0引言

隨著火力發(fā)電機(jī)組容量的增大、技術(shù)的成熟,節(jié)能降耗成為火力發(fā)電研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。在鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)中,磨煤機(jī)的密封風(fēng)是用于防止煤粉外漏、避免臟污氣體及煤粉漏入磨輥潤(rùn)滑油中,但過(guò)多的密封風(fēng)不僅會(huì)導(dǎo)致密封風(fēng)的浪費(fèi),使得鍋爐排煙溫度上升,降低鍋爐效率[1],而且會(huì)造成密封風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)電耗上升,增加廠用電率。

為了解決過(guò)剩的密封風(fēng)造成的弊端,提高鍋爐效率,大多數(shù)電廠都選擇將鍋爐密封風(fēng)機(jī)的進(jìn)口門改造為可調(diào)節(jié)的電動(dòng)門,在滿足磨煤機(jī)密封風(fēng)安全運(yùn)行條件要求的前提下,減少過(guò)剩的密封風(fēng)量?，F(xiàn)有的密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門控制技術(shù)是基于鍋爐燃燒穩(wěn)定的工況,以密封風(fēng)母管的壓力或者磨煤機(jī)的密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差為控制目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)有技術(shù)不足之處主要有兩大類:一是就地監(jiān)測(cè)裝置取值反饋并計(jì)算流程較多,且由于調(diào)門特性對(duì)密封風(fēng)機(jī)調(diào)門開(kāi)度調(diào)整反應(yīng)滯后,不能快速跟蹤響應(yīng)磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差變化;二是鍋爐制粉系統(tǒng)在各種異常工況下對(duì)密封風(fēng)系統(tǒng)有較大影響,密封風(fēng)系統(tǒng)不能及時(shí)快速響應(yīng)。

針對(duì)這些缺點(diǎn),本文提出一種1000 MW機(jī)組鍋爐密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門邏輯控制技術(shù),以磨煤機(jī)的密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差為控制目標(biāo),結(jié)合磨煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)和進(jìn)口調(diào)門調(diào)節(jié)區(qū)間性能,自動(dòng)校正PID控制模塊的參數(shù),輸出指令控制密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門,自動(dòng)跟蹤控制磨煤機(jī)密封風(fēng)/一次風(fēng)最小壓差值。

1密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造

某1000MW機(jī)組配置100%容量的密封風(fēng)機(jī)2臺(tái),1臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用,向6臺(tái)磨煤機(jī)及給煤機(jī)提供密封風(fēng),防止煤粉外漏。密封風(fēng)機(jī)的進(jìn)口風(fēng)取自一次風(fēng)機(jī)出口的冷一次風(fēng)機(jī)母管,原密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口門只有0%和100%位置,不能實(shí)現(xiàn)節(jié)流控制風(fēng)量,本次改造將密封風(fēng)機(jī)的進(jìn)口門改為可調(diào)節(jié)的電動(dòng)門,減少不必要的密封風(fēng)浪費(fèi)。密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口門改造如圖1所示。

2密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門邏輯控制

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)磨煤機(jī)的運(yùn)行方式,設(shè)計(jì)密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門快速響應(yīng)控制邏輯,滿足磨煤機(jī)安全運(yùn)行密封風(fēng)量的動(dòng)態(tài)需求。調(diào)門的邏輯設(shè)計(jì)如圖2所示,密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門控制邏輯以磨煤機(jī)密封風(fēng)/一次風(fēng)的壓差最小值為控制對(duì)象,考慮磨煤機(jī)的壓差跳閘值為1 kPa,確保磨煤機(jī)密封風(fēng)的壓差調(diào)節(jié)有余量,將最小值的控制目標(biāo)值設(shè)定為3.5 kPa,經(jīng)過(guò)PID控制模塊輸出密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門指令。

