1、中国电力（http:/）300MW 机组 W 型锅炉自动调节技术 日期：2005-12-13 来自：株洲电厂 摘 要 分析株洲电厂双进双出钢球磨煤机、“W“型火焰锅炉的主要自动调节系统的功 能、特点，以及与四角切圆燃烧锅炉自动调节的区别。关键词 “W“型锅炉；双进双出钢球磨煤机； 自动调节；调节品质1 前言株洲电厂二期技改工程 2 300MW 机组(3 ，4 号机组)的锅炉采用东方锅炉(集团)股份有限公司制造的 DGl025/182-14 型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、“W“型火焰锅炉；制粉系统为正压直吹式，磨煤机(4 台)为 BBD3854 型双进双出钢球磨；给水系统采用 3 台 5
2、0容量的电动给水泵。机组的自动调节系统由 MCS 系统实现，采用 XDPS 一 400 分散控制系统，锅炉的主要自动调节系统包括协调控制、燃料控制(磨煤机容量风挡板调节)、磨煤机料位调节(给煤机转速调节)、磨煤机总风量调节(旁路风挡板调节) 、磨煤机出口风温节(磨煤机冷热风门调节) 、磨煤机密封风差压调节、带氧量校正的送风调节、炉膛负压调节、一次风压调节、二次风挡板调节、一级过热蒸汽温度(A，B) 调节、二级过热蒸汽温度(A，B) 调节、再热蒸汽温度烟气挡板调节、再热蒸汽温度事故喷水调节、汽包水位调节等。2 主要调节系统的功能、特点21 协调控制协调控制的原则是将汽机、锅炉作为整体考虑。在能量
3、平衡控制策略基础上，通过前馈/反馈、连续/ 断续、非线性、方向控制等控制机理的有机结合，来协调控制机组功率与机前压力，协调处理负荷要求与实际能力的平衡。在保证机组具备快速负荷响应能力的同时，维持机组主要运行参数的稳定。株洲电厂 3，4 号机组协调控制系统有 5 种控制方式：基本控制方式( 手动)，锅炉跟随控制方式(BF)，汽机跟随控制方式(TF)、以炉跟机为基础的协调控制方式(BFCCS)、以机跟炉为基础的协调控制方式(TFCCS)。2L1 机组指令处理回路作为机组控制的前置部分，它接受 AGC 指令、一次调频指令和机组运行人员设定的负荷指令。根据机组运行状态和调节任务，对负荷指令进行处理使之
4、与运行状态和负荷能力相适应。212 锅炉主控锅炉主控分 2 种工况：a炉跟机 (BF)-此时主调输入：DEB 信号作为指令(设定值 SP)；热量信号作为反馈(过程值 PV)；前馈信号：机组负荷指令(ULD)。副调输入：主调输出作为燃料指令；燃料量(因为双进双出磨，无法直接测量进入炉膛的煤粉量，取容量风指令平均值)作为反中国电力（http:/）馈，经 PID 运算后去控制各台磨煤机容量风挡板的开度。见图 l。b机跟炉(TF)一此时主调输入：机组实际负荷指令；实发功率作为反馈。副调输入：主凋输出作为燃料指令；燃料量作为反馈，经 PID 运算后去控制各台磨煤机容量风挡板的开度。（1） DEB 信号(
5、公式）采用与汽机调阀开度成正比的信号(P1/PT)PS 作为锅炉负荷指令，式中微分项在动态过程中加强燃烧指令，以补偿机、炉之间对负荷要求响应速度的差异。由于要求补偿的能量不仅与负荷变化量成正比，而且还与负荷水平成比例，所以微分项要乘以(P1/PT)PS。(2)减小磨煤机启停对负荷的影响众所周知，直吹式制粉系统磨煤机 启停对负荷影响大，对采用燃料平衡的系统来说，有以下因素：a停磨煤机必然使其它处于自动工况的磨煤机增负荷，而磨煤机内的余粉通过一次风送进炉膛，引起停磨增加负荷。b.启动磨煤机使其它处于自动工况的磨煤机减负荷，引起启磨减负荷。对不采用燃料平衡的系统来说，启/停给煤机对燃料的内扰须等汽包
