1000MW超超临界直流锅炉INFIT系统功能优化分析

1000MW超超临界直流锅炉INFIT系统功
能优化分析
摘要：在电力市场现货交易大环境下，电力市场竞争白热化，一方面要在市场高价时能够及时发出电量，取得高收益；另一方面又要争取调频辅助，赢得调频辅助补偿。

为保证以上两点，机组必须保证能够快速的响应AGC负荷曲线，但这样就会可能导致机组负荷频繁波动，造成机组主汽压力、主再汽温度等参数波动加大，运行稳定性变差，给安全运行带来很大隐患。

本次主要分析本单位1000MW机组INFIT系统在升降负荷过程中参与过、再热汽温调整的模式，产生的问题提，并提出提出优化建议。

关键词：1000MW机组协调控制INFIT系统汽温调整
一、引言
某电厂1000MW机组协调控制采用以锅炉跟随为基础的协调控制方式，并设计了实时优化控制装置INFIT系统，取代机组原有DCS中的AGC控制系统、过热汽温控制系统和再热汽温控制系统、脱硝NOx浓度自动控制系统。

使得系统可在机组正常运行中实时修正与控制系统密切相关的各种特性参数（包括燃料热值、汽耗率、机组滑压曲线、制粉系统惯性时间等），提高调节品质。

[1]
虽然INFIT控制系统具备预测控制、神经网络等先进技术，但在电力市场现货交易大环境下，电力市场竞争白热化，一方面要在市场高价时能够及时发出电量，取得高收益；另一方面又要争取调频辅助，赢得调频辅助补偿。

为保证以上两点，机组必须保证能够快速的响应AGC负荷曲线，但这样就会可能导致机组负荷频繁波动，造成机组主汽压力、主再汽温度等参数波动加大，机组经济水平下降，运行稳定性变差，给安全运行带来很大隐患。

同时由于近几年煤炭市场行情波动，燃用煤种经常更换，正常运行时入炉煤平均热值波动大，静态稳定工况下水煤比变化较大。

INFIT系统实时修正功能无法满足正常运行需求，时常导致水煤比失调，过、再热汽温超温或低温、受热面壁温超限、主汽压力偏差大等情况，也给安全运行带来很大隐患。

本文主要讨论的是当前INFIT系统对协调方式的影响以及过、再热汽温的调节模式，并分析存在的问题，提出可行的优化建议。

二、当前INFIT CCS模式下的调整模式
（一）INFIT系统投入下过热汽温的调节模式
在原有的协调控制方式中水煤比控制汽水分离器出口过热度，锅炉主控 BID 指令控制主汽压力，机主控调负荷的基础上，INFIT系统投入后，会跟踪汽水分离器出口温度、主汽温度以及过热减温水总量，根据实际值偏离目标值多少和升降速率来调整给煤量与给水量。

三级过热减温水在自动方式下，根据下一级过热器出口蒸汽温度自动调节开度。

（二）INFIT系统投入下再热汽温的调节模式
当再热烟气挡板及再热减温水调节阀同时投入自动的情况下，在满足同一侧过热烟气挡板与再热烟气挡板开度之和大于110%的前提下，再热烟气挡板作为主调节，跟踪再热蒸汽温度和实际负荷指令。

根据再热蒸汽温度和实际负荷指令实际值偏离目标值多少和升降速率来调节再热烟气挡板开度，同侧过热烟气挡板依照“过热烟气挡板开度=120-再热烟气挡板开度”进行调节，若再热烟气挡板开度已关至20%以下，但再热汽温仍较设定值偏高，再热减温水调阀自动开启参与调节。

当再热减温水调节阀投入自动，再热烟气挡板手动的情况下，再热减温水调节阀跟随再热蒸汽温度及其变化率。

由于当前负荷波动增大，连续升降500MW甚至600MW工况也成为常态，再热
挡板投入自动情况下的调节滞后严重，已无法满足要求。

所以当前情况下多采用
手动调节烟气挡板、自动再热减温水调阀模式来调节再热汽温。

三、当前INFIT CCS模式存在的问题
（一）协调控制缺少煤种热值修正控制
正常INFIT模式下，可以自动根据当前燃煤量及实发功率对煤种热值进行修正，改变升降负荷过程中煤量的超调量，以保证升降负荷过程中分离器出口温度、过热汽温、汽压稳定，与目标值偏差在控制范围内。

但今时不同往日，近几年煤
炭市场行情波动，燃用煤种经常更换，入炉煤热值时常发生大幅波动波动，导致INFIT系统自动修正不及时，相同负荷波动下，燃料量超调量相同，但实际入炉
煤热值变化巨大，导致汽温超温或低温，壁温超温等异常。

目前问题在于煤种热值进行修正无法进行手动干预，只能在升降负荷过程中
根据实际水煤比变化情况，在制粉方式不变的情况下手动变更分离器出口温度设
定值或调节给水主控偏置来稳定水煤比，以保持过热汽温稳定。

