锅炉总风量控制逻辑优化
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摘 要：锅炉总风量控制是燃烧调节的核心控制逻辑，配风调整的好坏直接影响到锅炉燃烧的经济性。由于锅炉制造、安装、测点反馈与设计值均可能存在一定的偏差，为保证锅炉在运行中有最佳的风量控制，必须通过实际生产中进行总结和探讨，优化控制逻辑，以达到锅炉最佳运行工况。
关键词：总风量控制；锅炉氧量；优化
1 优化前锅炉运行情况
随着脱硝系统引入，对锅炉风烟系统控制提出了更高的要求。脱硝系统增加了很多有用的监视参数，其中包括脱硝烟气入口CO含量，是反应锅炉配风合理性的重要实时参数。运行中存在以下问题：
（1）满负荷时A/B侧脱硝入口CO含量测点由10mg/Nm3快速上涨至210mg/Nm3测量上限，并在整个满负荷运行时期难以减低，说明机组在高负荷运行期间存在氧量偏低，影响燃烧效率。
（2）曲线中两次加负荷过程中，氧量均最低至2%以下（最低达1.5%），且回调时间很长，氧量跟踪非常缓慢，导致锅炉高负荷配风长时间不够。
通过总煤量对应风量曲线，经过氧量校正系数相乘后得到风量指令。在变负荷超过15MW幅度时会有变负荷前馈加入风量指令，这个前馈值随变负荷的幅度而增大，在与目标负荷相差15MW时退出。但此前馈值相对很小，对锅炉风量调整影响非常有限，最根本的影响就是风量曲线，以及与之相乘的氧量校正系数。
氧量校正是通过实际氧量与设定氧量偏差，通过速率限制输出氧量校正系数，从而通过系数来影响风量指令形成。为保证安全稳定的燃烧，氧量校正系数被控制在0.8-1.2。在变负荷过程中，氧量校正回路会暂停，而使变负荷指令更快形成，此时氧量校正系数仍保持在变负荷前数值，以实现无扰控制。由于低负荷一次风率偏大，导致送风机低负荷裕度很大，动叶开度常减至很低，仍无法使氧量达到设定值。而氧量校正系数会因为氧量偏差而不断修正，直至达到0.8下限。当加负荷时，风量指令即为煤量对应曲线与氧量校正系数0.8的乘积，即使得加负荷时风量指令偏小。根据上表可以看出，机组600MW运行时煤量225.7t/h，对应风量为1964.8t/h，但实际风量并未达到此值。这也是曲线中加负荷段氧量持续降低至低于氧量设定很多的原因。
下面来探讨低负荷时氧量校正系数低问题。氧量校正系数是氧量校正站的输出值，当锅炉运行中通过氧量的反馈值和设定值偏差，调节器自动通过速率限制对风量指令进行比例修正。即氧量的反馈值与设定值存在偏差，调节器就会开始进行此修正。低负荷运行时，由于制粉系统冗余运行，一次风率偏大，造成二次风必须减小，这就造成送风机必须将出力降至很低。而机组有送风机指令低14%闭锁负荷减的保护，因此热控人员对送风机动叶进行了闭锁控制。这样就导致了在低负荷锅炉总风量在送风机动叶闭锁时无法调小，氧量校正系数就会不断的调整直到0.8的下限。当加负荷时总风量又直接受到这个0.8系数影响，造成变负荷氧量低情况。氧量过低，锅炉运行肯定是不经济的。在锅炉600MW氧量2.0%运行情况下比低负荷氧量充足时的飞灰含碳量高了近1%。根据经验，飞灰含碳量每增加1%，机组供电煤耗即增加0.5-0.8g/kwh。实际运行中，在变负荷至高负荷运行时氧量低于2.0%的时候非常常见，最低甚至达到1.0%以下。在对锅炉工况未知的情况下取样化验结果里有很多都超过了3%，从以上分析看来绝对不是偶然的化验分析错误。变负荷甚至高负荷运行是我们机组运行的大概率事件，若能尽早解决好，肯定对机组节能降耗有非常积极的作用。
2 现象分析
为了证实和改进以上问题，3月27日询问热控人员相关情况，并配合热控人员根据实际运行参数对2号炉参数进行了如下修改：
在原来锅炉运行中，氧量校正系数长期在0.8-0.9左右，影响变负荷时风量响应幅度。为使变负荷时氧量校正系数更接近于1，通过上述风煤配比的修正，在变负荷时虽然煤量对应风量减少，但系数的增加反倒是提高了风量质量的最终值。为了在变负荷中尽量控制低氧运行情况，还增加了变负荷前馈幅度，并将变负荷前馈值退出延时延长至与目标负荷相差15MW后约2min。
机组升负荷的情况，可以看出加负荷指令来后，送风机快速开大，加负荷前半段氧量回升，在负荷快到位时送风机动叶快速减小，氧量随之快速下降，SCR入口CO含量明显上升，随后氧量开始校正，最终达到较好的稳态。此段说明进行以上修改后在高负荷运行时，氧量校正系数起点在1左右，风量基本能满足需求。
低负荷开始加负荷初期，氧量校正系数为0.8下限，在整个加负荷段保持，当加负荷前馈退出，送风机和氧量即出现快速大幅下降，氧量最低降至1.5%。随后通过手动增加氧量校正，使校正系数提升至1左右，使氧量快速恢复到2.8%，SCR入口CO含量也很快降低。此段说明在低负荷氧量校正系数低时仍然存在加负荷过程中的缺氧问题。
3 优化措施
上面对低负荷氧量校正系数的分析可以知道，低负荷送风机无法适应氧量变化需求，是造成氧量校正系数低的问题。但是送风机动叶闭锁是对安全的保障，也是对机组保护逻辑的应对。为了解决此问题，进行如下分析优化：
（1）煤量对应风量指令的修正
300MW锅炉风量需求均在1050-1100t/h左右，而目前经修改后的风量指令值仍有1200t/h，需要进一步下调，否则仍然摆脱不了校正系数过低的问题。高负荷风量设定高一些可以避免加负荷期间缺氧。通过调整使风量指令尽量与实际需求相对应，再通过小幅度氧量校正即可达到需求。建议进一步根据实际风量需求修改更加合适的风量指令函数。
（2）送风机动叶闭锁定值优化
送风机投产至今运行情况很稳定，具备长时间低负荷运行能力。动叶闭锁是为了保证机组不触发负荷闭减，450MW以下的闭锁开度限制了氧量校正幅度，而450MW以上锅炉开始进入正常调节范围，且时常发生缺氧情况。根据以上分析，建议修改定值。
（3）变负荷前馈量优化
经修改后的变负荷前馈较之前有明显的提升，但仍然存在退出过早和过快的问题。建议将此前馈量延长至10-20分钟，通过速率限制使其缓慢的衰减，使加负荷过程中送风机骤减导致氧量不足的问题解决。
4 思考总结
锅炉风量过大是浪费，过小会影响煤燃烧，在复杂多变的锅炉运行调整中，使总风量控制尽量达到一个合理平衡，会使机组安全性和经济性得到双收。锅炉总风量控制逻辑优化，是个非常复杂的工作，但鉴于我厂运行实际，一定不能畏难不为。在此诚请热控专家不辞辛苦，重视此问题，以期尽快使问题得到解决。
参考文献
[1]600MW超超临界机组锅炉运行说明书.哈尔滨锅炉厂.
[2]刘志敏.电站锅炉原理[M].中国电力出版社.
[3]巨林仓.电厂热工过程控制系统[M].西安交通大学出版社.
[4]朱全利.锅炉设备及系统[M].中国电力出版社.