制粉優化控制在中間儲倉式制粉系統上的應用

唐偉

中國石化儀征化纖有限責任公司

1 傳統的中間儲倉式制粉過程

1.1 制粉過程存在問題

中間儲倉式制粉系統在火電廠應用較為廣泛,它的優點是能適應各種煤種,且具有較高的可靠性。它的缺點也非常明顯，自動化程度較低、系統設備龐大、鋼球消耗量過高等,這些缺點使得制粉系統用電量長期居高不下,成為火電廠最主要最大的耗電系統之一。在操作人員憑借經驗手動操作中,運行工況變化較大,系統無法穩定經濟運行。同時受到煤質變化及操作水平的差異等方面局限性，實際運行過程中，欠煤、堵煤、超溫、超壓、漏粉等現象時有發生，影響制粉系統的安全穩定運行。

1.2 原因分析

由于制粉系統的運行調整依賴操作人員通過電流、風壓和溫度等運行參數人為判斷，依靠經驗進行人工操作的控制模式，導致自動化程度較低，磨煤機料位無法得到精確測量，給煤量自動控制無法穩定，所以磨煤機出口風溫和系統風壓難以控制，無法獲取系統最佳工作點，所以不能保證制粉系統經濟、優化運行。

2 中間儲倉式制粉過程優化控制方案

2.1 料位優化控制

首先使用噪聲傳感器檢測磨煤機內存煤量，得到一個4～20mA標準信號接入DCS的AI接口，作為磨煤機內存料位的料位值，并對其進行濾波，將該信號作為主信號。分別對出口溫度、入口負壓和出入口壓差進行測量并處理，作為輔助信號，從而對磨煤機內存料位值進行修正，得到最終的料位前饋值。

其次將料位實際值（PV）與料位設定值（SV）進行比較運算，得到一個偏差信號，將此偏差信號進行PID運算，用PID輸出結果來控制給煤機的給煤量，并通過軟手操向給煤機發出控制指令，實現給煤機的給煤控制，從而達到料位控制的效果。

2.2 出口溫度優化控制

以出口溫度為主信號，通過控制熱風門開度調節磨煤機出口溫度；將出口溫度實際值與出口溫度設定值進行比較，得到一個出口溫度偏差值，將此結果進行PID運算，再通過軟手操發出熱風門控制指令，控制熱風門的開度大小，從而實現出口溫度的控制；當磨煤機出口溫度控制出現故障時，由判斷邏輯自動判斷，將熱風門控制切換到手動狀態。

當制粉系統手動運行時，出口溫度設定值跟蹤實際值，在投入熱風門自動控制，避免熱風門開度大范圍波動，熱風門自動運行時，保持出口溫度實際值在設定范圍內，解除自動后，設定值跟蹤實際值，避免產生靜態偏差。

2.3 系統風壓優化控制

以入口負壓為主信號，通過控制再循環風門開度調節制粉系統風壓；將入口負壓實際值與入口負壓設定值進行比較，得到一個入口負壓偏差值，將此結果進行PID運算，再通過軟手操發出再循環風門控制指令，控制再循環風門的開度大小，從而實現入口負壓的控制，由于熱風門在調節出口溫度時會影響到入口負壓的變化，所以在入口負壓調節中引入熱風門調節的前饋作用，消除熱風門調節時對入口負壓的影響。

當制粉系統手動運行時，入口負壓設定值跟蹤實際值，投入再循環風門自動控制，避免再循環風門開度大范圍波動，再循環風門自動運行時，保持入口負壓實際值在設定范圍內，解除自動后，設定值跟蹤實際值，避免產生靜態偏差。

2.4 報警功能與自尋優自適應優化控制

報警部分主要包括磨煤機料位高報，料位低報，出口溫度高報，出口溫度低報，入口負壓高報，入口負壓低報，出入口壓差高報，出入口壓差低報，斷煤報警。

通過磨煤機自尋優組態算法找出磨煤機在煤粉細度合格的情況下的最大出力范圍，使制粉系統經濟運行。磨煤機的出力曲線存在著極值特性，并且無法用公式表達，而且會隨外界因素的干擾而變化。

3 項目效果分析

3.1 減排效益

根據統計，每節約1度(kW·h)電,就相應節約了0.4千克標準煤,同時減少污染排放0.272千克碳粉塵、1.468千克CO2、0.03千克SO2、0.015千克 NOx。

3.2 社會效益

項目的社會效益在于提高磨煤機自動化水平，簡化操作，減輕操作人員勞動強度；實現球磨機研磨體動態優化管理，提高球磨機出力，降低球磨機能耗和球磨機鋼耗，減少研磨體使用量，節約資源，改善工作環境，提高管理水平，最終為系統優質燃燒提供有效保障；減少二氧化碳、二氧化硫等氣體排放量，減少污染等。

4 結語

傳統的中間儲倉式制粉過程受到煤質變化及操作水平的差異等方面局限性，實際運行過程中，欠煤、堵煤、超溫、超壓、漏粉等現象時有發生，影響制粉系統的安全穩定運行。本文采用智能控制算法對中石化儀征化纖熱電生產中心5號爐制粉系統進行三回路控制，確保制粉系統始終運行在最大出力點附近，達到安全節能的目的。

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