600MW机组燃烧优化控制技术分析*

邓华裕

(广东能源茂名热电厂有限公司，广东 茂名 525000)

1 某电厂7#机组燃烧系统简介

某燃煤电厂7#机组为600MW 超临界参数燃煤汽轮发电机组，锅炉为东锅生产的DG1920/25.4-Ⅱ2 型，是超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 Π 型的锅炉。在2020年1-8月，引风机、一次风机厂用电率的数据监测显示高于同类机组的一般水平。为了使锅炉各项损失最小，电厂从燃烧器、燃烧调整、参数优化控制等方面对锅炉进行优化控制。

2 7#机组INFIT燃烧控制系统构成及各部分功能分析

针对电厂实际运行中炉内燃烧出现的问题，采用INFIT燃烧优化控制系统，允许有选择地组合模块框架，在现场试验的基础上确定控制依据并嵌入模块框架，生成更贴近实际更具有针对性的新燃烧系统[1]。新系统通过外挂PLC跟原DCS之间的数据交互，全部或部分接管炉内燃烧控制，以此达成原燃烧控制系统的优化及存在问题的解决[2]。

1)进行机组动态特性试验和数学建模，归纳机组被控对象特性，分析优化控制设计方向[3]；

2)根据机组被控对象特性分析结果，在优化控制软件包的基础构架上，针对性设计基于先进控制技术的新型燃烧系统优化控制(包括总风量优化控制模块、制粉系统优化控制模块、二次风(含燃尽风)风门优化控制模块及炉膛出口NOx控制模块)方案[4]；

3)利用机组停机机会，完成通讯接口修改调试、DCS组态逻辑修改工作；

4)机组启动后，进行热态调试工作，逐步投入新系统的各项控制功能，并进行必要的扰动试验和变负荷试验，以检验优化控制系统的运行性能。

根据某电厂600MW机组情况，研究的解决方案是组合选择INFIT燃烧优化控制系统以下几个模块：风量控制模块、制粉系统控制模块、NOx控制模块。

1)风量控制模块

INFIT风量控制模块接管DCS原风量前馈及氧量反馈控制功能。

模块采用自适应技术，在允许范围内，控制定值随运行边界变化及相关控制对象变化趋势作一定幅度的自适应修正，保证安全经济的炉内供风，为降低未燃尽损失及降低炉内NOx生成奠定基础[5]。

解决组合最值问题时，往往还存在一些通过利用图形特点来解决组合最值的问题，因为其自变量是离散量，并且要求的最小值或最大值的量与自变量的函数关系不允许用同一个解析式来表达，所以就使得先前代数最值的问题与解决组合最值的问题有所不同。常见的解决办法主要有以下几点：

调试过程对原DCS中送风机动叶低限、前馈指令低限作了适应性修改。

2)制粉系统控制模块

包含了一次风压控制、风量控制及磨煤机加载力控制三大部分。

INFIT制粉系统控制模块由6个子块，分别对应六个制粉系统。应用自适应技术，满足制粉出力及干燥出力需求同时，降低一次风机电耗及制粉单耗，配合其余模块，抑制炉内NOx生成[6]。

3)NOx控制模块

INFIT NOx控制模块在分级配风基础上，以SCR入口NOx为控制目标，自动控制炉内NOx生成。在保证并降低未燃尽损失的基础上，平抑变负荷、启停磨等变工况下炉内NOx生成波动，降低SCR入口NOx浓度，减少后续喷氨自动超调频次及幅度。系统投入后喷氨流量、氨逃逸率将明显降低，空预器堵塞概率下降[7]。

3 INFIT燃烧控制系统投运效果分析

3.1 一次风机能耗

表1为2021年1～3月INFIT燃烧控制系统投运前一次风机A、B电流，表2是4～5月INFIT系统投运后一次风机电流。数据显示，项目实施后，一次风机电流出现明显下降，全负荷段均值降幅11%。

表1 项目实施前一次风机电流

表2 项目实施后一次风机电流

表3 锅炉主要辅机厂用电率

3.2 引风机能耗

引风机2021年1—3月厂用电率月度均值1.3%,INFIT燃烧控制系统投运后,4月厂用电率1.07%,较项目实施前下降0.23%。

表4为项目实施前3月11日至3月25日不同负荷下引风机电流及导叶开度,表5是项目实施后引风机电流及导叶开度。数据显示,INFIT燃烧控制系统投运后,引风机能耗下降明显。

表4 项目实施前引风机电流及导叶开度

表5 项目实施后引风机电流及导叶开度

3.3 炉内NOx生成

NOx浓度前后比较采用SCR入口6%氧量修正后数据，为避免2月检修期间SCR入口氧量表计的检修维护可能引起前后比对基准出现偏差，以检修后3月11日-25日数据作为实施前比对基准数据(表6)。

表6 实施前SCR入口NOx质量浓度

实施后数据(表7)覆盖了 230 MW 至 570 MW，经历了多次长时间的AC上层燃烧器运行的最恶劣工况。数据显示，实施前后两侧均值分别为 322 mg/m3、266 mg/m3，炉内NOx生成浓度降幅约为18%，变工况下波动幅度也大幅收敛。

表7 项目实施后SCR入口NOx浓度

3.4 经济效益分析

某电厂7#机组燃烧控制系统优化项目实施后，六大风机厂用电率及脱硝液氨耗量明显降低，机组将获得持续稳定的经济收益。六大风机厂用电率下降，同样排烟温度下，排烟损失减小；以及NOx波动幅度大幅收窄后喷氨超调频次幅度减少，实际氨逃逸率降低，空预器堵塞机率减小，运行及检修费用下降。项目实施前后参数对比情况如表8的示。

表8 项目实施前后参数对比情况

4 结语

项目通过融合了预测控制技术、自适应控制技术等，实现了现代火电机组全负荷段自动调降控制锅炉燃尽率及炉内NOx生成的技术方案，解决了国内大型火电机组中普遍存在的共性问题，取得了很好的效果。