通过送风控制提高锅炉抗干扰能力.pdf

_ 誊 投术交流与逝 J I S H U J IA O L I U Y U Y IN G Y O N G 通过送风控制提 高锅炉抗干扰能力 孙俊 ． 李祥永 ( 1 ． 河南大唐信 阳华豫发电有限责任公 司， 河南 信阳4 6 4 0 0 0 ； 2 ． 华北电力大学电气与电子工程学院， 北京 1 0 2 2 0 6 ) O 引言 调峰机组 因其负荷调整范围较大 ， 容易出现锅 炉燃烧不稳甚至炉膛灭火 的事故特别是 由于近年 来煤炭供应 日趋紧张 ， 煤质参差不 齐 ， 而运行 中混 煤的手段有限 ， 导致调峰机组炉膛灭火事故时有发 生某电厂2 号炉 自2 0 0 1 年 l 2 月投产 以来 ， 锅炉灭火 事故频繁发生， 且大多为高负荷灭火为此 ， 相关专 家曾X ,1 2 号炉进行 了冷态空气动力场试验 、锅炉燃 烧调整试验 ， 并在炉膛 内加装 了卫 燃带 ， 但仍然未 能彻底解决2 号炉 的高负荷灭火 问题运行人员在 对数次锅炉灭火前几分钟 的参数进行分析时发现 ， 锅炉灭火前 ， 由于煤质变化或其他原因引起的炉膛 扰动使给粉机转速大幅波动 ， 进而引起 炉膛送风量 的大幅变化 ， 最终导致锅炉灭火事故的发生 。

基于 这一发现 ，对相关送风控制 回路进行合理修改后 ， 有效地解决 了给粉机 转速波动引起 的送风量大 幅 变化问题 1 原炉膛 风量控 制回路 1 ． 1 修改前的炉膛风量控制回路 某 电厂2 号炉为 上海 锅炉 厂生产 的S G一 1 0 2 5 ／ I 7 ． 4 一 M8 4 7 型亚临界 自然循环汽包锅炉 ，采用单炉 膛 四角切 向燃烧 、 尾部双烟道 、 平衡通风 、 固态机械 除渣 、 兀形露天布置、 全钢悬吊结构 设计煤种为郑 州矿务局统配煤( 贫煤) 采用 中间储仓式钢球磨煤 机 、 热风送粉系统 锅炉氧量 自动调节方式是以燃料 量为基准， 以氧量为修正， 即风量调节采用的是带氧 量校正的送风控制系统 送风量指令的产生原理如 图1 所示送风量指令由以下信号的最大值形成： 燃 料主控指令经函数运算得出的风量值A、 A值经时间 延时处理后的值 、总燃料量经函数运算得出的并通 过时间延时处理后的风量值 、 锅炉最小风量指令值 协 方式下 ，燃料主控指令来 自锅 炉协调P I D 的控 制输出， 影响因素有负荷偏差和主汽压力偏差 ， 总燃 料量 ( 在不投油时) 取决于现场给粉机转速反馈[ 2 - 3 1 。

图1 修改前风量指令产生原理图 收稿 日期 ： 2 0 0 9 — 0 9 — 1 1 作者简介 ： 孙俊( 1 9 7 8 --) ， 男 ， 河南桐柏人 ， 助理T程帅 ， 从事火电厂集控运行方面 的1 二 作 J I S H U J I A O L I U Y U Y I N G Y ONG 技 术 交 流 与 应 用 1 ． 2 原风量控制回路存在的不足 通过对2 号炉送风逻辑及运行情况 的观察 ， 发现 给粉机转速对送风指令的影响非常大 而影响给粉 机实际转速 的因素较多 ， 主要有 ： 煤质 、 给粉机下粉 情况 、 制粉系统运行情况等 因实际来煤煤质经常变化 ， 使给粉机转速变化 很大 ． 加上氧量调节未考虑磨煤机运行台数 、 给煤机 转速等情况 ， 致使锅炉氧量 自动调节不能达到理想 效果 例如 当送人炉膛 的煤 的发热量较高时 ， 给粉 机转速较低 ， 风量控制 回路根据给粉机实际转速计 算所需风量较少 ， 就会减小送风量 ； 如果煤质突然变 差 ， 燃料燃烧释放热量降低 ， 炉膛温度相应降低 ， 在 锅炉负荷不变的情况下给粉机转速随之s ~ , h i： i ， 此时 风量控制 回路计算出的所需风量必然会急剧增加 。

