/kwh。實際運行中，在變負荷至高負荷運行時氧量低于2.0%的時候非常常見，最低甚至達到1.0%以下。在對鍋爐工況未知的情況下取樣化驗結果里有很多都超過了3%，從以上分析看來絕對不是偶然的化驗分析錯誤。變負荷甚至高負荷運行是我們機組運行的大概率事件，若能盡早解決好，肯定對機組節(jié)能降耗有非常積極的作用。

2 現(xiàn)象分析

為了證實和改進以上問題，3月27日詢問熱控人員相關情況，并配合熱控人員根據(jù)實際運行參數(shù)對2號爐參數(shù)進行了如下修改：

在原來鍋爐運行中，氧量校正系數(shù)長期在0.8-0.9左右，影響變負荷時風量響應幅度。為使變負荷時氧量校正系數(shù)更接近于1，通過上述風煤配比的修正，在變負荷時雖然煤量對應風量減少，但系數(shù)的增加反倒是提高了風量質量的最終值。為了在變負荷中盡量控制低氧運行情況，還增加了變負荷前饋幅度，并將變負荷前饋值退出延時延長至與目標負荷相差15MW后約2min。

機組升負荷的情況，可以看出加負荷指令來后，送風機快速開大，加負荷前半段氧量回升，在負荷快到位時送風機動葉快速減小，氧量隨之快速下降，SCR入口CO含量明顯上升，隨后氧量開始校正，最終達到較好的穩(wěn)態(tài)。此段說明進行以上修改后在高負荷運行時，氧量校正系數(shù)起點在1左右，風量基本能滿足需求。

低負荷開始加負荷初期，氧量校正系數(shù)為0.8下限，在整個加負荷段保持，當加負荷前饋退出，送風機和氧量即出現(xiàn)快速大幅下降，氧量最低降至1.5%。隨后通過手動增加氧量校正，使校正系數(shù)提升至1左右，使氧量快速恢復到2.8%，SCR入口CO含量也很快降低。此段說明在低負荷氧量校正系數(shù)低時仍然存在加負荷過程中的缺氧問題。

3 優(yōu)化措施

上面對低負荷氧量校正系數(shù)的分析可以知道，低負荷送風機無法適應氧量變化需求，是造成氧量校正系數(shù)低的問題。但是送風機動葉閉鎖是對安全的保障，也是對機組保護邏輯的應對。為了解決此問題，進行如下分析優(yōu)化：

（1）煤量對應風量指令的修正

300MW鍋爐風量需求均在1050-1100t/h左右，而目前經修改后的風量指令值仍有1200t/h，需要進一步下調，否則仍然擺脫不了校正系數(shù)過低的問題。高負荷風量設定高一些可以避免加負荷期間缺氧。通過調整使風量指令盡量與實際需求相對應，再通過小幅度氧量校正即可達到需求。建議進一步根據(jù)實際風量需求修改更加合適的風量指令函數(shù)。

（2）送風機動葉閉鎖定值優(yōu)化

送風機投產至今運行情況很穩(wěn)定，具備長時間低負荷運行能力。動葉閉鎖是為了保證機組不觸發(fā)負荷閉減，450MW以下的閉鎖開度限制了氧量校正幅度，而450MW以上鍋爐開始進入正常調節(jié)范圍，且時常發(fā)生缺氧情況。根據(jù)以上分析，建議修改定值。

（3）變負荷前饋量優(yōu)化

經修改后的變負荷前饋較之前有明顯的提升，但仍然存在退出過早和過快的問題。建議將此前饋量延長至10-20分鐘，通過速率限制使其緩慢的衰減，使加負荷過程中送風機驟減導致氧量不足的問題解決。

4 思考總結

鍋爐風量過大是浪費，過小會影響煤燃燒，在復雜多變的鍋爐運行調整中，使總風量控制盡量達到一個合理平衡，會使機組安全性和經濟性得到雙收。鍋爐總風量控制邏輯優(yōu)化，是個非常復雜的工作，但鑒于我廠運行實際，一定不能畏難不為。在此誠請熱控專家不辭辛苦，重視此問題，以期盡快使問題得到解決。

參考文獻

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