前饋-反饋理論在脫硫增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、“前饋-反饋理論”在脫硫增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用洪 兵 浙江國華浙能發(fā)電有限公司（郵編：315612） 摘要: 本文主要介紹“前饋-反饋理論”在國華寧海電廠脫硫增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。脫硫增壓風(fēng)機(jī)作為脫硫系統(tǒng)最關(guān)鍵的設(shè)備之一，而增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)作為增壓風(fēng)機(jī)最重要的控制系統(tǒng)，其運(yùn)行的優(yōu)劣是直接關(guān)系脫硫系統(tǒng)乃至主機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，一般利用鍋爐總風(fēng)量作為前饋，使增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉能能快速反應(yīng)，保證機(jī)組煙氣的暢通和系統(tǒng)的穩(wěn)定，再利用旁路檔板差壓作為被調(diào)量，微調(diào)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉，保證煙道出口為微正壓，使煙氣能順利排除。關(guān)鍵詞：前饋-反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)，增壓風(fēng)機(jī)一、 引言隨著火力發(fā)電機(jī)組的容量越來越大和參

2、數(shù)越來越高，以及國家對(duì)環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，脫硫島作為新建機(jī)組必不可少的一部分，其地位和重要性越來越顯現(xiàn)。特別是現(xiàn)在新建的亞臨界和超臨界的600MW的主力機(jī)組和超超臨界的1000MW機(jī)組，在這些新機(jī)組和新電廠的脫硫建設(shè)和投運(yùn)的同時(shí)，脫硫島已在越來越多的投運(yùn)火電機(jī)組上進(jìn)行新增、改造。而脫硫增壓風(fēng)機(jī)作為脫硫系統(tǒng)最關(guān)鍵的設(shè)備之一，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)作為增壓風(fēng)機(jī)最重要的控制系統(tǒng)，其投入的優(yōu)劣是直接關(guān)系脫硫系統(tǒng)乃至主機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，其一能保證脫硫系統(tǒng)在最合適的工況下運(yùn)行，能保證機(jī)組的脫硫效率；其二脫硫自動(dòng)投入的優(yōu)劣還極大保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定發(fā)電；其三能大大減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。浙江國

3、華寧海電廠一期4X600MW機(jī)組脫硫技術(shù)使用的是日本川崎公司的石灰石石膏濕法。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，其原理是采用石灰石粉制成漿液作為脫硫吸收劑，與進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣、以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后生成石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，利用脫硫增壓風(fēng)機(jī)的壓頭將煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。二、 國華寧海電廠增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的是把鍋爐引風(fēng)機(jī)排出的煙氣送入脫硫吸收塔，煙氣反應(yīng)后安全排出到煙囪，如果該動(dòng)葉調(diào)節(jié)不佳，過大或過小，將影響機(jī)組爐膛負(fù)壓，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行不利。國華寧海電廠脫硫系統(tǒng)與其

4、他電廠脫硫系統(tǒng)不同，取消了GGH，煙囪也是正壓濕煙囪，機(jī)組在BMCR正常運(yùn)行情況下，F(xiàn)GD出口壓力要比入口高300Pa，這樣要保證機(jī)組在各種條件下(包括需要旁路擋板定期打開以活動(dòng)擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)情況）都沒有煙氣回流，是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，甚至可能需要引風(fēng)機(jī)參與調(diào)節(jié)。對(duì)此在設(shè)計(jì)增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)回路時(shí)，采用“前饋-反饋理論”對(duì)控制回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中增壓風(fēng)機(jī)控制的關(guān)鍵應(yīng)考慮以下要素： 第一：保持鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)物質(zhì)均勻性。這樣，增壓風(fēng)機(jī)和鍋爐引風(fēng)機(jī)的控制就將解耦，而不至互擾。第二：保證FGD出口壓力大于鍋爐濕煙囪要求的排放壓力，以保證煙氣通過FGD后能順利通過煙囪排入大氣。對(duì)于取消了GGH的脫硫系統(tǒng)