2.1 PID模塊動(dòng)態(tài)控制

考慮實(shí)際鍋爐工況的變化,需要密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門也能夠快速做出響應(yīng),確保制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,本文結(jié)合密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門開(kāi)度的性能區(qū)間和磨煤機(jī)不同的運(yùn)行臺(tái)數(shù),構(gòu)建?₁(x)和?₂(x)函數(shù),將兩個(gè)函數(shù)的輸出乘積作為PID模塊的可變系數(shù)。對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系如表1、表2所示。

本文設(shè)計(jì)要求鍋爐制粉系統(tǒng)在各種不同工況下,密封風(fēng)系統(tǒng)能夠快速做出響應(yīng), 自動(dòng)校正PID控制模塊的參數(shù),實(shí)時(shí)對(duì)進(jìn)口調(diào)門進(jìn)行修正,快速地跟蹤控制磨煤機(jī)的密封風(fēng)的壓差。

2.2密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門的前饋

在磨煤機(jī)啟停或者給煤機(jī)斷煤事故情況下,需要大幅度開(kāi)大磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門控制磨煤機(jī)的出口溫度,會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差瞬間降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘。如圖2密封風(fēng)進(jìn)口調(diào)門控制邏輯圖所示,構(gòu)建磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門開(kāi)度之和與密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口 調(diào)門前饋?₃ (x)函數(shù)關(guān)系如表3所示。

如表3所示,根據(jù)磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門開(kāi)度之和計(jì)算出密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門前饋?₃ (x),疊加至密封風(fēng)機(jī)調(diào)門自動(dòng)控制中,超馳開(kāi)大密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門,磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差迅速回升,確保磨煤機(jī)的安全運(yùn)行。

2.3其他異常工況下的調(diào)門控制

如圖2所示,在密封風(fēng)進(jìn)口調(diào)門邏輯控制中,增加其他特殊工況的邏輯控制,完善密封風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制技術(shù)^[2],保障制粉系統(tǒng)運(yùn)行安全。

1)當(dāng)一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作時(shí),冷一次風(fēng)母管的壓力突降,會(huì)造成磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差迅速降低,進(jìn)一步可能造成磨煤機(jī)跳閘,嚴(yán)重危害機(jī)組的安全運(yùn)行。本文增加超馳開(kāi)指令,最大可能提高密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力,提升磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差,避免達(dá)到磨煤機(jī)跳閘值。

2)運(yùn)行密封風(fēng)機(jī)跳閘時(shí),備用密封風(fēng)機(jī)聯(lián)起,備用密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門聯(lián)開(kāi)響應(yīng)不及時(shí),會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差瞬間降低,本文增加超馳開(kāi)指令,最大可能提高密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力,提升磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差,避免達(dá)到磨煤機(jī)跳閘值。

3)鍋爐MFT動(dòng)作時(shí),防止制粉系統(tǒng)爆炸,需要聯(lián)關(guān)磨煤機(jī)密封風(fēng)的漏入。本文增加超馳關(guān),迅速關(guān)閉密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門,防止磨煤機(jī)漏入冷風(fēng),導(dǎo)致制粉系統(tǒng)爆炸事故。

3效果分析

本文結(jié)合密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門的特性和磨煤機(jī)的運(yùn)行方式,設(shè)計(jì)快速響應(yīng)控制邏輯。在保證磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制磨煤機(jī)需求的密封風(fēng)量,進(jìn)而解決過(guò)剩的密封風(fēng)造成能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

3.1控制目標(biāo)的對(duì)比

在負(fù)荷不變的前提下,對(duì)比密封風(fēng)進(jìn)口門改造前后,調(diào)取6臺(tái)磨煤機(jī)密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差值,如圖3、圖4所示。滿足制粉系統(tǒng)安全前提下,如圖4所示,以運(yùn)行磨煤機(jī)的密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差的最小值(A磨)為控制目標(biāo),設(shè)定值可降至3 kPa,進(jìn)一步降低密封風(fēng)量的浪費(fèi)。

