0引言

隨著火力發(fā)電機組容量的增大、技術的成熟,節(jié)能降耗成為火力發(fā)電研究的熱點問題之一。在鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)中,磨煤機的密封風是用于防止煤粉外漏、避免臟污氣體及煤粉漏入磨輥潤滑油中,但過多的密封風不僅會導致密封風的浪費,使得鍋爐排煙溫度上升,降低鍋爐效率[1],而且會造成密封風機和一次風機電耗上升,增加廠用電率。

為了解決過剩的密封風造成的弊端,提高鍋爐效率,大多數電廠都選擇將鍋爐密封風機的進口門改造為可調節(jié)的電動門,在滿足磨煤機密封風安全運行條件要求的前提下,減少過剩的密封風量?，F有的密封風機進口調門控制技術是基于鍋爐燃燒穩(wěn)定的工況,以密封風母管的壓力或者磨煤機的密封風/一次風壓差為控制目標進行調整?，F有技術不足之處主要有兩大類:一是就地監(jiān)測裝置取值反饋并計算流程較多,且由于調門特性對密封風機調門開度調整反應滯后,不能快速跟蹤響應磨煤機密封風壓差變化;二是鍋爐制粉系統(tǒng)在各種異常工況下對密封風系統(tǒng)有較大影響,密封風系統(tǒng)不能及時快速響應。

針對這些缺點,本文提出一種1000 MW機組鍋爐密封風機進口調門邏輯控制技術,以磨煤機的密封風/一次風壓差為控制目標,結合磨煤機運行臺數和進口調門調節(jié)區(qū)間性能,自動校正PID控制模塊的參數,輸出指令控制密封風機進口調門,自動跟蹤控制磨煤機密封風/一次風最小壓差值。

1密封風機系統(tǒng)改造

某1000MW機組配置100%容量的密封風機2臺,1臺運行,1臺備用,向6臺磨煤機及給煤機提供密封風,防止煤粉外漏。密封風機的進口風取自一次風機出口的冷一次風機母管,原密封風機進口門只有0%和100%位置,不能實現節(jié)流控制風量,本次改造將密封風機的進口門改為可調節(jié)的電動門,減少不必要的密封風浪費。密封風機進口門改造如圖1所示。

2密封風機進口調門邏輯控制

結合現場磨煤機的運行方式,設計密封風機進口調門快速響應控制邏輯,滿足磨煤機安全運行密封風量的動態(tài)需求。調門的邏輯設計如圖2所示,密封風機進口調門控制邏輯以磨煤機密封風/一次風的壓差最小值為控制對象,考慮磨煤機的壓差跳閘值為1 kPa,確保磨煤機密封風的壓差調節(jié)有余量,將最小值的控制目標值設定為3.5 kPa,經過PID控制模塊輸出密封風機進口調門指令。

2.1 PID模塊動態(tài)控制

考慮實際鍋爐工況的變化,需要密封風機進口調門也能夠快速做出響應,確保制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,本文結合密封風機進口調門開度的性能區(qū)間和磨煤機不同的運行臺數,構建?₁(x)和?₂(x)函數,將兩個函數的輸出乘積作為PID模塊的可變系數。對應的函數關系如表1、表2所示。

本文設計要求鍋爐制粉系統(tǒng)在各種不同工況下,密封風系統(tǒng)能夠快速做出響應, 自動校正PID控制模塊的參數,實時對進口調門進行修正,快速地跟蹤控制磨煤機的密封風的壓差。

2.2密封風機進口調門的前饋

在磨煤機啟?；蛘呓o煤機斷煤事故情況下,需要大幅度開大磨煤機冷風調門控制磨煤機的出口溫度,會導致磨煤機密封風壓差瞬間降低,嚴重時會導致磨煤機跳閘。如圖2密封風進口調門控制邏輯圖所示,構建磨煤機冷風調門開度之和與密封風機進口 調門前饋?₃ (x)函數關系如表3所示。

如表3所示,根據磨煤機冷風調門開度之和計算出密封風機進口調門前饋?₃ (x),疊加至密封風機調門自動控制中,超馳開大密封風機進口調門,磨煤機密封風壓差迅速回升,確保磨煤機的安全運行。

