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1、300MW“W”型锅炉燃烧自动控制逻辑优化应用DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.18.053 1 引言 贵州大方发电有限公司（4300MW），是贵州省 “西电东送”重点项目之一，公司现拥有4台300MW亚临界参数燃煤火电机组，机组锅炉为东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-15型亚临界W型火焰燃烧自然循环汽包炉，与之配套的汽轮机为东方汽轮机厂生产的N30016.7/537/5378型亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机，发电机为东方电气生产的QFSN300220B型发电机组（冷却方式水、氢、氢） 2 现状分析 目前国内“W”型火焰锅炉保有量较少，运行经验积累相对不
2、足，运行经济性分析诊断缺乏完善的数学模型作为指导，如何在安全性和经济性上寻找最佳平衡一直是同类型电厂的工作重点。在实际工作中，运行人员并不能实时准确的知道机组的效率和煤耗等相关的二次计算数据，只能通过电力试验所等单位进行定期的测试得知特定工况的性能数据。涉及运行经济性所需要的实时运行成本数据不能有效的获得，例如机组热耗率、锅炉效率和厂用电率等机组能耗的核心指标。值班员的操作往往以个人经验为导向，运行工况随交接班和人员的变换出现交替性的波动，无法长时间处于适应煤质变换的良好工况，主参数不能长时间压红线运行。 3 解决方案 要解决实际工作中出现的问题，仅通过耗差分析这类数学手段并不能有效解决，因为
3、系统间参数的相互关联和制约使得总热耗效率计算呈网状型结构，例如排烟按锅炉热耗率公式我们希望其越低越好，但是考虑到脱硝SCR反应温度过低会导致氨逃逸增加，因此该参数并不能一味降低，所以我们希望能找到一种替代性解决方案能够平衡的提升运行安全性和经济性，经过实地调研分析，最终选定“燃烧自动控制逻辑优化”作为解决方案。 4 实施过程 （1）制粉自动控制优化。对#1锅炉制粉系统进行煤粉取样，共52个工况208个煤粉样。通过转速/细度分析得出最佳的分离器转速范围，具体措施：随着磨煤机煤量增加，动态分离器转速降低；煤质变正比例变速；随着锅炉出力反比例变速。 （2）送粉自动控制优化。煤量调整过程中，由于一次风
4、系统沿程主力的原因，锅炉呈现出煤量与主汽压力反比例调整的特性，为了稳定机组参数，锅炉及汽机主控调节器速度非常慢，从而造成了AGC性能降低，本次优化调整改变了从前的老旧思路，主要考虑磨煤机最大给煤量、燃料性质，磨煤机热风挡板开度及变负荷率等因素，以此确定一次风与煤量的比例关系，同时在一次风控制器操作面板预留人员手动修正界面，具体措施：给煤量与一次风压力正比例变换，输出环节设定3min的延时和滤波，以保证变换过程平滑，解决断煤造成一次风压波动的问题。根据煤质的变化相应地对一次风压控制曲线进行修正。负荷变换过程中，根据负荷指令的变换方向提高或者降低一次风压，以此来提高变负荷过程中磨煤机出粉量的响应速
5、度。上磨煤机容量风挡板投自动后，根据设定开度调整一次风母管压力，尽量开大容量风挡板开度，减少节流损失，空预器热端漏风较多时还可以降低排烟温度，提高锅炉经济性。 （3）配风自动控制优化。本次优化主要确定了风量与负荷、风量与氧量、F挡板开度与负荷、炉压波动与风量的关系，具体措施：将负荷值转换为蒸汽流量数值，从而更加精确的确定风量基数，加入氧量模块修正，保证锅炉排烟氧量在合适范围内（3-6），进而控制过量空气系数，减少损失的目的。构建负压波动与风量关系，采集DCS各个测点数值，并以此判断锅炉燃烧稳定情况，对风量作出修正。通过采用全炉膛统一组织结构配风方式设计。即根据预先设定的开度比例，随着负荷变换相
6、应的统一开大或关小F挡板： （4）机组协调控制优化。本次优化在原CCS逻辑控制框架内进行调整，增加了锅炉和汽机主控调节器的输出响应速度和强度，同时修改了汽机前馈信号改善AGC调整特性，将原汽机、锅炉主控由常规PID改为变参数PID控制，提高系统的抗干扰性和鲁棒性，汽机主控PID比例系数KP值由0.35改为0.22；积分Ti由63改为25，加强积分作用；负荷前馈系数由0.11改为0.24，加强DEH系统调门的响应速度。锅炉主控由常规PID改为变参数PID，负荷前馈系数由单一系数修改为随负荷变换的分段系数。 （5）整体优化形态。通过采用符合现场实际的逻辑控制手段，将原有系统自动控制范围扩大，针对一
7、次风母管风压，动态分离器转速、二次风挡板开度，二次风风量控制几个方面，采取自动跟踪调整的全程控制方式，并对协调逻辑中的锅炉主控和汽机主控PID参数进行了优化，在加减负荷过程中机组可实现全自动跟踪调节，负荷小幅波动时可持续跟踪调节，在负荷稳定时，可根据煤质实现燃烧最优化调节。 5 结论 利用燃烧自动控制，创新性地统一了锅炉运行调整方式，规范了运行操作，有利地推进了企业生产管理工作的标准化、规范化体系建设工作，避免因煤质和锅炉工况的瞬变性以及运行人员不同的操作习惯对锅炉运行工况的不利影响，缓解锅炉积焦，有效改善机组运行指标。将以前燃烧调整的大量工作，通过自动化手段来完成，在减小工作量的同时防止误操
8、作和漏操作。 6 效益分析 该项目的实施，锅炉、汽机主控调节速度明显改善，AGC的合格率，2014年（72%）较2013年（51%）提升21%，2013年电AGC电网补偿-4万元较2014年AGC电网补偿46万元，接创造利润50万元。针对入炉煤质，锅炉配风准确性得到明显提升，锅炉运行更加稳定，锅炉飞灰含碳率由2013年7.95%降至2014年的5.48%，降幅2.47%，供电煤耗降低3.28克/千瓦时，2014年发电54.3亿千瓦时，节约燃煤17810吨，原煤按照350元/吨计算，节约生产成本623.35万元。助燃用油2014年较2013年减少115吨，按8000元/计算，直接创造利润92万元。