6、压力变化时才能进行调节，显然对负荷影响也大。综合上述因素，应对燃料反馈信号进行动态补偿，以避开余粉影响。(3)提高负荷响应速率直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统是大迟延环节，过分利用锅炉蓄热将加大机、炉间能量供需不平衡，负荷响应速度不能持久。因此在适当利用蓄热的同时，采用下列措施：a增加煤量的前馈；b增加一次风量的前馈。中国电力（http:/）(4)风 /煤交叉风/煤交叉采用锅炉指令与该指令经惯性环节输出相比较，取大值控制风量，取小值控制燃料量，可以避免实际信号波动对控制带来负面影响，方便地实现了加负荷时先加风、后加煤；减负荷时先减煤、后减风的“富氧“ 策略。(5)滑压定值滑压定值是负荷函数，在 B
7、F 方式取机组指令代表负荷，在 TF 方式取实发功率 MW 作为负荷指令。这样做能够消除可能出现的正反馈，有利于系统稳定。增加滑压偏置，既能满足运行使用的灵活性，又能解决滑压、定压的无扰切换。(6)高加解列、单/ 多阀切换对锅炉主控的影响高加解列、单阀/多阀切换调节级 P1 变化大(即 DEB 指令突变)，对锅炉主控影响大。采用 DEB 指令保持 30s，以抑制其不利影响。2.1.3 汽机主控在 TF 方式时，用汽机凋门来控制机前压力。特点是压力控制响应快，主汽压力很容易稳定在给定值上，但在煤种变化大时负荷波动较大。在 BFCCS 方式下汽机主控控制功率，根据机组功率偏差控制汽机调门开度，同时
8、当机前压力偏差超出一定范围(0.4 MPa) ，进行压力拉回。2.2 磨煤机控制直吹式双进双出钢球磨煤机的出力完全由通过磨煤机的容量风决定，因而对负荷能迅速响应。磨煤机的简体又具有一定的储粉能力，因此，该系统兼有直吹式和中储式制粉系统的优点。2.2.1 磨煤机负荷控制(容量风挡板控制 )煤粉由容量风带出磨煤机，在磨煤机内粉位一定的情况下(即风/粉比一定)，控制容量风的流量，就可以控制磨煤机的出力。燃料主控的指令直接作用于容量风挡板控制磨煤机负荷，自动时运行人员可以加一定量的偏置以调整每台磨煤机的出力。2.2.2 磨煤机总风量控制(旁路风挡板控制 )总风量含容量风和旁路风，容量风用于输送煤粉，流
9、量与磨煤机的负荷成正比；旁路风有 2个作用：干燥原煤及保证最小总风量，防止煤粉在管道沉积。故总风量的曲线 f(x)应保证风量设定值大于最小总风量。另外，给煤量的变化对磨煤机的出口温度影响也较大，当出口温度偏离设定值时，适当调整旁路风量的定值，调节磨煤机的出口温度。2.2.3 磨煤机粉位控制中国电力（http:/）磨煤机的料位控制是双进双出磨煤机最基本的控制之一，也是投磨煤机负荷(容量风挡板)自动的必要条件。料位测量有 2 种：差压信号和电耳信号。2 种信号都可采用，但株洲电厂的差压信号测量更准一些，主要采用差压信号。磨煤机负荷变化时，因为容量风发生变化，必然影响料位，因此这里加了负荷前馈信号，
10、尽量使料位波动较小。2.2.4 磨煤机出口温度控制磨煤机的出口温度由进入磨煤机的一次风温控制。在暖磨期间，不控制磨煤机的出口温度，而控制其人口风温。2.3 一次风压控制一次风压是整个制粉系统正常运行的保障，除了要保证系统要求的最小风压外，还应与磨煤机运行的工况相适应。其设定值由机组负荷决定。此外，因为该制粉系统为正压系统，为防止煤粉外冒，设有密封风系统。密封风压调节系统保证密封风与磨煤机内的差压至少为 4kPa。本机组有独立的一次风机(2 台)提供制粉系统所需风量，并带粉入炉。一次风压为比例积分构成的单回路控制系统，B 侧 S/MA 算法模块的偏置作为平衡一次风机出力。2.4 引风系统2.4.
