一次風(fēng)壓自適應(yīng)控制運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性分析

謝合偉

摘 要：針對該廠7號機(jī)組一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)存在的問題，對一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)進(jìn)行了自適應(yīng)控制優(yōu)化，對比了優(yōu)化前后的一次風(fēng)機(jī)節(jié)能效果與安全性，實(shí)踐證明優(yōu)化后的一次風(fēng)壓控制更能適應(yīng)負(fù)荷的變化，節(jié)能效果明顯，并且具有足夠的安全邊際，機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，可供同類機(jī)組參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)煤比 自適應(yīng) 節(jié)電率

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0098-02

該廠600 MW機(jī)組爐型號為DG1920/25.4-Ⅱ6型，該型號鍋爐系國產(chǎn)600 MW超臨界參數(shù)變壓直流本生鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、前后墻對沖燃燒。

鍋爐采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配備6臺ZGM113G-Ⅲ型磨煤機(jī)，滿負(fù)荷5臺磨運(yùn)行，中、低負(fù)荷下保留4臺/3臺磨運(yùn)行；磨煤機(jī)采用靜態(tài)分離器、一次風(fēng)機(jī)為2級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)一部分經(jīng)過空預(yù)器加熱后送往磨煤機(jī)和冷一次風(fēng)混合調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)煤粉的分離、干燥和輸送，磨煤機(jī)的一次風(fēng)壓與密封風(fēng)差壓低于1.5 kPa會引起磨煤機(jī)保護(hù)跳閘。

1 存在的問題

目前一次風(fēng)機(jī)自動控制方式是通過一次風(fēng)壓的PID實(shí)現(xiàn)，而一次風(fēng)壓設(shè)定值根據(jù)磨煤機(jī)的最大給煤率由函數(shù)給出，此種方式無法自動適應(yīng)煤種及負(fù)荷變化，造成磨煤機(jī)風(fēng)門節(jié)流損失較大，一次風(fēng)機(jī)耗電率偏高，不經(jīng)濟(jì)。

熱一次風(fēng)母管壓力控制曲線如圖1所示，磨煤機(jī)風(fēng)煤比控制曲線如圖2所示。

對于7號鍋爐，一次風(fēng)機(jī)廠用電率約0.65%，占整臺機(jī)組廠用電的比例約為10%，對比同類型機(jī)組偏高，優(yōu)化一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效措施之一。

2 自適應(yīng)控制的運(yùn)用

在保持原一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值控制函數(shù)不變的條件下，引入一次風(fēng)母管壓力修正值，采用一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值的自適應(yīng)控制方法和邏輯設(shè)計(jì)，使一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值能夠根據(jù)磨煤機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而適應(yīng)不同負(fù)荷、煤種的變化，減少磨煤機(jī)冷熱風(fēng)門節(jié)流損失，達(dá)到最大限度降低一次風(fēng)機(jī)廠用電率，提高一次風(fēng)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，一次風(fēng)機(jī)自適應(yīng)系統(tǒng)主要由通信參數(shù)給定值規(guī)律變化輸出（IEC心跳）、熱風(fēng)門指令判斷邏輯及一次風(fēng)自適應(yīng)控制主邏輯組成，工作原理示意圖如圖3所示。

熱態(tài)調(diào)試過程中保持煤種不變，各運(yùn)行的磨煤機(jī)風(fēng)量及磨煤機(jī)出口溫度、2臺一次風(fēng)機(jī)均投入自動且投入一次風(fēng)自適應(yīng)IEC智能控制系統(tǒng)，通過進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定值擾動試驗(yàn)（負(fù)荷、燃料量擾動），觀察IEC設(shè)定值大小變化是否正常，觀察一次風(fēng)機(jī)動葉及各臺磨煤機(jī)風(fēng)量及風(fēng)門的動作是否正常，以保證一次風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠在投運(yùn)過程中達(dá)到最佳調(diào)節(jié)效果，使機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一次風(fēng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)在熱態(tài)調(diào)試過程中，熱一次風(fēng)母管壓力接近5.8 kPa、密封風(fēng)機(jī)入口壓力接近4.5 kPa、出口壓力在10.5 kPa。由于7號鍋爐密封風(fēng)機(jī)出口壓力開關(guān)設(shè)置在10 kPa的下限值自動聯(lián)啟被用密封風(fēng)機(jī)，且考慮到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步對一次風(fēng)機(jī)自適應(yīng)控制系統(tǒng)做出了優(yōu)化，IEC智能控制系統(tǒng)限制值調(diào)整為+0.3～-2.1 kPa，DCS系統(tǒng)中也對熱一次風(fēng)母管壓力的下限值修改為6.2 kPa。

