火电厂提升AGC速率经济运行优化措施分析

胡 恒

（国家能源集团黄金埠发电有限公司，江西上饶335101）

0 引言

国家能源集团黄金埠发电有限公司建设有2台650 MW发电机组，#1机组于2007年3月投产，#2机组于2007年7月投产，配置由上海锅炉厂生产的SG1913/25.40-M966型燃煤锅炉。该锅炉为超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊П型结构、露天布置。锅炉采用直吹式MPS制粉系统，温风送粉。汽轮机为上海汽轮机厂生产的N650-24.2/566/566型三缸四排汽中间再热凝汽式汽轮机。机组的控制系统由分散控制系统（DCS）和公用系统构成，均采用西屋OVATION控制公司分散控制系统。

在江西电网两个细则考核要求以及推进电力现货辅助服务形势下，机组AGC响应率需要大于1%（即单机响应速度超6.5 MW/min）。黄金埠公司负荷精度控制性能较差，无法满足AGC方式下的长期稳定运行。通过对机组主汽压力、主再汽温和机组AGC性能相关控制回路及其他主要模拟量控制系统进行优化、反复动态试验，目前机组负荷响应已能满足电网AGC速度需求。

1 影响AGC控制精度的客观原因

1.1 主汽压力波动大

稳定负荷时，主汽压力存在明显的振荡，波动幅度达0.2～0.5 MPa；变负荷时，主汽压力偏差可达1.0～1.5 MPa，明显超过了正常的波动范围，控制系统稳定性差。快速响应加减负荷时，甚至出现机组退协调，AGC被迫退出的状况。

1.2 水煤比设计不合理，主再汽温波动大，机组经济性、安全性挑战

机组水煤比控制选择的屏过出口温度控制点，易造成协调控制与过热器减温水控制的耦合，使水煤比控制严重失真，造成主、再热汽温动辄20～30 ℃的波动。机组运行参数的变化严重地影响到机组的经济指标，使机组运行成本增加。同时参数波动也使机组的安全性能降低。若汽轮机主汽温度变化过大，将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件疲劳，还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组的安全运行。过热汽温度过高，会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快，缩短使用寿命。

1.3 控制系统无法适应煤种变化

入炉煤种及热值由于种种原因，偏离设计煤种，并且不能维持稳定。低价低灰熔点煤掺烧以来，锅炉受热面容易结焦，产生烟温偏差的基础性问题。

1.4 一次风控制系统存在设计缺陷

磨煤机一次风控制主要依靠进口热风门调节，风门节流损失大，明显增加一次风机电耗，且由于磨煤机部分一次风量测量测点失真，热风门存在明显的调节振荡，影响整体锅炉燃烧的稳定性。自动投入率低，响应磨组出力跟进的时效。

1.5 磨煤机等设备可靠性因素

给煤机卡跳以及落煤管堵煤，造成磨组隔层，频次过高，磨煤机频繁启停，导致参数不稳。加载油系统控制逻辑缺陷，不能很好地执行变加载。

1.6 一次调频回路设计不合理

调频期间频繁闭锁汽机主控指令，给机组响应AGC控制带来不利影响。

2 分析构建优化方向

2.1 制粉系统冷/热风门控制性能、液压加载系统以及一次风压控制回路优化

冷风控温度，热风控风量。而风量往往测不准，通过加入粉管风速对热风门的修正作用，磨煤机的加载力控制曲线优化，使对应煤量下的加载力变化更加敏感。试验单台磨组随给煤量变化，自动调节其出口动态分离器频率，使煤粉细度变化符合要求的同时，提升磨组制粉响应速度。提升一次风压跟随总煤量斜率，重新描定总煤量—风量曲线，使最佳过量空气有效紧跟负荷变化。

2.2 汽机主控回路优化

增加机组负荷和调门线性回路，将汽机调门响应目标负荷对应调门的开度前馈量增大，使汽机响应负荷目标能力增强。

2.3 一次调频控制回路优化

将对标频率由50 Hz改为“网频”信号，实现同源调节。采用“快进缓退”策略，避免汽机高调反向调节。

2.4 主汽压控制回路、给煤量控制回路、给水量控制回路、中间点温度控制回路优化

锅炉的蒸发量不仅决定于燃料量，也决定于给水流量。当给水量和燃烧率的比例改变时，直流锅炉各个受热面的分界点也会发生变化，从而导致汽温发生剧烈波动。机组响应负荷速率增大，迫使汽机调门响应负荷能力增强，考虑锅炉蓄热能力，合理给出给煤量需求输出。给水跟随总煤量找到合适延时，使水煤比动态波动，中间点及主再汽温达到相对稳定。

2.5 自动给出AGC指令偏置

让升负荷通道中的指令略大于AGC目标，实现超发电量，又不被调度考核。在低负荷深调及高负荷顶峰区间，适当降低响应速度，腰荷区间增大爬坡速度。

3 各模块系统优化实施

通过改善机组的机、炉协调性，同时增强协调控制策略的自适应控制能力实现优化。

3.1 制粉相关系统调试

每台磨组风管平均风速降低/增大时，自动开大/减小热风门开度，保证每台磨组的输粉能力平稳。升/降负荷时，自动开大/减小热风门开度，保证磨组通风能力和干燥出力，维持磨出口风温在合理区间的同时，保证磨组风煤比处于合适的调节区间。

在升/降负荷过程中，提高/降低一次风压力，提高经济性。整定一次风机动叶控制回路调节参数，保证一次风压与一次风压设定的快速跟随性。

送风控制按“加煤先加风，减风先减煤”控制思路，保证变负荷燃料量有足够的燃料风，维持动态风煤比的稳定。氧量校正应根据变负荷状态和超温预警状态实时调整，首先要保证机组具有足够的燃料风且削弱机组超温风险。机组的送风量应根据机组氧量实时校正，以保证机组运行的经济性，同时减少NOx的生成。

表1 优化后的AGC响应速率排名

3.2 给水和中间点温度控制调试

水的变化速率和时延小于煤量的变化时延。为保证水、煤配比同步，在煤量指令变化后，给定多级滤波使水量指令缓变，保证给水和给煤同步。

除基础水量指令外，另添加一个给水流量补偿器，即根据分离器出口温度的变化，额外增加一个调节器。当分离器出口温度升高/降低时，增加/减小水量，维持分离器出口的过热状态不要变化过大，避免转湿态或者超温。

3.3 锅炉两级过热器出口温度控制调试

对温度的变化趋势进行预测。根据锅炉不同的燃烧配风方式和燃烧调整方式统计其汽温变化规律，根据呈现的相应规律，构建减温水指令前馈，以保证在锅炉燃烧状态发生变化时，主、再热汽温不发生较大的偏移。

4 优化效果

经过优化调试后，机组主蒸汽压力、主蒸汽温度、送风控制、一次风控制和引风控制水平得到了较大提升，单机AGC控制性能也得到了一定程度的提升，且机组一次调频能力得到了较大的增强，满足了电网的考核要求，为发电侧全面迎接电力现货市场及满足辅助服务需要奠定了良好的基础。优化后江西省内各电厂机组的AGC响应速率排名情况如表1所示。

5 结语

国家能源集团黄金埠电厂#1机组在协调控制、一次调频和机组运行方面存在不足，故采用DCS逻辑优化和智能外挂控制相结合的方式，对机组进行了全面优化，AGC响应速率及经济指标得到了显而易见的提升，运行人员劳动强度在一定程度上得到了缓解，但煤质不稳定以及堵煤等设备可靠性问题还有待解决。