5、必須滿足此要求。第三：使增壓風(fēng)機(jī)電耗水平近可能低 = 即：控制煙氣回流盡可能少。根據(jù)上述三點(diǎn)要求，增壓風(fēng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)原理邏輯設(shè)計(jì)如下：1對(duì)于設(shè)計(jì)有兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)的脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)控制回路：FGD出口煙氣壓力：P增壓風(fēng)機(jī)入口壓力 ：P旁路擋板差壓 ：P增壓風(fēng)機(jī)跳閘0%T1PID設(shè)定值：SVH/M 鍋爐總風(fēng)量FX1增壓風(fēng)機(jī)跳閘JBR液位FX20%T21/21/2偏置偏置±±H/MH/M VV #1增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)#2增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上述設(shè)計(jì)邏輯的有關(guān)說明如下： u FX1通道：實(shí)現(xiàn)鍋爐風(fēng)煙物質(zhì)均勻性控制，是增壓風(fēng)機(jī)的主前饋控制信號(hào)?？刂谱饔昧空颊麄€(gè)增壓風(fēng)機(jī)煙氣流量的80%以上。

6、u FX2 通道：鼓泡塔煙氣浸入深度補(bǔ)償信號(hào)。對(duì)于噴淋塔沒有用。u PID通道：實(shí)現(xiàn)鍋爐煙囪排放壓力控制要求，是增壓風(fēng)機(jī)的閉環(huán)控制信號(hào)。該回路以FGD出口煙氣壓力為控制量，以確保煙囪的排氣壓力要求。由于取消了GGH，F(xiàn)GD排出的是50左右的濕煙氣，因此，該回路盡可能一直投入閉環(huán)自動(dòng)控制，不論煙氣旁路擋板是否關(guān)閉，猶于鍋爐氣包水位控制系統(tǒng)中的水位信號(hào)一直投入自動(dòng)控制一樣。u FX2 通道：鼓泡塔煙氣浸入深度補(bǔ)償信號(hào)。對(duì)于噴淋塔沒有用。u 增壓風(fēng)機(jī)閉環(huán)控制參數(shù)：可以是：FGD出口壓力、增壓風(fēng)機(jī)入口壓力、旁路擋板差壓三個(gè)參數(shù)其中之一，根據(jù)具體項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇。各個(gè)參數(shù)基本特點(diǎn)如下：（1） 采用“FGD

7、出口壓力”作為控制參數(shù) ：其特點(diǎn)是保證煙氣的排放壓力滿足煙囪排放壓力要求。在調(diào)試中，通過調(diào)整“FGD出口壓力”的設(shè)定值，以滿足煙氣排放和保持電耗盡可能低（等于：控制盡量少的煙氣回流）的要求。在取消GGH的脫硫系統(tǒng)中，因?yàn)榇藭r(shí)FGD排出的是50左右的濕煙氣，因此，采用本參數(shù)比較合適。因?yàn)樗苯臃磻?yīng)了工藝系統(tǒng)的要求。（2） 采用“增壓風(fēng)機(jī)入口壓力”作為控制參數(shù) ：其目標(biāo)是穩(wěn)定增壓風(fēng)機(jī)的入口壓力。（3） 采用“旁路擋板差壓”作為控制參數(shù) ：其特點(diǎn)是：在旁路擋板未關(guān)閉時(shí)，通過控制旁路擋板的差壓來限制煙氣回流量的大小。而在旁路擋板關(guān)閉時(shí)，通過控制旁路擋板兩側(cè)的差壓大小來控制FGD煙氣的排放壓力。u 有關(guān)

8、細(xì)節(jié)技術(shù)，如手自動(dòng)信號(hào)跟蹤，無擾切換等，根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)的DCS系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)。2單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)控制回路原理圖如下：FGD出口煙氣壓力：P增壓風(fēng)機(jī)入口壓力 ：P旁路擋板差壓 ：P增壓風(fēng)機(jī)跳閘0%T1PID設(shè)定值：SVH/M 鍋爐總風(fēng)量FX1增壓風(fēng)機(jī)跳閘JBR液位FX20%T2H/MV增壓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 實(shí)際上，單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)的控制方案，是將上述兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)控制方案中填有背景顏色的信號(hào)值分配部分及另一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)回路去掉即可。三、 “前饋-反饋理論”在國華寧海電廠增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用浙江國華寧海電廠一期工程每臺(tái)機(jī)組設(shè)置了一套煙風(fēng)系統(tǒng)，由煙風(fēng)道、增壓風(fēng)機(jī)、擋板門及其輔助設(shè)備組成。煙氣系統(tǒng)流程：原煙氣煙道

