2-3033t／h超超临界锅炉燃烧控制系统优化.pdf

3033t/h超超临界锅炉燃烧控制系统优化 李存怀 缪红红 陈峰 （华电邹县发电有限公司 山东邹城 273522） 摘要：本文介绍华电邹县发电有限公司 2台超超临界机组锅炉燃烧的控制和优化，通过对 DCS 系统燃烧控制的分析，提出逻辑修改方案，修改逻辑并优化控制参数，使得机组燃烧得到优化，性 能得到较大改善。 关键词：超超临界；燃烧控制；优化 0 引言 近年来，大容量、高参数的超临界及超超临界机组逐渐成为我国火电发展的主要方向，对于燃煤 机组来说，锅炉的燃烧控制是重点也是难点，安全性和燃烧的经济性是控制的重点。华电邹县发电 有限公司 2×1000MW机组为国产引进型超超临界燃煤火电单元机组，是国家重点建设项目。其锅炉 、 汽轮机、发电机分别由东方锅炉（集团）股份有限公司、东方汽轮机厂、东方电机股份有限公司制 造。锅炉由日本巴布科克-日立公司、汽轮机与发电机由日立公司提供技术支持与保证。DCS控制系 统则采用了 EMERSON过程控制公司的 OVATION控制系统。 1 超超临界锅炉燃烧的控制思想 超超临界锅炉燃烧过程控制的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应汽轮机负荷的需要，保 证锅炉的经济燃烧和安全运行。其控制目的是维持汽压和炉膛压力的稳定，保证燃烧过程的安全性 和经济性，控制锅炉过热汽温度在合适范围内。 超超临界机组的锅炉是一个多输入、多输出的被控对象，输入量为汽温、汽压和蒸汽流量，输 出量为给水量、燃料量、送风量。由于是强制循环且受热区段之间无固定界限，一种输入量扰动将 影响各输出量，汽温、燃烧、给水相互关联，如单独改变给水量（或燃料量），不仅影响主汽压力与 蒸汽流量，过热器出口汽温也会产生显著的变化，尤其是水燃比不相适应时，汽温将会有显著的变 化，为使汽温变化较小，要保持燃烧率和给水量的适当比例。从动态特性来看，顶棚过热器汽温能 迅速反应过热汽温的变化，因此可以该信号来判断给水和燃烧率是否失调。 燃烧控制系统包括燃料量控制和总风量控制。 燃料量控制：燃料量指令来自于锅炉主控。锅炉主控的指令经过折线函数 f(x)后，通过水燃比 的修正形成信号和省煤器入口给水流量的折线函数f(x)形成的信号进行小选作为总燃料量的设定值。 同时，进行小选的信号分别用做给水和燃料交叉限制回路中。总燃料量的设定值和总风量的折线函 数 f(x)形成的信号进行小选形成燃料量指令，同时，进行小选的信号分别用做给风和燃料交叉限制 回路中。 总风量控制：在超超临界机组，风煤比的控制在静态平衡的前提下要考虑动态下的风煤交叉， 保证动态过程中风大于煤，确保锅炉燃烧的稳定。函数 f(x)是风煤比函数，锅炉主控指令经过函数 f(x) 后再经过氧量校正，得到氧量修正后总风量设定，该设定和总燃料量函数 f(x)输出经过大选形成风 量设定，去控制送风。同时，这两个参数还参与燃料风量交叉限制，和最小风量限制回路，产生控 制送风机的风量指令，以保证燃烧的经济性及稳定性。 综合来看，超超临界机组锅炉控制具有以下特点：1）非线性技术的应用极为广泛，变参数控制 在控制系统中经常被用于解决被控对象的非线性，尤其体现在控制上。2）由于超超临界机组各被控 参数的惯性时间常数相对减小，一旦出现物质或者能量之间的不平衡，会造成机组参数的巨大波动， 因此各个子系统之间交叉限制更加突出。3)动态补偿和前馈控制的广泛运用提供了更为完善的控制 方式，协调各系统之间的平衡，保证了锅炉的正常运行。 2存在的问题 随着时间的推移，两台百万千万机组逐渐被发现在控制方面有潜在的问题，这些问题需要通过 分析验证加以解决，而逻辑的优化调整是最直接、最有效的解决方式。目前，机组在控制方面存在 的主要问题是：BTU 热值校验可调余量小，水煤交叉限制回路经常动作，造成 BTU不能真正投入， 煤种偏离设计煤种时，燃烧存在偏差，不能满足适时负荷的变化；在水燃比输出回路上函数 f(x)部 分拐点参数设置不合理，不适合实际工况，造成被调量出现偏差，从而影响过程控制，造成调节迟 缓；燃油流量没有计入燃料回路中，造成投油时实际水燃比发生变化，从而造成温度的变化；在水 燃比输出回路上缺少机组负荷的动态前馈的影响，部分回路设计不合理，前馈没有真正达到作用， 超前控制没有满足设计要求。 3优化方案 从日本巴布科克-日立公司设计的思想来看，以并行前馈为主，给锅炉各子系统一个随负荷变化 的合理的稳态工作点，再施以合理的 PID 单级或串级的反馈调节，发挥自动平衡、