1)密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口門100%位置時(shí),A-F磨煤機(jī)的密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差值(兩個(gè)測(cè)點(diǎn))如圖3所示,均值=(5.92十5.92十6.69十6.45十6.36十6.32十5.81十6.05十6.22十5.70十6.27十6.18)/12≈6.16 kPa。

2)密封風(fēng)進(jìn)口調(diào)門投入自動(dòng)調(diào)節(jié)后,A-F磨煤機(jī)的密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差值(兩個(gè)測(cè)點(diǎn))如圖4所示,均值=(2.82十2.90十3.64十3.70十3.24十3. 19十3. 12十4.41十3.52十3.49十3.74十3.61)/12≈3.45kPa。通過(guò)改造前后壓差值的對(duì)比,本文提出的密封風(fēng)進(jìn)口調(diào)門控制邏輯,以各臺(tái)磨煤機(jī)的密封風(fēng)壓差最小值(兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的均值)作為控制 目標(biāo),達(dá)到了對(duì)目標(biāo)調(diào)節(jié)控制的預(yù)想,具有明顯的磨煤機(jī)密封風(fēng)節(jié)流效果。

3.2控制目標(biāo)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

機(jī)組負(fù)荷以及磨煤機(jī)運(yùn)行方式的變化都會(huì)影響磨煤機(jī)的密封風(fēng)壓差的變化。本文根據(jù)目標(biāo)值的變化,實(shí)時(shí)對(duì)調(diào)門進(jìn)行修正,控制目標(biāo)穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi),調(diào)門的動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖5所示。

如圖5所示,當(dāng)負(fù)荷負(fù)變化時(shí),密封風(fēng)進(jìn)口調(diào)門基本上沒(méi)有波動(dòng),磨煤機(jī)密封風(fēng)/一次風(fēng)壓差穩(wěn)定在3 kpa左右。

在磨煤機(jī)停運(yùn)或者給煤機(jī)斷煤時(shí),磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門開(kāi)大控制磨煤機(jī)出口溫度時(shí),必然會(huì)拉低一次風(fēng)機(jī)出口壓力,密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門超調(diào)開(kāi)大,控制磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差值穩(wěn)定。如圖5所示,磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí),密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門由33%超調(diào)至38%。給煤機(jī)斷煤時(shí),密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門由32%超調(diào)至35%。本文設(shè)計(jì) pID模塊動(dòng)態(tài)控制以及密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門的前饋控制邏輯,使密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門能夠快速響應(yīng)。

3.3 節(jié)能分析

通過(guò)本次密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口門的改造,調(diào)取密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門改造前后的密封風(fēng)機(jī)的電流、一次風(fēng)機(jī)的電流、磨煤機(jī)的密封風(fēng)壓差以及預(yù)熱器的排煙溫度,如表4、表5所示。

通過(guò)表4、表5可以看出,密封風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的電流下降明顯。在機(jī)組滿負(fù)荷時(shí),密封風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的電流下降分別為26、10、10 A,相當(dāng)于每天可節(jié)約電量為24×(26×380+10×6000+10×6000)×1.732×0.85/1000≈4589.02 kW·h,廠用電率下降約0.4%。磨煤機(jī)密封風(fēng)壓差下降約為3.3 kpa,可減少磨煤機(jī)總冷風(fēng)量為3.3×2.5(系數(shù))×6(臺(tái))=49.5 t/h,大大提高了磨煤機(jī)的出力^[2-3]。預(yù)熱器的排煙溫度下降了3℃ ,鍋爐的效率可提高3/10×1%=0.3%,節(jié)能效果顯著。

4 結(jié)論

本文基于火力發(fā)電廠鍋爐密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口門的節(jié)能改造,搭建密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門的控制邏輯。該控制增加了調(diào)門控制前饋,能實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo),提高密封風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)門的快速響應(yīng),確保制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)還能減少磨煤機(jī)的密封風(fēng)量,降低密封風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)電耗、廠用電率以及鍋爐排煙溫度,有效地提高鍋爐效率。

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