鍋爐燃燒自動控制策略優(yōu)化設(shè)計與研究

1、 鍋爐燃燒自動控制策略優(yōu)化設(shè)計與研究 摘要：本文研究了黔東電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制問題。首先簡述了鍋爐燃燒自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題、特點及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)；分析了燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)對象的特性。根據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)特點，把燃燒控制分成送風(fēng)機控制、一次風(fēng)機控制、二次風(fēng)機控制和協(xié)調(diào)控制四大部分,并對鍋爐燃燒自動控制具體實施的方案做了簡要概述。關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐自動控制PID協(xié)調(diào)控制一、項目概述黔東電廠2600MW亞臨界機組三大主機分別由東方鍋爐、東方汽機和東方電機廠制造。其中鍋爐燃燒方式為“W”型火焰前后墻對沖，DCS系統(tǒng)采用南京西門子有限公司的SPPA-T3000控制系統(tǒng)，因電廠燃用煤種與設(shè)計煤種偏差較大，加之基建

2、投產(chǎn)后未能正常發(fā)電，鍋爐燃燒控制所涉及的風(fēng)、煤調(diào)整基本由運行手動干預(yù)，機組自動投入率僅56%，容易出現(xiàn)以下問題：1.磨煤機容量風(fēng)門（12套）和二次風(fēng)擋板（72套）全手動操作，運行人員操作量大，容易出現(xiàn)監(jiān)盤不到位引起的不安全事件；2.送風(fēng)自動和一次風(fēng)壓自動均不能投入，自動投入率低，不滿足大機組自動投入率要求；3.手動調(diào)節(jié)屬事后調(diào)整，飛灰、主再熱汽壓、氧量等主要參數(shù)指標(biāo)波動較大，影響鍋爐運行經(jīng)濟性。二、項目實施難點1.送風(fēng)自動不具備投入條件，未對控制策略相關(guān)參數(shù)及調(diào)節(jié)性能進行細調(diào)，未投入送風(fēng)全程自動。2.一次風(fēng)自動采用單回路壓力設(shè)定回路（運行手動設(shè)定），鍋爐主控直接動作容量風(fēng)門，磨煤機停運、跳閘工

3、況下容易出現(xiàn)一次風(fēng)機搶風(fēng)工況。3.現(xiàn)有控制策略由汽機主控、鍋爐主控組成，具備BF、TF、CCS三種模式功能，未采用燃料主控，鍋爐主控輸出指令直接動作容量風(fēng)門。協(xié)調(diào)及AGC模式下容量風(fēng)門投入自動臺數(shù)較少，協(xié)調(diào)、AGC等模式下負荷、汽壓跟蹤適應(yīng)性及控制品質(zhì)較差。4.燃料控制對象受煤種、煤質(zhì)、鍋爐特性及容量風(fēng)門調(diào)節(jié)特性影響較大。磨煤機容量風(fēng)門（12套）、二次風(fēng)C/F擋板（72套）等優(yōu)化工作量大。三、任務(wù)目標(biāo)通過對鍋爐燃燒自動優(yōu)化后，機組自動投入率實現(xiàn)100%，鍋爐燃燒實現(xiàn)隨負荷自動加減燃料、配風(fēng)實現(xiàn)全程自動控制，在穩(wěn)態(tài)及變負荷工況下提高各子系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使控制偏差在允許范圍內(nèi)。以達到大機組的自動投

4、入要求，減輕運行人員勞動強度，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性能。四、解決思路第一步：對鍋爐燃燒控制自動各子系統(tǒng)控制策略進行分析，在不同工況、煤種情況下開展調(diào)節(jié)對象特性試驗，確定被調(diào)量、調(diào)節(jié)量和擾動因素；同時結(jié)合運行手動操作經(jīng)驗和運行曲線，對控制策略進行設(shè)計和完善；第二步：從安全角度對控制策略中自動切除條件進行評估，完善控制策略；第三步：利用機組停機時機，完成控制策略組態(tài)，機組啟動后對控制策略相關(guān)參數(shù)進行整定；第四步：對各子系統(tǒng)進行試投，觀察自動調(diào)節(jié)品質(zhì)和優(yōu)化控制策略及參數(shù)；第五步：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對控制策略參數(shù)進行優(yōu)化，確保整體性能指標(biāo)。五、實施方案（1）送風(fēng)機控制：對送風(fēng)量、氧量與負荷對應(yīng)曲線進行優(yōu)

