制粉系統(tǒng)一鍵啟停在超臨界火電機組中的實踐與應用

范廷舉，殷 鵬,邵 毅，褚云山，畢德忠

(1.國能(綏中)發(fā)電有限公司，遼寧 葫蘆島 125222；2.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；3.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

隨著我國提出碳達峰、碳中和的目標，以及構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)要求,太陽能、風能等新能源發(fā)電機組的裝機容量逐年增加，火電機組需要承擔更多調(diào)峰、調(diào)頻的職能，頻繁調(diào)峰運行增加了制粉系統(tǒng)啟停操作，對機組重要運行參數(shù)影響較大。經(jīng)過多年發(fā)展,火電機組的自動化程度有所提高，但一些工作環(huán)境差、設(shè)備狀態(tài)變化大的控制系統(tǒng)還無法完成自動控制，隨著智能化電廠概念的提出，發(fā)電企業(yè)對自動化、智能化的需求逐年提升,因此制粉系統(tǒng)一鍵啟停控制研究具有較大的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合運行人員操作習慣和各層制粉系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)，設(shè)計適合機組的制粉系統(tǒng)一鍵啟停控制策略[1-5]。

1 制粉系統(tǒng)順序控制存在的問題

火電機組在建設(shè)調(diào)試階段均會對制粉系統(tǒng)進行順序控制設(shè)計，以減少運行人員在啟停制粉系統(tǒng)時的操作量，提高機組自動化水平，但在長期實踐中運行人員很少使用順序控制啟停制粉系統(tǒng)[6-9]。主要存在以下問題。

a.由于設(shè)備運行狀態(tài)不同，各設(shè)備差異導致常規(guī)控制策略無法滿足制粉系統(tǒng)的啟停要求。

b.隨著機組運行時間延長，設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化，制粉系統(tǒng)啟停控制性能降低。

c.常規(guī)制粉系統(tǒng)順序控制大多為開關(guān)量控制，模擬量控制較少。

d.制粉系統(tǒng)控制在DCS中實現(xiàn)，運行人員無法進行必要設(shè)置。

e.制粉系統(tǒng)控制設(shè)計較簡單，對控制對象容錯性不強，造成程序運行很難順利完成。

制粉系統(tǒng)在啟動過程中需要完成對潤滑油系統(tǒng)，給煤機上、下關(guān)斷門，磨煤機出口關(guān)斷門、冷熱一次風關(guān)斷門、密封風關(guān)斷門、液壓加載力等多個對象的控制。制粉系統(tǒng)啟停過程中的模擬量控制較少，這是制粉系統(tǒng)一鍵啟停的控制難點，如何安全快速完成制粉系統(tǒng)啟停控制，需要對模擬量控制策略進行精細的設(shè)計和調(diào)試。

2 制粉系統(tǒng)一鍵啟停控制策略

制粉系統(tǒng)中涉及一鍵啟停控制的設(shè)備可分為開關(guān)量控制、模擬量開環(huán)控制、模擬量閉環(huán)控制3種控制狀態(tài)。對于給煤機上、下關(guān)斷門，磨煤機出口關(guān)斷門、密封風關(guān)斷門，給煤機、磨煤機等為開關(guān)量控制，對于液壓加載力控制、冷一次風調(diào)節(jié)門、熱一次風調(diào)節(jié)門等為模擬控制，在暖磨階段可將液壓加載力、冷一次風調(diào)節(jié)門、熱一次風調(diào)節(jié)門設(shè)計為開環(huán)控制，根據(jù)待控制設(shè)備狀態(tài)設(shè)定暖磨曲線，減少暖磨階段參數(shù)波動，加快啟磨進程。