7號鍋爐投入一次風(fēng)自動控制后，熱一次風(fēng)壓在6.2～8 kPa調(diào)整范圍內(nèi)，密封風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓在12～14 kPa，整個(gè)過程中密封風(fēng)與一次風(fēng)差壓均大于5.0 kPa，離1.5 kPa的跳磨差壓還有足夠的安全邊際，如表1所示。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

在一定條件下，退出和投入一次風(fēng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，在不同負(fù)荷下比較一次風(fēng)機(jī)電流、計(jì)算節(jié)能效果、一次風(fēng)機(jī)參數(shù)及電流取自DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，節(jié)電率計(jì)算公式為：

節(jié)電率=（退出時(shí)的總電流-投入時(shí)的總電流）/退出時(shí)的總電流×100

總電流為2臺一次風(fēng)機(jī)電流之和，退出時(shí)的熱一次風(fēng)母管壓力曲線按圖2中所示曲線運(yùn)行。

在此次熱態(tài)調(diào)試中，分別選取了300 MW、350 MW、400 MW、500 MW負(fù)荷下做一次風(fēng)機(jī)的自適應(yīng)試驗(yàn)，并得到在相同負(fù)荷下一次風(fēng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)投入前、后的節(jié)電率和節(jié)電功率換算值，如表2所示。

在300 MW負(fù)荷下的節(jié)電率達(dá)到12.1%，換算節(jié)電功率為223.5 kW；在350 MW負(fù)荷下的節(jié)電率達(dá)到18.8%，換算節(jié)電功率為391.3 kW；在400 MW負(fù)荷下的節(jié)電率達(dá)到20.1%，換算節(jié)電功率為454.9 kW；在500 MW負(fù)荷下節(jié)電率為12%左右，換算節(jié)電功率為276.5 kW。

在試驗(yàn)條件下，假設(shè)年出力系數(shù)70.0%，利用小時(shí)4 500 h（則運(yùn)行小時(shí)為600/420×4 500=6 428 h），預(yù)計(jì)節(jié)約功率280 kW，上網(wǎng)電價(jià)（含稅）0.48元/kWh，則7號鍋爐應(yīng)用一次風(fēng)自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)的年經(jīng)濟(jì)效益為：

280×6 428×0.48=86萬元

由此可見，一次風(fēng)機(jī)采用自適應(yīng)控制系統(tǒng)后能夠保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，且一次風(fēng)機(jī)電流下降明顯，節(jié)能效果顯而易見，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)語

對7號鍋爐相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定后，應(yīng)用一次風(fēng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，一次風(fēng)母管壓力設(shè)定值的變化能快速跟隨機(jī)組負(fù)荷變化，較投入之前更能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，提高了一次風(fēng)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，并且具有足夠的安全邊際，不存在密封風(fēng)與一次風(fēng)差壓不足引起跳磨煤機(jī)的條件。

應(yīng)用一次風(fēng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)后，隨給煤率下降，一次風(fēng)機(jī)節(jié)電率升高，一次風(fēng)機(jī)節(jié)電率可達(dá)到8%～22%，節(jié)電功率為180～460 kW，節(jié)能效果明顯。在機(jī)組平均負(fù)荷率74.6%的情況下，機(jī)組節(jié)約供電煤耗0.23 g/kWh，7號機(jī)組年平均負(fù)荷率約60%，節(jié)電效果應(yīng)更明顯。

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