600MW机组一次风压力控制节能优化

唐龙胜

（淮浙煤电有限责任公司 凤台发电分公司，安徽 淮南 232131）

0 引言

在锅炉燃烧系统中，一次风由热一次风和冷一次风组成，其作用是干燥和输送煤粉[1]。一次风压过高会导致着火时间推迟，燃烧不完全，同时也使排烟温度升高，机组运行效率降低；另外，一次风机出力过大，一次风机能耗增加，不利于节能。但过低的一次风压会使一次风速降低，容易堵塞粉管，火焰损伤燃烧器。因此，合适的一次风母管压力能在保证机组安全运行的基础上，又有利于节能。

1 常规一次风压控制及存在问题

一次风的作用是为制粉系统提供合适压力的一次风，一次风母管压力设定值生成回路的目标是提供不同工况下热一次风母管压力合适的要求范围。常规的一次风压力设定值都是根据磨煤机运行台数来确定的。以某600MW电厂为例，在保证一次风母管压力最低压为8kPa的情况下，每多一台磨，压力设定值会提高0.5kPa，每减一台磨，压力设定值会降低0.5kPa，压力设定值最高可达到10.5kPa。

图1 优化前一次风压设定值生成回路Fig.1 Former primary air pressure setting value generation circuit

表1 原一次风压设定值函数Table 1 Primary air pressure setting value function

一次风压设定值生成回路的逻辑如图1所示。从图中可以看出一次风压设定值生成回路主要由磨煤机运行台数对应的设定值F(X)组成，它经过总煤量修正后，与运行人员手动设定偏置相加，最终得出一次风压设定值。

由于一次风母管压力的设定值是根据磨煤机运行台数的变化而动态设定的[2]，为保证安全，其最低风压设定值为8kPa，最高风压设定值为10.5kPa。只要磨煤机运行台数不变，其压力设定值就不会变，而不管此时每台给煤机煤量的大小。其函数对应关系见表1。

根据历史数据曲线及运行人员反应，目前的一次风压力控制主要存在如下问题：

1.1 启、停磨时一次风母管压力波动较大

在当前的一次风母管压力逻辑控制状态下，运行人员需要根据自己的经验结合各台磨的实际煤量来手动设置一次风母管压力偏置，并且一次风母管压力会随磨的起停产生一个阶跃性的扰动，这不利于制粉系统和一次风机持续安全稳定的运行。

1.2 一次风压偏高

磨煤机正常运行时，一次风压力需要控制在8kPa以上，最高达到10.5kPa，压力明显偏高。压力偏高运行时，除了增加风机电耗外，当一次风压变化较大时，容易造成两台风机出力不平衡而导致失速，影响机组安全运行。

2 一次风压优化控制

图2 优化后一次风压设定值生成回路Fig.2 Optimized primary air pressure setting value generation circuit

表2 优化后一次风压设定值函数Table 2 Optimized primary air pressure setting value function

为了解决以上问题，减小一次风母管压力及负荷变化时压力变化速率，降低一次风机电流，减小风机在启停磨及异常情况时一次风机失速的风险，需要对原一次风母管压力控制策略做进一步优化。

一般情况下，粉管一次风速最低不能低于18m/s，否则煤粉容易在粉管内沉积；一次风速最高不宜高于30m/s，否则容易增大粉管及燃烧器磨损。由于燃烧器的磨损和风速的平方成正比，所以随着粉管风速的提高，燃烧器的磨损呈指数级上升[3]。

因此，在保证磨煤机通风量的前提下，如在正常运行的情况下在合理降低一次风压，则磨煤机入口风门自动开大，可有效降低一次风系统的节流阻力，降低一次风机电耗以及减少空预器一次风侧的漏风率，达到降低厂用电率的目标。

2.1 增加设定值“缓升快降”回路

为了减小一次风压在启停磨时的变化幅度，在设定值函数后面增加“缓升快降”回路，当压力增加时，让压力缓慢升高至设定值；当压力降低时，能够让压力快速降下来。增加的“缓升快降”逻辑回路见图2方框中部分。

2.2 一次风压力设定值由最大给煤量生成

在掌握锅炉制粉系统运行特性，使锅炉能够在安全、稳定、经济、环保的状态运行下，对锅炉制粉系统磨煤机进行一次风压控制试验，得出最大给煤量与一次压力的关系曲线。同时，为了保证安全，设置了最小风压为7kPa。将一次风压力设定值由磨运行如数对应的设定值优化为运行给煤机的最大煤量对应的设定值，函数关系如表2所示。

图3 优化前后对比曲线Fig.3 Optimization comparison curve

3 试验验证及效果

增加“缓升快降”功能后，启停磨时一次风母管压力变化明显减小，有利于一次风机出力调整，同时也能保证台RB时一次风母管压力的快速调整。

压力设定值策略优化后，正常情况下一次风压力最低为7kPa，最高为9.5kPa，比优化前一次压力降低了1kPa。如在420MW时，将新控制逻辑投运后，一次风压力由9.5kPa降至8.5kPa，一次风面电流由112A降至102A。即单台一次风机电流下降了10A，大大降低了一次风机能耗。另外，排烟温度由115℃降至112.6℃。单台风机每小时的功耗差为88KW.h。按每台机组运行10个月计算，上网电价按0.39元/度计算，单台机组一次风机每年可节约近50万元。以某厂4台机组计算，仅此一项每年可节约200万元，经济效益非常明显。

一次风母管压力降低，使各制粉系统的入口一次风压减小。实际上是降低了煤粉管内的一次风速，相应的一次风量也减小，煤粉着火所需的着火热降低，有助于稳燃烧[3]。

4 结束语

通过对制粉系统运行特性试验，对一次风压力控制策略进行了优化，在保证燃烧安全的基础上，有效降低了一次风压力，同时减小了启、停磨时的压力变化幅度，达到了节能降耗的目的。本优化方法未在增加任何设备的情况下，仅对热控控制策略进行了优化修改就达到了明显的节能效果，对同类型电厂也有很强的借鉴意义。