试论火电厂600MW机组送风自动控制优化研究分析

国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 张词赟

宁夏大学新华学院 张词秀

对于送风自动控制系统而言，它是火电厂锅炉自动控制系统的主要组成部分，同时在整个锅炉的运行工程中的作用也是十分重要的。文章主要是以发电公司的两台600MW机组的送风自动控制系统在使用的过程作为研究对象，研究了该系统的现状和存在的问题，完善了信号的测量工作，并且也对送风控制逻辑的优化也作出了详细的说明。另外，送风自动控制系统在优化之后则还会更加满足于目前实际使用的情况，并且会使整个系统的各方面均得到了科学的改进，这不但会使得风量与氧量等数据更加准确，而且使调节的灵活性会更大。本文通过对机组送风自动控制系统的改造，希望能够对火电厂在进行对机组送风自动控制改善过程给予一定的借鉴作用和学习。

一、送风自动控制系统

想要实现送风量可以自动控制的核心之处则是能够对送风量进行准确测量。对于现代的大型锅炉而言，通常情况下会分别设有一次风、二次风，其中还有一些锅炉还将设有三次风，所以这三种风流量的总和就是总风量。另外，经常使用的风量测量装置分别有对称机翼型与复式文丘里管。而简单的测量装置，分别会装置于风机入口弯头测风装置和举行风道内挡风板等。在协调控制之中，对氧量和风量的控制则属于燃烧控制的主要构成部分，并且它将会直接决定着锅炉在燃烧过程中的经济性与稳定性。在稳定条件下，按照锅炉主控指令的要求，对燃料量与送风量进行协调控制，并且保持了适当的风煤比，也就是保证炉膛出口处有一定的过量空气系数，在动态调节过程中，首先在确保负荷添加之时，要先添加送风量之后再添加燃料量，而在对负荷进行减少时，要先对燃料量减少后再对送风量减少，才能够确保送风量大于供煤量，从而实现空气和燃料交叉限制的目的。

二、600MW机组送风自动控制系统现状及问题

对于送风控制系统而言，它将对整个火电厂的热工自定控制系统起着十分关键的作用，同时它的安全使用也将使经济效益得到逐渐提升。然而，在送风自动控制系统中依旧有着许多问题的存在，例如在测量风量和氧量的信号时，经常会无法获得准确的数据。那么这就会使得整个送风自动系统在自动调节过程中的投送量很难达到标准，从而在很大程度上降低了整个系统的运行效率。同时，送风自动控制系统的运行和整个锅炉燃烧情况密切相关。假设操作过程稍有不当，必然会导致锅炉出现熄火和放炮等问题，这关系到整个锅炉的运行是否安全和稳定。因此，加强对送风控制系统的控制精度与输送量将是一个非常严重的问题，同时也是如今大多数火电厂迫切需要解决的一个难题。

对原设计的机组协调控制方式而言，主要是通过调节容量风口的开度来对进入锅炉燃料量进行控制，而这将会在节流损失方面存在很大的问题，进而则会直接影响到机组的经济运行，在2010年对协调控制方式进行优化，将容量风门全开，调节一次风压力以控制燃料流入锅炉。为了能够满足环境排放的要求，该装置在2012年时对机组增加了反硝化系统。机组随着反硝化系统的加入和协调控制方式的改变，锅炉燃烧的状态随之跟着发生了很大的变化，尤其是燃烧器的改变，使得燃料可以在锅炉内进行分段逐级进行燃烧，从而使得NOx降低的目的得以实现。然而，这种分层送风方式会对机组的燃烧控制、各层二次风挡板控制、炉内送风量和氧量控制等分别提出了新的要求，而这将会对机组运行的安全性和稳定性以及经济性有着直接性关系。由于原设计机组送风控制策略与参数已经不能够使其要求得到满足，因此送风控制系统必须要使用手动操作的方式来使其运行。

三、完善信号测量工作

对完善整个系统风量和氧量信号的测量工作而言，主要是为了使送风量可以在自动控制的情况下能够进行精准的自动调整。

（一）送风量测量量装置换型

机组原来所使用的风测量装置主要威尼巴的测风装置，它在对锅炉风量进行采样的过程中，往往会出现堵塞现象而导致测量结果不够准确。然而，我们在改造中，所采用了防堵塞式的风量测量装置，不仅使得测量装置能够稳定和连续的运行，并且也从来没有因为测量而造成堵塞的问题发生。而此种方式既可以为锅炉运行提供了可靠的风量测量数据，而且也优化了锅炉燃烧情况。

（二）氧量测量信号不准且延迟大

对原有的测风控制系统氧量而言，主要选用了脱销CEMS系统的氧量信号，抽提式氧量分析仪测定的氧量信号有很大的滞后性，同时，在过热器烟气挡板出口处安装了氧量测点，烟道挡板的开度对氧量有着很大的影响，测点通常没有代表性。在脱销入口处垂直烟道两侧添加装氧化锆测氧装组织，将氧量试验与网格法进行比较，选择出最适合的氧测量安装点试验来确定代表性安装位置，而在改造之后测量的氧量会更加准确，并且测量点能够充分满足送风自动调节精度的要求。

