火电厂二次风自动控制策略的研究与应用

火电厂二次风自动控制策略的研究与应用

根据二次风门开度与锅炉蒸发量的相对关系，对模型进行研究和仿真试验，现场试运行，逐步优化模型参数，实现机组自动调节二次风门的开度，有效的控制和减少NOx、锅炉结焦、飞灰可燃物等综合指标，达到节能减排，提高机组运行稳定性的目的。

标签：顺序控制；仿真；逻辑优化；节能减排

火电厂锅炉燃烧调整的目的是保证燃烧的稳定性，提高燃烧的经济性，降低氮氧化物生成量。锅炉炉膛热负荷均匀，减少热力偏差。由于马头热电分公司锅炉燃烧调整操作频繁，使得运行人员的工作强度增加，并且调整缺乏整体的依据指导。尤其是低氮燃烧器改造后的低氧方式燃烧的需要，运行人员手动调节二次风門的开度相对滞后，一、二次风配合失当，造成锅炉结焦严重、飞灰可燃物等综合指标超标，入口NOx偏高。

马头热电分公司9、10号炉均发生冷灰斗严重棚焦现象，期间公司在采取调整配煤，分散炉膛热负荷，固定燃烧调整方式等措施后使目前冷灰斗掉焦情况处于可控状态。经过持续的运行调整、数据收集、历史曲线的分析，在当前煤质条件下兼顾NOx、锅炉结焦、飞灰可燃物等综合指标的调整经验，实现了构建二次风门自动控制的模型。

通过二次风门开度与锅炉蒸发量的相对关系，对模型进行研究和实践，并进行仿真试验，最终移植到现场控制，进行试运行，跟踪和采集现场数据，逐步优化模型参数，实现机组通过自动控制，自动调节二次风门的开度，有效的控制和减少NOx、锅炉结焦、飞灰可燃物等综合指标，达到节能减排，提高机组运行稳定性的目的。

1 二次风自动控制策略

1.1 确定控制的方法

①蒸汽流量在一定的范围内，对应每层二次风门一个开度，CCS投入情况下，当蒸汽流量首次高于或低于各段蒸发量分界点时开始进行调整，调整完成后，如蒸发量依然在分界点的±15t/h范围内波动，则控制指令将不再作调整。出分界点±15t/h范围后，控制指令按照对应的蒸汽流量范围内的开度给出每层二次风门开度指令；②升降负荷引起蒸汽流量发生变化时，控制指令将从最下层风门开始调整，每层动作（开启或关闭）间隔5秒，当指令开始按顺序依次从最下层到最上层开启或关闭二次风门的动作的过程中，二次风门只朝向一个方向动作，待全部顺序控制动作完成时，再重新计算下次动作的二次风门开度指令；③C、E层给粉机切除后，联关对应切除的给粉机下二次风门至5%后，运行人员可手动对二次风门进行调整。其它层给粉机停运后，切除对应的二次风门自动，运行人员可手动调整二次风门的开度；④首次二次风门自动投入时，依次从最下层到最上

层投入自动的二次风门，再按照投入时刻的蒸汽流量所对应的开度指令循环动作一次。

1.2 为保证自动的可靠性，设置切除和投入自动的条件

①层操自动切除条件：运行人员手动切除；实时值与目标值偏差大于15%；MFT、RB动作；非CCS控制方式；点击切除二次风门总自动按钮；②投入层操自动的条件：未存在切除自动的条件；每层有一个风门投入自动控制，可投入该层的层操自动；③二次风门总自动切除条件：每层层操自动均为手动控制；运行人员手动切除；④二次风门总自动投入条件：所有层操投入自动，将自动投入总的二次风门自动，投入后，只要保留一层层操自动，二次风门总自动不会切除。

2 控制逻辑优化

2.1 寻找不同负荷段下二次风门的最佳开度

通过试验和数据的收集，寻找出不同负荷段二次风门的最佳开度，该方式由于不同负荷下，二次风门开度对NOx、锅炉结焦、飞灰可燃物等锅炉综合指标影响不同，可能对每层二次风门的开度要求有所不同。将二次风门指令选择逻辑进行优化，针对二次风门间隔5秒动作及首次二次风门自动投入联动逻辑完善。300MW机组根据实际工况提出的开度变化，AB层在每个蒸汽流量区间段对应的风门开度均不同，故采用AB层作为触发间隔5秒顺序开始二次风门的判断条件。

2.2 实现在DCS中动态阀点寻优的在线计算

因锅炉的NOx、结焦、飞灰可燃物等锅炉综合指标在不同负荷时有所不同，所对应的每个负荷段的每层二次风门最佳的开度也不同，通过实现动态计算，并转化为最优的二次风门开度。

2.3 合理优化二次风门临界点死区的选择

因不同负荷段所对应的二次风门开度不同，为防止因负荷的变化导致过临界点时二次风门频繁调节，对执行机构损害较大，针对此问题，设计出首次过临界点时二次风门开度指令才变化，当控制指令还在死区内时返回时进入死区过临界点不动作的控制逻辑。

逐步完成优化蒸汽流量在死区外判断逻辑；优化上升首次进入死区判断逻辑判断逻辑和优化下降首次进入死区判断逻辑判断逻辑。

3 结束语

通过试验、研究实现了300MW机组二次风门自动，降低了运行人员操作错误的风险，提高了二次风门根据不同负荷调整时的及时性，同时也解决了因变负

荷时风煤比不匹配，造成锅炉结焦严重、飞灰可燃物等综合指标超标的问题，效果显著。我公司9、10号机组进行了试验和应用，可在同行业进行推广。有利于锅炉系统的燃烧，减小了NOx的产生，以及燃烧不充分造成的锅炉结焦问题，有效的保证了发电机组的安全稳定运行，为社会稳定供电、供热期时保供热保民生时的稳定供热。

徐小刚（1980- ），男，湖北鄂州人，本科，高级工程师，主要从事热工自动化控制技术管理工作。