（二）再热烟气挡板调节滞后，缺少合适的跟踪手段
因为再热器换热主要为对流换热，煤量、风量对其影响较为明显，但煤量受
到协调控制，也就是分离器出口温度、主蒸汽压力、汽温、减温水等因素控制；
而总风量是负荷和氧量的函数。

所以导致影响再热汽温最重要的两个因素煤量和
风量基本不受再热汽温控制器调节。

只能通过调节烟气挡板、摆动燃烧执行机构、二次风配风、再热减温水来控制其变化。

其中再热烟气挡板开度大小起到的作用
更大，但由于烟气挡板安装在尾部烟道，直接影响的是低温再热器，只能是先让
低温再热器换热变强（或变弱），提高（或降低）低温再热器出口汽温，进一步
使得高温再热器出口汽温升高（或降低）。

同时由于受到烟气量及烟温影响，烟
速大小、烟温高低直接影响烟气挡板调节效率。

高负荷（80%负荷以上）总烟气
量大、烟温高时，再热烟气挡板变化20%开度，再热汽温大约在2-3分钟后发生
明显变化；而低负荷（55%负荷以下）总烟气量小、烟温低时，再热烟气挡板同
样变化20%开度，再热汽温大约在4-6分钟后发生明显变化。

再加上从低温再热
器到高温再热器中间滞后约1-2分钟，整个再热汽温变化需要约4-8分钟。

正如前文提到那样，由于当前负荷波动增大，再热挡板投入自动情况下根据
再热汽温的调节滞后严重，已无法满足要求。

所以当前情况下多采用手动调节烟
气挡板、自动再热减温水调阀模式来调节再热汽温。

（三）过热减温水调节逻辑简单，易造成水煤比摆动
在INFIT CCS模式下燃料指令和给水指令均与负荷指令、过热汽温及其变化率、主蒸汽压力设定值及其偏差、过热减温水量均成函数关系。

导致在升降负荷
后或者一次调频后，当负荷指令稳定时，但过热汽温、过热减温水量仍不稳定期
间仍会发生水煤比摆动，反复波动，机组运行稳定性下降的情况。

发生此现象的
主要原因是，当升降负荷或一次调频后，机组处于不稳定工况，正常煤量及水量
应逐渐趋于平衡，汽温、汽压趋于稳定。

但如果此时过热减温水量较多，过热汽
温较高，INFIT方式下回自动降低给煤量，增加给水量。

但由于燃料减少到过热
汽温变化的滞后性，且过热减温水调阀开度仅为下一级过热器出口汽温的函数。

待过热汽温开始下降时，过热减温水量才会开始减少，待过热汽温降至较低时，
过热减温水量也已经减至较少。

此时INFIT方式下，会增加给煤量，减少给水量，引起下一波过热汽温上涨，减温水量上涨。

如此反复，导致负荷指令稳定情况下，机组运行稳定性被破坏，发生水煤比失调，反复波动。

四、INFIT系统的优化建议
（一）增加煤种热值修正调节控制端
建议INFIT将煤种热值修正数值显示，可以通过INFIT自动调节情况，手动
增加或减少煤种热值修正偏置，以满足机组对燃用不同煤种的适应性。

同时此调
节控制端也是控制煤量热值变化速率的有效控制端，可以满足精细调整需求。

（二）再热汽温控制器中的再热烟气挡板控制逻辑改为控制低温再热器出口
温度
再热烟气挡板主要调节的就是低再出口温度。

在煤种变化不大，各工况稳定
的情况下，低再出口温度与机组负荷基本成一个稳定的函数关系。

运行人员完全
可以通过调节低再出口温度偏差值来调节再热烟气挡板开度，从而进一步调节再
热汽温。

这样还能保证负荷稳定情况下，及时燃料热值有波动，也可以通过稳定
低再出口温度，挡板自动变化，进而维持再热汽温稳定。

减少再热减温水用量。

（三）过热减温水调节阀控制增加水煤比控制预调节
针对负荷稳定工况下发生水煤比反复波动情况的主要原因在于，过热减温水
调节阀调节较为滞后，只能在汽温变化后调节减温水流量，若过热减温水调节阀
控制增加水煤比控制预调节，根据实际水煤比降低（或增加）变化趋势提前增加（或减少）减温水量，将大大加快减温水调节的提前量，有助于机组运行稳定性。

当然此时也应考虑到发生堵磨、给煤机频率故障或其他制粉系统故障情况引
起的虚假的水煤比变化。

提前做好事故预想。

参考文献
[1]肖峰，谢德勇，董文强.1000MW机组集控主设备运行规程.Q/CDT-ICZPC10303006-2022.
[2]郑卫东，柳卫荣先进AGC及汽温控制系统在1000MW超超临界机组的应用浙江电力2013年第8期33-34。