大量的冷风进入炉膛会导致炉膛温度降低 ， 从而使 燃烧工况进一步恶化 此外 ， 锅炉制粉 系统出现堵 煤 、 断煤或给粉机供粉不连续时也会导致风量指令 的波 动 2 风量控 制回路 的修 改原则及 实施 2 ． 1 控 制 回路修 改原 则 针对原风量控制 回路 的不足 ， 技术人员按照以 下原则对风量指令 回路进行了修改 ： 锅炉在一定 的 负荷下产生的热量应大致保持不变 ， 找出此负荷 下 对应的最佳风量 ： 在出现扰动时因锅炉热负荷 的需 求没有改变 ， 因此保证锅炉总风量基本不变， 同时尽 快消除扰动， 恢复进入炉膛的热量 控制 回路修改后 ． 送风量 由原来 的燃料 主控指 令控制改为 由功率指令经 函数器运算得到 ， 并且引 入主蒸汽温度校正和总燃料量变化的微分修正这 样得出的风量指令 ， 既可保证在锅炉点火前 的吹扫 风量和锅炉点火初期燃料量较小时 的最小风量值 ． 又可保证在各种工况下风量指令值的相对合理和稳 定 2 2风量 控制 回路 的修 改 2 ． 2 ． 1 送 风指令 的修 改 根据运行经验 ， 在负荷不变的情况下 ， 煤质变化 或系统扰动会引起给粉机转速大幅波动 ， 最大可造 成总风量1 3 ％的波动。

由此引起炉膛燃烧和温度的 剧烈变化 ， 不利于锅炉 的稳定燃烧 修改后 的回路 取消了锅炉燃料主控指令( 从相关数据可 以知道 ， 燃 料主控指令的波动也 比较大) 和总燃料量这两个信 号 ， 选用限速后机组功率指令和最小风量作为送风 指令 ， ( 见 图2 、 图3 ) ， 其原因是机组负荷一定 的情况 下 锅炉对应的送风量应该是一定的， 因此保持送风 机的出力不变 可避免制粉系统扰动引起 的风量波 动 ， 稳定炉膛燃烧 至 i 王 』 ： 一 一 一 一 一 一 S P 2 图2 修改后功率指令形成回路 限速后的功率 指令禁止 图 3修 改后 送风 指 令 形 成 回路 2 ． 2 ． 2 氧 量调 节 的修 改 炉膛 出口过剩空气系数是衡量锅炉安全 、 经济 运行 的一个重要指标 ， 保证烟气中最佳含氧量也就 保证了炉膛 中最佳过剩空气系数 氧量最佳给定值 是锅炉负荷变化 的函数 ， 随着负荷 的．L ~ D l：i ， 烟气 中 最佳含氧量应减小 原 回路氧量的调节范围为2 0 ％ 左右 ， 分析认 为 ， 应适当增加调节范围烟气含氧量 信号 和其设定值 的偏差 经调节 器输 出 ， 经 函数 块 厂 ( 3 ) 后对总风量信号进行校正 ， 其作用是将氧量校 正信号 ( 0 ～ 1 0 0 ％) 转换成0 ． 8 ～ 1 ． 2 的校正 系数 ， 加快 氧量 的调节速度 ， 以此消减风量超调现象 ， 如图4 所 刁 图4增 加 修 正 回路 的 各 送 风 机 指 令 2 ． 2 ． 3 增 加主 汽温 度 的修 正 回路 在实际运行 中，风量 的变化对主蒸汽温度和再 热蒸汽温度变化的影响比较大，因此加入主蒸汽温 度的修正作用 ，可以实现 同等负荷和同等发热量情 况下送风量的适当调整 ， 从而保证锅炉蒸汽的参数 ． 如 图4 所 示 l 技 术 交 流 与 应 爝 J I S H U J IA O L I U Y U Y I N G Y O NG 2 ． 2 ． 4 增加总燃料量变化的微分修正 总燃料量变化信号取 自汽包压力微分修正后的 总燃料量。