11、1 送风机跳闸影响送风机跳闸对炉膛压力影响较大，采用比例前馈适当减小引风机动叶开度，可以有效地抑制炉膛压力波动。24.2 RB 切除燃料影响RB 发生时快速切除燃料(FSSS)，引风调节前馈关，关的幅度与切除燃料量成比例。2.4.3 非线性控制炉膛负压影响因素较多，波动也很频繁。对于较小波动(偏差小于20Pa)不调节，偏差小，增益小；偏差大，增益大。这样有利于运行工况稳定。2.4.4 防内爆发生 MFT 瞬间炉膛压力急剧下降，可能发生炉膛变形。因此一旦发生 MFT，引风调节机构按比例减小，30s 后逐步恢复。2.5 送风控制中国电力（http:/）本机组的送风系统中，一、二次风各用 2 台风机
12、分别供给。一次风通过制粉系统并带粉入炉，二次风则为辅助风控制。一次风的控制涉及到制粉系统和煤粉的喷燃要求，所以锅炉总风量主要由送风控制。本系统包括氧量校正，并具备完善的方向闭锁和连锁功能。2.5.1 风/ 煤限制采用风量与燃料信号转换为统一工程量，可以方便地实现风/煤方向闭锁。2.5.2 风量指令采用 DEB 信号静态表达式：(P1/PT)Ps 作为风量指令，当 PT，与 PS，偏差大锅炉主控切手动(已设定手动工况 PS 跟踪 PT)或高加解列、单阀/多阀切换 P1 变化大，对风量指令进行 20s保持。当机组发生 RUNBACK，-用首级压力 Pl 作为风量指令，有利于系统稳定。2.6 汽包水
13、位控制本机组采用 3 台 50锅炉额定容量的电动调速给水泵。给水控制系统包括 3 台电泵与旁路给水阀，作为全程控制系统。机组在启动和低负荷(小于 30额定负荷)时，由 1 台电泵向锅炉供水。这时给水调节系统按单冲量方式工作。当锅炉给水量很小时，电泵运行在最低转速，用出口旁路阀调节给水量。当旁路开度达 90时，给水量转为电泵转速控制。当负荷大于 30，转为三冲量控制。正常运行时，2 台电泵按三冲量控制方式。不运行电泵处于后备抢水状态。2.6.1 备用泵抢水位功能任意 2 台电泵运行，1 台电泵运行中跳闸，备用电泵自启动成功，以最大速率增速，增速时间为 30S。勺管目标值为原跳闸电泵勺管位置，电泵
14、增速受增速时间和原电泵位置限制。如果是 MFT 引起电泵跳闸，备用电泵自启动，但不抢水位，水位由运行控制。2.6.2 给水泵偏置由于泵特性差异，从运行角度考虑必须增加 3 台电泵的偏置。为了便于运行操作，电泵偏置指示和指令指示为百分数。2.7 过热汽温控制系统过热汽温分二级控制，为串级控制方式，其主环和副环均为比例积分调节。2.7.1 过热汽温给定值为适应机组不同负荷和定压、滑压工况的要求，系统设计定值回路，机组负荷经函数 F(X1)，F(X2)产生汽温给定信号。中国电力（http:/）2.7.2 抗积分饱和功能由于汽温调节对象的惯性和延迟大，调节特性差，使主调容易发生积分饱和现象，从而使系统
15、动作迟缓，易发生振荡。为此，采用副调指令限值启动抗积分饱和功能。3 W 型锅炉与四角切圆燃烧锅炉自动控制的主要区别株洲电厂 3 号炉是湖南省首台正压直吹式双进双出钢球磨煤机、 “W“型火焰锅炉，与以前各电厂采用的中间储仓式制粉系统、四角切圆燃烧锅炉相比，其自动调节系统有较大的区别，主要体现在以下几个方面：a中间仓储式制粉系、四角切圆燃烧锅炉的燃料调节通过控制 20 台给粉机的转速来实现，l 台给粉机跳闸对汽压( 功率)的影响不是太大；双进双出钢球磨煤机、W 型火焰锅炉的燃料调节通过控制 4 台磨煤机的 8 个容量风挡板开度来实现，1 台给煤机或 1 台磨煤机跳闸对汽压(功率)的影响要大得多。但
16、 W 型炉在着火、稳燃、燃尽方面具有明显的优势，在制粉系统工作正常时，自动调节品质非常好，负荷、汽压、汽温、汽包水位等参数的曲线几乎是直线，在机组运行 5h 内参数的波动范围：负荷1 MW、汽压土 0.14MPa、汽温土 3.5、汽包水位10mm 。b双进双出钢球磨煤机的自动调节比中储式钢球磨要复杂一些。中储式钢球磨煤机的主要自动调节系统一般设计为 3 套：磨煤机出口温度、入口压力、磨煤机负荷。双进双出钢球磨煤机的自动调节系统主要有：磨煤机粉位控制、磨煤机负荷控制、磨煤机总风量控制、磨煤机出口温度控制，该种磨煤机对锅炉燃烧的影响更大、更直接。另外，该制粉系统为正压直吹式，因而增加了密封风机系统，有 2 台密封风机及密封管路。c株洲电厂 3 号机组配置 3 台电动给水泵，与其它电厂配置 2 台汽动给水泵、1 台电动给水泵比，其控制系统要简单得多，电泵凋节更迅速，自动调节品质更好，汽包水位通常可以控制在15mm 内，但厂用电率要高一些。4 结束语株洲电厂 3 号机组的自动控制系统采用上海新华控制公司的 XDPS-400 分散控制系统实现，控制方案合理，组态非常灵活，参数调整很方便，在 168h 试运行中实现了自动投入率 100，且调节品质良好，为机组的安全、经济运行作出了重要贡献。