9、 增壓風(fēng)機(jī) 吸收塔 除霧器 凈煙氣煙道 煙囪。從鍋爐引風(fēng)機(jī)后的煙道引出的煙氣，經(jīng)過脫硫裝置進(jìn)口擋板進(jìn)入脫硫裝置的原煙氣煙道，通過脫硫增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，接入凈煙氣煙道經(jīng)脫硫裝置出口擋板由煙囪排放。在煙道上設(shè)置旁路擋板，在FGD裝置正常運(yùn)行時(shí)，煙道上設(shè)置的旁路擋板被關(guān)閉，煙氣經(jīng)過脫硫裝置脫硫后排放；在FGD裝置故障停運(yùn)和檢修時(shí)，煙氣經(jīng)旁路擋板由煙囪排放，從而保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。投產(chǎn)后增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)一直投入正常，有力地保證脫硫系統(tǒng)地穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組地安全。單元制脫硫風(fēng)煙系統(tǒng)概貌圖如下：增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)曲線如下：浙江國華寧海電廠一期工程建設(shè)4×

10、;600MW亞臨界燃煤機(jī)組，預(yù)留擴(kuò)建的可能性，同步建設(shè)煙氣脫硫裝置，一爐一塔。本工程于2003年11月27日開工，4臺(tái)機(jī)組于2006全部投產(chǎn)，脫硫系統(tǒng)和主機(jī)都是同步168，同步并入商業(yè)運(yùn)行，4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以后，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)平穩(wěn)，極大保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本期工程增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)是按照單臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)“前饋-反饋理論”的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：1、 它是以鍋爐總風(fēng)量作為前饋，機(jī)組負(fù)荷改變，總風(fēng)量必然提前動(dòng)作，導(dǎo)致增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉快速動(dòng)作，保證機(jī)組煙氣的暢通，同時(shí)也保證爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。2、 發(fā)饋的被調(diào)量是旁路檔板差壓（區(qū)別其它電廠該系統(tǒng)被調(diào)量是增壓風(fēng)機(jī)入口壓力），單從增壓風(fēng)機(jī)個(gè)體調(diào)

11、節(jié)來說，直觀認(rèn)為被調(diào)量應(yīng)當(dāng)是增壓風(fēng)機(jī)入口壓力，只要保證壓力穩(wěn)定，就可以實(shí)現(xiàn)煙氣暢通，但實(shí)際調(diào)節(jié)起來相當(dāng)不穩(wěn)定，增壓風(fēng)機(jī)入口壓力在整個(gè)機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)中處于中間環(huán)節(jié)，即受引風(fēng)自動(dòng)的影響，又受制于增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的作用，運(yùn)行中該值很不穩(wěn)定，特別是機(jī)組變負(fù)荷，低負(fù)荷時(shí)，常導(dǎo)致自動(dòng)投不上，或者投運(yùn)后大幅擺動(dòng)，影響鍋爐爐負(fù)壓的大幅擺動(dòng)，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。某電廠在增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)過程中，調(diào)節(jié)不好導(dǎo)致鍋爐爐負(fù)壓大幅擺動(dòng)，最后鍋爐MFT。2006年3月5日，某廠2號(hào)機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)鍋爐突然發(fā)生MFT。最后查清系脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)控制與鍋爐爐膛負(fù)壓控制不匹配導(dǎo)致鍋爐滅火事故四、 經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)1、 該控制理念經(jīng)過在浙江國華寧海電廠一期工程上地應(yīng)用，比較成功，其它同類型地機(jī)組可以參照進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化；2、 自動(dòng)調(diào)節(jié)回路是不斷改進(jìn)和優(yōu)化地過程，要想保證脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)控制穩(wěn)定、可靠，一方面加強(qiáng)對(duì)該回路調(diào)節(jié)參數(shù)地優(yōu)化，另一方面要保證鍋爐引風(fēng)自動(dòng)地穩(wěn)定投入，以減少對(duì)該回路地?cái)_動(dòng)；3