该信号的作用是 ： 如煤质变差时 ， 给粉机 转速会大幅上升 ， 而汽包压力微分值会降低 ． 此时适 当减小送风量 ； 当给粉机堵转或者下粉不畅时 ， 所有 运行 中的给粉机转速都会异常上升 ，但是实际燃料 量并没有发生太大变化 ，而此时的汽包压力微分会 稍有降低 ， 适当消减风量的异常变化 ， 有利于锅炉的 稳定运行 机组在保证负荷的情况下 ， 当给粉机 的实 际转速发生大幅波动时 ，适当增加或者减小送风机 的出力， 有利于稳定锅炉的燃烧 ， 修正后的回路见图5 汽包压力 f } 鍪 l 5 鼻 t 曩 磐噩 ： 露 尊 3 瓷 割 稿 为保证机组安全运行 ， 控制系统仍保 留了原来 的风量控制回路 ，并在D C S 画面中增加 了一个风量 控制回路切换窗 口， 从而使风量控制可以由修改后 的机组功率控制 ， 也可以切回原来的燃料指令控制 在以下两种情况下仍采用原控制模式 ： 1 )在锅炉启 动过程 中， 由于没有机组功率指令 ， 为了安全起见 ， 送风 自动回路仍保持原控制模式 ； 2 )当机组未投入 协调控制方式时仍采用原控制模式 2 4鲻 豫T ～ ≯ 00 2 ． 4 ． 1 送风控制在 自动， 其他控制均在手动方式 将现有“ 速率限制后的u L D ( 基础负荷) 指令” 作 为被调量， 保持现有的速率限制 回路 、 高低限制回路 和闭增闭减 回路 ， 在原逻辑基础上增加一路速率限 制 回路和闭减闭增 回路 ， 作为送风的控制指令 。

将 无 “ 协调下 的R B ( 迫降负荷 ) ” 信号作为速率限制条 件 ． 即只要不是在R B 情况下 ( 在协调下R B 系统U L D 的速率 自动进行限制 ) ， 无论是协调下还是非协调下 都进行 限制 另外 ， 为了方便运行操作 ， 允许运行人 员在操作员站R g U L D 的速率限制进行设定 2 ． 4 ． 2 高加异常退 出作为送风 自动退出的判据 当高加异常退 时 ， 同等负荷对应 的燃料量不 相 同， 风煤 比的函数也必将发生变化 ， 所以 ， 考虑到 该工况发生的几率不高， 将高加退 运行的工况做 到送风 自动退 出的条件 巾去 ，以便出现此工况时退 出送风 自动 ， 由运行人员根据当前氧量进行手动调节 2 ． 4 - 3 R B 信号产生 由于在R B 情况下 ， U L D 指令有其单独的一套 自 动控制回路 ， 不影响现有的逻辑 回路 ， 所以该部分基 本保持不变 3 回路修菠后存在的问题及处理措施 { 路修 段翦 ∞炉滕 风釜 的对 比分析 回路修改前后2 号炉不同负荷下的风量数据如 表l 所示 是 { 圈 霸焉2 鼍炉不同 衔 下的送风羹 ／ ％ 由表1 数据可以看出， 通过功率回路计算 出的风 量比原燃料回路计算的风量减少较多 ，在6 0 ％负荷 以下~ n 8 o ％负荷以上时尤其明显。

从2 号炉实际运行 情况看 ，采用修改后 的功率控制回路在减少锅炉风 量的同时能保持适合的炉膛过氧量 ，很好地保证了 高负荷时锅炉的稳定燃烧 另外 ， 在汽机负荷和炉膛 热负荷需求不变的情况下，锅炉的总风量基本不受 煤质或制粉系统扰动的影响 ，避免了高负荷时制粉 系统扰动导致炉膛灭火事件的发生 2 謦嚣 0 谨∥ 偏纸 在原来的控制方式中， 2 号炉在低负荷时有风 量偏大的现象 ， 这是由于氧量超调造成 的 为了解决 这一问题 ． 在确定新参数时 ， 考虑降低锅炉低负荷时 的风量指令 ， 即： 限制总风量最低至3 0 ％但在实际 控制中， 低负荷风量低至3 0 ％左右时， 因制粉系统干 燥 出力用风量相对较大 ，导致燃烧器二次风箱压力 和炉膛负压差较低， 满足不了稳定燃烧 的要求 之后 将风量低限指令改大， 总风量最低减至3 8 ％， 满足了 炉膛稳定燃烧的要求 0 爱 ≯ 譬婀 滞 由于该厂为调峰电厂， 机组变负荷幅度较大， 修 改后 的风量控制 回路在增 负荷 时风量增加 比较迟 缓 ， 导致风量少 、 炉膛氧量偏低 ， 增大 了氧量 的副调 J I S H U J IA O L I U Y U Y IN G Y O N G 摄泰交瀛 与敷鼹 ÷ ll l 作用 ． 当机组升负荷至满负荷后 ， 又出现了风量偏大 的现象。

针对这一问题 ，通过增加风量控制调节窗 口， 手动调整风量指令变化速率 ， 使得风量 的增加与 煤量的增加相一致 ，从而在升负荷过程中可以保证 氧量在正常值 ， 满负荷时不出现风量偏大的现象 4 结语 修改送风控制 回路后。