2.3其他異常工況下的調門控制

如圖2所示,在密封風進口調門邏輯控制中,增加其他特殊工況的邏輯控制,完善密封風機系統(tǒng)控制技術^[2],保障制粉系統(tǒng)運行安全。

1)當一次風機RB動作時,冷一次風母管的壓力突降,會造成磨煤機密封風壓差迅速降低,進一步可能造成磨煤機跳閘,嚴重危害機組的安全運行。本文增加超馳開指令,最大可能提高密封風機進口壓力,提升磨煤機密封風壓差,避免達到磨煤機跳閘值。

2)運行密封風機跳閘時,備用密封風機聯(lián)起,備用密封風機進口調門聯(lián)開響應不及時,會導致磨煤機密封風壓差瞬間降低,本文增加超馳開指令,最大可能提高密封風機進口壓力,提升磨煤機密封風壓差,避免達到磨煤機跳閘值。

3)鍋爐MFT動作時,防止制粉系統(tǒng)爆炸,需要聯(lián)關磨煤機密封風的漏入。本文增加超馳關,迅速關閉密封風機進口調門,防止磨煤機漏入冷風,導致制粉系統(tǒng)爆炸事故。

3效果分析

本文結合密封風機進口調門的特性和磨煤機的運行方式,設計快速響應控制邏輯。在保證磨煤機安全穩(wěn)定運行的前提下,可以實現動態(tài)控制磨煤機需求的密封風量,進而解決過剩的密封風造成能源浪費的問題。

3.1控制目標的對比

在負荷不變的前提下,對比密封風進口門改造前后,調取6臺磨煤機密封風/一次風壓差值,如圖3、圖4所示。滿足制粉系統(tǒng)安全前提下,如圖4所示,以運行磨煤機的密封風/一次風壓差的最小值(A磨)為控制目標,設定值可降至3 kPa,進一步降低密封風量的浪費。

1)密封風機進口門100%位置時,A-F磨煤機的密封風/一次風壓差值(兩個測點)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)密封風進口調門投入自動調節(jié)后,A-F磨煤機的密封風/一次風壓差值(兩個測點)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。通過改造前后壓差值的對比,本文提出的密封風進口調門控制邏輯,以各臺磨煤機的密封風壓差最小值(兩個測點的均值)作為控制 目標,達到了對目標調節(jié)控制的預想,具有明顯的磨煤機密封風節(jié)流效果。

3.2控制目標的動態(tài)響應

機組負荷以及磨煤機運行方式的變化都會影響磨煤機的密封風壓差的變化。本文根據目標值的變化,實時對調門進行修正,控制目標穩(wěn)定在設定范圍內,調門的動態(tài)響應如圖5所示。

如圖5所示,當負荷負變化時,密封風進口調門基本上沒有波動,磨煤機密封風/一次風壓差穩(wěn)定在3 kpa左右。

在磨煤機停運或者給煤機斷煤時,磨煤機冷風調門開大控制磨煤機出口溫度時,必然會拉低一次風機出口壓力,密封風機進口調門超調開大,控制磨煤機密封風壓差值穩(wěn)定。如圖5所示,磨煤機停運時,密封風機進口調門由33%超調至38%。給煤機斷煤時,密封風機進口調門由32%超調至35%。本文設計 pID模塊動態(tài)控制以及密封風機進口調門的前饋控制邏輯,使密封風機進口調門能夠快速響應。

3.3 節(jié)能分析

通過本次密封風機進口門的改造,調取密封風機進口調門改造前后的密封風機的電流、一次風機的電流、磨煤機的密封風壓差以及預熱器的排煙溫度,如表4、表5所示。

通過表4、表5可以看出,密封風機和一次風機的電流下降明顯。在機組滿負荷時,密封風機和一次風機的電流下降分別為26、10、10 A,相當于每天可節(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%。磨煤機密封風壓差下降約為3.3 kpa,可減少磨煤機總冷風量為3.3×2.5(系數)×6(臺)=49.5 t/h,大大提高了磨煤機的出力^[2-3]。預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 結論

本文基于火力發(fā)電廠鍋爐密封風機進口門的節(jié)能改造,搭建密封風機進口調門的控制邏輯。該控制增加了調門控制前饋,能實時跟蹤目標,提高密封風機進口調門的快速響應,確保制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。同時還能減少磨煤機的密封風量,降低密封風機和一次風機電耗、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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2024年第14期第19篇