沙角C电厂#2锅炉氧量补偿控制策略的改进

白福常

(1.武汉大学，湖北 武汉 430072;2.沙角C电厂，广东 东莞 523936)

1 控制策略改进原因

沙角C电厂#2锅炉是美国ABB－CE公司设计制造的亚临界、一次再热、单汽包、控制循环、单炉膛、Π形露天布置、四角双切圆燃烧、固态排渣煤粉炉，与660 MW汽轮发电机组配套，自1996年开始投入商业运行。

在锅炉实际运行中发现，原设计的送风机动叶调节系统中氧量补偿部分不能很好地适应负荷及煤种的变化，比实际值要高，造成风机负荷加重，炉膛热量损失严重。经研究决定，在沙角C电厂#2锅炉氧量补偿系统增加自适应控制策略。

2 主要控制策略

锅炉原氧量控制策略为:氧量设定值既可以在CASC(串级)方式下按给定数值(见表1)进行控制，也可以手动设定，设定下限为2.0%;实际氧量值为两侧氧量中值的平均值。

2.1 修改后的控制策略

图1为修改后的控制策略。在CASC方式下，对原氧量设定值的计算逻辑进行细化，增加某些特定运行条件下的氧量补偿，使氧量设定值适应不同煤种和不同的运行状况。

氧量设定值既可以CASC方式设定，也可以手动方式设定;氧量设定值下限为2.5%。

图1 修正后的锅炉氧量控制策略

2.1.1 结焦煤种补偿逻辑

对于易结焦煤种，采用“空气预热器进口烟温平均值”作为判别参数，其补偿逻辑的设计原则是:在一定负荷条件下，当“空气预热器进口烟温平均值”大于一定值或“10 min前、后的空气预热器进口烟温差值”大于一定值时，即认为锅炉燃用的是易结焦煤种，需要进行氧量补偿。

氧量补偿逻辑如下:

(1)实时计算烟温差值。

t时刻的烟温平均值=t时刻的空气预热器进口烟温各测点平均值(剔除坏点和不稳定点)，

烟温差值=t时刻的烟温平均值－(t－10 min)时刻的烟温平均值。

(2)烟温差值 ＜0.5℃且 t时刻的烟温平均值≤375℃，输出0。

(3)烟温差值 ＜0.5℃且 t时刻的烟温平均值＞375℃，输出+0.2%。

(4)0.5℃≤烟温差值＜0.8℃且t时刻的烟温平均值 ≤375℃，输出+0.2%。

(5)0.5℃≤烟温差值＜0.8℃且t时刻的烟温平均值＞375℃，输出+0.4%。

(6)烟温差值≥0.8℃且 t时刻的烟温平均值≤375℃，输出+0.4%。

(7)烟温差值≥0.8℃且 t时刻的烟温平均值＞375℃，输出+0.6%。

(8)该逻辑起作用的条件为:负荷＞500 MW且10 min前、后负荷差值＜20 MW。

2.1.2 磨煤机组合的氧量补偿逻辑

C，D，E，F磨煤机开启，B磨煤机停止，输出 +0.1%;B，C，D，E，F 磨煤机开启，输出 +0.2%;其他磨煤机组合，输出0。

2.1.3 锅炉升、降负荷补偿逻辑

有升、降负荷指令，输出 +0.5%;无升、降负荷指令，输出0。

2.1.4 补偿值逻辑

补偿值逻辑:取结焦煤种补偿、磨煤机组合的氧量补偿、锅炉升降负荷补偿3个输出值的最大值。

2.1.5 氧量设定值逻辑

CASC方式时，为基本氧量值+补偿值;退出CASC方式时，手动设置氧量，氧量设定范围为2.5% ～6.5%。

2.2 实测氧量修正

对实测氧量进行修正，增加实测氧量的修正逻辑，使实测氧量反映实际氧量。

实测氧量修正的实施方案如图2所示，在原逻辑(取每侧氧量测点的中值，然后对两侧氧量中值取平均)的基础上，增加氧量修正值F(x)

式中:x为修正前的氧量平均值，%。修正后的氧量作为实测氧量。

图2 实测氧量修正逻辑

2.3 FF辅助风控制逻辑修改

FF辅助风原逻辑为:F磨煤机停运时，FF辅助风全关;F磨煤机运行时，FF辅助风纳入炉膛风箱差压控制。

现修改为:F磨煤机停运或运行时，FF辅助风均纳入炉膛风箱差压控制。

2.4 燃尽风门开度控制逻辑修改

当#2锅炉实施经济氧量运行时，锅炉的总风量将在目前基础上下降7%～8%，在燃尽风门自动的条件下，燃尽风门开度也随之关小约10%，从而影响NOx排放质量浓度的降低。为此，对燃尽风门开度控制曲线进行适当的修正，见表2。

表2 #2锅炉燃尽风门开度修正前、后数值对比 %

3 结束语

目前，在很多电站锅炉氧量设定只是负荷的简单函数，当机组调峰运行或运行工况发生较大变化时，氧量设定值没有考虑锅炉燃烧状况、煤种变化对氧量需求的变化，按常规氧量控制会造成锅炉的各项主要热损失增加以及送、引风机运行经济性下降，甚至使燃烧过程严重恶化、供电煤耗率明显增加。因此，当机组运行工况、煤种发生变化时，需要对最佳烟气含氧量设定值进行修改，由运行人员根据经验对氧量设定值进行修正的方法有很大的随意性，很难保证锅炉在最佳经济状态下运行。

本文介绍的修正方案可使锅炉在不同负荷和运行工况下既能保证燃料的充分燃烧，又能使燃烧过程中各项热损失及送、引风机消耗的厂用电减少，实现对电站燃煤锅炉燃烧过程的优化控制，提高锅炉运行经济性，有效降低锅炉的污染物排放，取得了很好的环保效益。

该方案在机组升、降负荷时可有效防止壁温超温，在燃用易结渣煤种时降低烟气温度和结渣速率等方面具有一定的作用，适应了煤种和某些运行工况的变化，具有自适应功能，目前已推广应用到沙角C电厂的另外2台机组。

在机组投入AGC运行时，AGC对机组负荷的调节有时过于频繁且幅度小，导致升、降负荷的氧量补偿值也动作频繁，这在实际运行中是不必要的。因此，需要对该补偿逻辑进行修改，在逻辑中增加升、降负荷幅度的判断，只有在机组升、降负荷超过一定幅度时，才需要对经济氧量进行补偿。