a.制粉系統(tǒng)一鍵啟動步序

制粉系統(tǒng)一鍵啟動步序見表1。一鍵啟動初期建立液壓加載力系統(tǒng)油壓提升磨輥，采用開環(huán)控制，提升磨輥曲線取自本層制粉系統(tǒng)長期運行經(jīng)驗值；液壓系統(tǒng)壓力建立后，開啟給煤機上、下關(guān)斷門，設(shè)定最小給煤量為10 t/h；開啟冷一次風關(guān)斷門，冷一次風調(diào)節(jié)門采用開環(huán)控制，按照運行曲線在1 min內(nèi)冷一次風調(diào)節(jié)門以設(shè)定速率開到100%;開啟熱一次風關(guān)斷門，熱一次風調(diào)節(jié)設(shè)計獨立暖磨自動回路，啟動階段熱一次風設(shè)定值在啟磨前由運行人員提前設(shè)定,暖磨冷、熱一次風自動回路調(diào)整風量大于80 t/h，出口溫度大于55 ℃且參數(shù)穩(wěn)定后，啟動磨煤機、給煤機，反作用力設(shè)置0%，作用力設(shè)置25%，穩(wěn)定后作用力與反作用力投自動，冷一次風與熱一次風調(diào)節(jié)投自動，設(shè)定出口溫度為65 ℃，啟磨過程結(jié)束。

表1 制粉系統(tǒng)一鍵啟動步序

b.制粉系統(tǒng)一鍵停止步序

制粉系統(tǒng)一鍵停止步序見表2。一鍵停止初期開啟磨煤機冷一次風關(guān)斷門至全開狀態(tài)，同時逐漸降低磨煤機一次風量；降低磨煤機給煤量至20 t/h，開啟磨煤機消防蒸汽關(guān)斷門，關(guān)閉給煤機上關(guān)斷門，停運給煤機；給煤機停運后，依據(jù)液壓系統(tǒng)停磨曲線提升磨輥，檢查作用力指令為0%，反作用力指令高于40%，延時30 s，停運磨煤機；關(guān)閉熱一次風關(guān)斷門，關(guān)閉消防蒸汽關(guān)斷門，磨煤機出口溫度低于60 ℃時關(guān)閉磨煤機冷一次風調(diào)節(jié)門和冷一次風關(guān)斷門；液壓系統(tǒng)反作用力降至0%，當反作用力壓力小于1.5 MPa時，停運液壓油泵，磨煤機停運后30 min，關(guān)閉磨煤機密封風關(guān)斷門，停磨結(jié)束。

表2 制粉系統(tǒng)一鍵停止步序

3 制粉系統(tǒng)一鍵啟停調(diào)試

在運行和調(diào)試過程中，根據(jù)不同層制粉系統(tǒng)差異設(shè)置不同的啟、停參數(shù)。如布煤時間，冷、熱一次風門開環(huán)控制閥門動作速率，冷、熱一次風門閉環(huán)調(diào)節(jié)設(shè)定值變化速率，液壓系統(tǒng)正/反作用閥門開環(huán)閥位控制值，最小給煤量等參數(shù)。需要根據(jù)機組運行情況和設(shè)備狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)將設(shè)置權(quán)限向運行人員開放，避免制粉系統(tǒng)在長期運行過程中由于設(shè)備狀態(tài)變化造成啟停控制無法滿足運行條件。制粉系統(tǒng)啟停調(diào)試曲線如圖1、圖2所示。

圖1 制粉系統(tǒng)一鍵啟動曲線

圖2 制粉系統(tǒng)一鍵停止曲線

4 結(jié)語

制粉系統(tǒng)一鍵啟停控制成功應用的關(guān)鍵在于開關(guān)量控制與模擬量控制的協(xié)調(diào)配合，以及控制策略設(shè)計對設(shè)備運行狀態(tài)變化的適應性。本文結(jié)合超臨界機組長期運行經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)，設(shè)計了制粉系統(tǒng)一鍵啟停控制,經(jīng)過調(diào)試能夠達到制粉系統(tǒng)啟停的自動控制要求，降低了運行人員的操作量，減少了制粉系統(tǒng)頻繁啟停對機組重要參數(shù)的擾動，保證機組安全、穩(wěn)定運行。