一次风压自适应控制运用的经济性分析

谢合伟

摘 要：针对该厂7号机组一次风压力控制系统存在的问题，对一次风压调节进行了自适应控制优化，对比了优化前后的一次风机节能效果与安全性，实践证明优化后的一次风压控制更能适应负荷的变化，节能效果明显，并且具有足够的安全边际，机组能够安全稳定运行，可供同类机组参考。

关键词：风煤比 自适应 节电率

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0098-02

该厂600 MW机组炉型号为DG1920/25.4-Ⅱ6型，该型号锅炉系国产600 MW超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、平衡通风、前后墙对冲燃烧。

锅炉采用冷一次风正压直吹式制粉系统，配备6台ZGM113G-Ⅲ型磨煤机，满负荷5台磨运行，中、低负荷下保留4台/3台磨运行；磨煤机采用静态分离器、一次风机为2级动叶可调轴流风机，一次风一部分经过空预器加热后送往磨煤机和冷一次风混合调节实现煤粉的分离、干燥和输送，磨煤机的一次风压与密封风差压低于1.5 kPa会引起磨煤机保护跳闸。

1 存在的问题

目前一次风机自动控制方式是通过一次风压的PID实现，而一次风压设定值根据磨煤机的最大给煤率由函数给出，此种方式无法自动适应煤种及负荷变化，造成磨煤机风门节流损失较大，一次风机耗电率偏高，不经济。

热一次风母管压力控制曲线如图1所示，磨煤机风煤比控制曲线如图2所示。

对于7号锅炉，一次风机厂用电率约0.65%，占整台机组厂用电的比例约为10%，对比同类型机组偏高，优化一次风机的运行是实现节能的有效措施之一。

2 自适应控制的运用

在保持原一次风母管压力设定值控制函数不变的条件下，引入一次风母管压力修正值，采用一次风母管压力设定值的自适应控制方法和逻辑设计，使一次风母管压力设定值能够根据磨煤机的运行情况进行动态调整，从而适应不同负荷、煤种的变化，减少磨煤机冷热风门节流损失，达到最大限度降低一次风机厂用电率，提高一次风系统自动调节品质，一次风机自适应系统主要由通信参数给定值规律变化输出（IEC心跳）、热风门指令判断逻辑及一次风自适应控制主逻辑组成，工作原理示意图如图3所示。

热态调试过程中保持煤种不变，各运行的磨煤机风量及磨煤机出口温度、2台一次风机均投入自动且投入一次风自适应IEC智能控制系统，通过进行相应的设定值扰动试验（负荷、燃料量扰动），观察IEC设定值大小变化是否正常，观察一次风机动叶及各台磨煤机风量及风门的动作是否正常，以保证一次风调节系统能够在投运过程中达到最佳调节效果，使机组能够安全稳定运行。

一次风自适应控制系统在热态调试过程中，热一次风母管压力接近5.8 kPa、密封风机入口压力接近4.5 kPa、出口压力在10.5 kPa。由于7号锅炉密封风机出口压力开关设置在10 kPa的下限值自动联启被用密封风机，且考虑到机组的安全、稳定运行，进一步对一次风机自适应控制系统做出了优化，IEC智能控制系统限制值调整为+0.3～-2.1 kPa，DCS系统中也对热一次风母管压力的下限值修改为6.2 kPa。

7号锅炉投入一次风自动控制后，热一次风压在6.2～8 kPa调整范围内，密封风机出口风压在12～14 kPa，整个过程中密封风与一次风差压均大于5.0 kPa，离1.5 kPa的跳磨差压还有足够的安全边际，如表1所示。

3 经济性分析

在一定条件下，退出和投入一次风自适应控制系统，在不同负荷下比较一次风机电流、计算节能效果、一次风机参数及电流取自DCS系统历史数据，节电率计算公式为：

节电率=（退出时的总电流-投入时的总电流）/退出时的总电流×100

总电流为2台一次风机电流之和，退出时的热一次风母管压力曲线按图2中所示曲线运行。

在此次热态调试中，分别选取了300 MW、350 MW、400 MW、500 MW负荷下做一次风机的自适应试验，并得到在相同负荷下一次风自适应控制系统投入前、后的节电率和节电功率换算值，如表2所示。

在300 MW负荷下的节电率达到12.1%，换算节电功率为223.5 kW；在350 MW负荷下的节电率达到18.8%，换算节电功率为391.3 kW；在400 MW负荷下的节电率达到20.1%，换算节电功率为454.9 kW；在500 MW负荷下节电率为12%左右，换算节电功率为276.5 kW。

在试验条件下，假设年出力系数70.0%，利用小时4 500 h（则运行小时为600/420×4 500=6 428 h），预计节约功率280 kW，上网电价（含税）0.48元/kWh，则7号锅炉应用一次风自适应智能控制系统的年经济效益为：

280×6 428×0.48=86万元

由此可见，一次风机采用自适应控制系统后能够保证机组安全稳定运行，且一次风机电流下降明显，节能效果显而易见，达到了节能降耗的目的。

4 结语

对7号锅炉相关参数进行优化整定后，应用一次风自适应控制系统，一次风母管压力设定值的变化能快速跟随机组负荷变化，较投入之前更能及时进行调整，提高了一次风系统的自动调节品质，并且具有足够的安全边际，不存在密封风与一次风差压不足引起跳磨煤机的条件。

应用一次风自适应调节后，随给煤率下降，一次风机节电率升高，一次风机节电率可达到8%～22%，节电功率为180～460 kW，节能效果明显。在机组平均负荷率74.6%的情况下，机组节约供电煤耗0.23 g/kWh，7号机组年平均负荷率约60%，节电效果应更明显。

参考文献

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[2] 陈庚.单元机组集控运行[M].北京：中国电力出版社，2007.

[3] 黃新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京：中国电力出版社，2002.

[4] 华东六省一市电机工程学会.锅炉设备及其系统[M].北京：中国电力出版社，2007.