5、化，送風(fēng)自動具備全程自動投入條件，能滿足風(fēng)箱差壓、氧量調(diào)節(jié)回路要求，且具備電流平衡、二次風(fēng)門自動及閉鎖回路。通過對風(fēng)量控制回路、氧量校正回路優(yōu)化，實現(xiàn)最佳氧量控制；實現(xiàn)電流平衡，避免失速和風(fēng)機搶風(fēng)情況；二次風(fēng)門控制實現(xiàn)在負荷變化、磨煤機啟停、燃燒器啟停、吹灰等情況下均能投入自動，最終實現(xiàn)送風(fēng)機自動全程投入。（2）一次風(fēng)機控制：根據(jù)目前燃用煤種及設(shè)備現(xiàn)狀對控制策略和被控對象進行研究，提出適用于負荷、煤種多變工況下的新控制策略，實現(xiàn)一次風(fēng)壓根據(jù)負荷、煤質(zhì)情況進行自動設(shè)定；通過一次風(fēng)壓控制優(yōu)化，配合磨煤機容量風(fēng)控制，實現(xiàn)負荷變化時容量風(fēng)能夠快速響應(yīng)，滿足協(xié)調(diào)控制要求；通過電流平衡控制優(yōu)化，避免失速和

6、風(fēng)機搶風(fēng)情況，最終實現(xiàn)一次風(fēng)機自動全程投入。（3）二次風(fēng)控制：增加二次風(fēng)自動配風(fēng)優(yōu)化控制策略，根據(jù)負荷、煤質(zhì)、容量風(fēng)開度等多種因素對二次風(fēng)的控制進行優(yōu)化，實現(xiàn)配風(fēng)自動化。（4）協(xié)調(diào)控制：對協(xié)調(diào)控制策略進行整體優(yōu)化，設(shè)計新的協(xié)調(diào)控制策略。基于現(xiàn)代控制理論的創(chuàng)新控制策略，建立機組協(xié)調(diào)控制模型，對鍋爐主控、汽機主控、燃料主控能夠滿足機組協(xié)調(diào)控制和AGC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速的要求；實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整和學(xué)習(xí)功能，能夠適應(yīng)負荷變化，煤質(zhì)變化等各種工況控制品質(zhì)滿足電網(wǎng)和機組控制要求。采用狀態(tài)觀測、預(yù)測控制等現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)建立機組控制模型，作為機組閉環(huán)控制的核心環(huán)節(jié)，有效提前調(diào)節(jié)過程，大幅提高機組協(xié)調(diào)主控

7、制系統(tǒng)和主汽溫控制系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)過程的響應(yīng)速度、減少調(diào)節(jié)過程的動態(tài)偏差，同時具備快速穩(wěn)定性能，提高PID參數(shù)適應(yīng)性。機組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化建立在常規(guī)控制基礎(chǔ)上，充分利用經(jīng)過試驗建立起的鍋爐和汽機模型，通過狀態(tài)控制和解耦計算，從而大大提高控制品質(zhì)，并且避免執(zhí)行機構(gòu)的頻繁動作。在提高機組效率和穩(wěn)定性的同時減少了設(shè)備維護量。六、結(jié)論通過對鍋爐燃燒自動優(yōu)化后，機組自動投入率實現(xiàn)100%，大大減輕了運行人員了勞動強度，鍋爐燃燒實現(xiàn)隨負荷自動加減燃料、配風(fēng)、給水流量，主再熱汽溫實現(xiàn)全程自動控制，主汽壓、汽溫、CCS、AGC控制品質(zhì)顯著提高，減少管壁超溫次數(shù)，提高了鍋爐運行的安全經(jīng)濟性。（1）送風(fēng)自動全程投入，在國內(nèi)電廠首家實現(xiàn)二次風(fēng)配風(fēng)全程自動。（2）一次風(fēng)壓隨負荷、煤種、主蒸汽壓力自動設(shè)定功能，全程自動投入。（3）機組調(diào)試前為定壓運行方式，操作員根據(jù)當(dāng)前負荷改變主汽壓力設(shè)定值，優(yōu)化后投入滑壓運行方式，主汽壓力設(shè)定值由負荷-滑壓曲線確定。（4）容量風(fēng)全部投入