四、控制策略优化

根据自动控制系统存在的问题，对DCS控制逻辑中的下回路进行了改进，用于满足送风优化控制的需要。

（一）送风控制回路

1、氧量设定值

在脱销前增加氧量测量点，可以实现氧量测量点的修正，以及实现氧量测量点与脱销后的氧量测点的逻辑进行切换选择，从而为氧量自动提供了基本条件。

通过对DCS的逻辑分析，可以发现氧量的设定值主要是由氧量与负荷线函数之间的关系而得知的，而氧量校正系数的校正函数需要重新进行设置，并且通过添加氧量偏置设定功能，可以使负荷的自动化得以实现。为了满足变负荷情况下总风量设定值得要求，可以通过氧量偏置，自动改变锅炉的氧量设定，且提高了氧量调节的灵活性。

2、总风量设定

通过分析原DCS逻辑回路，可以得知整个送风回路主要是由风煤比来控制的。对总风量设定值而言，它主要是通过将总煤量的变化作为设定风量的依据，以A-F磨总煤量统计作为设定基础，使得油量转化为燃料量的总和，以及加入煤质校正系数与氧量校正系数而生成的。

3、送风控制

在送风控制回路之中，通过添加由机组负荷而生成的总分量函数关系和风量质量，可以实现变负荷下的前馈送风量。为了满足锅炉在变负荷工状况下的燃烧相应速度，在送风机PID中加入了总风量函数的前馈函数，能够实现送风系统的快速和准确运行。

通过在原有的逻辑中添加一个锅炉主控和变负荷前馈送风量，能够产生总风量的对应函数关系。为了能够满足锅炉在变负荷工状况下的燃烧相应速度，在送风机PID中加入总风量函数的前馈函数，不仅可以实现送风快速和准确的运行，同时还可以添加制动回路，并且在达到负荷设定前减少煤，有助于确保主蒸气的温度不过温或者是过温较少，使之能够达到理想的控制效果。

（二）一次风回路

在一次风机的控制指令回路之中加入变负荷前馈控制，能够确定变负荷前馈控制与总煤量之间的系数。添加一次风压的变负荷前馈控制，可以使响应速度得到提升，并且能够使锅炉负荷快速相应的要求得到满足。

在原有逻辑中存在的问题主要有：第一，原有逻辑对一次风机控制指令做了总风量的前馈函数，但是其并没有得到启用。第二，需要通过对变负荷前馈的添加，才可以对一次风压进行控制，而利用煤粉管中的蓄煤，可以使响应速度得到提高。第三，改进了燃料的主控指令和磨煤机容量分函数之间的关系曲线，而这种方法可以快速响应锅炉负荷的要求。

（三）二次风回路

对于二次风回路来说，它主要控制的是控制和调节二次小风们挡板的开度。通过在二次风门层加入操作功能，和在二次风门层操作回路中加入的风门偏置功能，以及手动设置偏置，方能使不同风门的不同开度调整得到满足。另外，二次风控制主要是根据变负荷工状况下的二次小风门开的调整来进行的。同时，通过对二次风门层加入操作功能，才可以对每层的二次风门开度进行层操作，以及可以将偏置功能加入到每个小风门中，而操作人员通过手动来设定偏置，则是为了可以让不同位置的风门所对应的不同开度得到满足，进而能够使锅炉膛中的燃烧配风得到及时准确的调整。

（四）引风回路

在引风回路控制中加入锅炉MFT条件下的跟踪功能，也就是通过超驰控制的方式可以使引风回路的保护得到有效地改善，并且给出了在锅炉MFT过程中引风机输出的设定，使得炉膛的安全得到保障，从而有效地防止了由炉膛压力的急剧变化而造成的信号变化。在引风控制回路中主要采用的方法为前馈和反馈控制。通过手动设定炉膛负压之后在对炉膛负压进行自动控制，而送风前馈的引入则有效地保障了炉膛中的压力始终保持在负压运行状况。因此，建议只有对引风机回路保护动作逻辑功能的改进，才能使其在MFT运行过程中可以转变成为超驰控制的方式，从而使炉膛得到保护，同时防止了炉膛因为压力的急剧变化而增加控制信号。

四、结语

总而言之，文章通过优化火电厂600MW机组送风自动控制系统，对其中锅炉内送风量氧量的测量，从而使得送风自动控制系统因为氧量测量信号延迟而自动调节的问题得到有效地解决。对这一问题的解决，不仅使变负荷的速度得到了提升，而且使整个锅炉可以充分的燃烧，同时也使锅炉的波动得到稳定。另外，通过对送风自动控制系统优化前后的比较，我们可以得知对送风自动控制系统调节功能的改善非常有效，并且充分满足了机组在600MW负荷条件下可以稳定运行。