600MW发电机组磨煤机进口风量调整及一次风压控制优化

蒲海斌

广东红海湾发电有限公司  广东汕尾  516600

摘要：汕尾电厂为获得精确的磨煤机进口一次风量测量数据，对1号炉各台磨煤机进口一次风量进行标定。再在磨煤机监视画面中引入风煤比参数，便于运行人员实时监视磨煤机风量与煤量关系，从而调整出磨煤机进口风量在最佳状态。对一次风压控制方式进行优化，保证在机组负荷指令波动时，制粉系统出力稳定，快速响应机组负荷，维持机组安全稳定运行。

关键词：风量标定，风煤比，控制方式，安全

引言：随着电网对火电机组调峰调频速度及精度的要求不断提高，这就对火电机组调节性能的要求也越来越高。机组负荷指令频繁波动，直吹式制粉系统风煤的调整直接影响到机组的负荷响应速度。如何使制粉系统运行在最佳状态，既满足负荷指令要求，又保证机组安全稳定运行，是火电机组控制系统研究的重点工作。

1、机组概况：1号机组为国产600MW超临界压力燃煤发电机组，锅炉主设备由东方锅炉厂制造，制粉系统为正压冷一次风机直吹式。由2台一次风机提供制粉系统的一次风，分冷风和热风，经空气预热器加热后的为热一次风，未加热的为压力冷一次风。通过磨煤机入口热一次风调节风门和冷一次风调节风门调节热风和冷风的混合比例，获得所需要的制粉一次风温度和流量。磨煤机入口风管道上装设有风量测量装置，用来测量一次风量以便于风煤比调节。磨煤机制粉后由送粉管道，分别送进6个煤粉燃烧器燃烧。

表1 锅炉的主要设计参数

项目	单位	MCR工况	BRL工况
过热蒸汽最大连续蒸发量	t/h	1950.2	1857.3
过热蒸汽出口压力	MPa	25.5	25.4
过热蒸汽温度	℃	571	571
再热蒸汽流量	t/h	1590.3	1510.5
再热器进口/出口蒸汽压力	MPa	4.92/4.73	4.67/4.50
再热器进口/出口蒸汽温度	℃	327/569	321.5/569
给水温度	℃	290.3	286.7
省煤器入口压力	MPa	28.87	27.88
热一次风温度	℃	332	330
热二次风温度	℃	341	338
炉膛出口过量空气系数		1.14	1.14
排烟温度(修正后)	℃	123	121
环境温度	℃	21.4	21.4
锅炉计算效率	%	93.91	93.98
锅炉保证热效率（20℃进风）	%	93.55

2、磨煤机进口一次风量标定。

精确的磨煤机进口一次风量测量是整个锅炉燃烧精确调整与控制的基础，因此必须对所有磨煤机进口的一次风量进行标定。通过测量实际值和现场表盘值做比值，得出修正系数。标定方式为在磨煤机停运时只通入冷一次，然后测量磨出口6根粉管中的风速来计算磨煤机进口一次风量。每台磨分别在高、中、低三个风段标定风量系数。

磨煤机进口一次风量标定，采用靠背管对磨出口粉管中的风量进行测试和计算，根据计算结果对磨进口一次风量进行标定计算，风量系数及系数偏差的计算公式如下：

                                                         

                                                     

式中：

Y——风量系数；

Qs——实测风量，t/h；

Qb——表盘风量，t/h；

RSD——系数偏差，%；

——单个工况的系数；

——平均系数。

风量标定结果见表2。

表2  1号炉磨煤机进口一次风量标定试验结果

磨煤机	工况	标定风量（t/h）			风量系数
		工况说明	表盘风量	实测风量	实测/表盘	平均系数	系数偏差
A磨	PAT-A1	小风量	60.8	70.0	1.107	1.099	0.73
	PAT-A2	中风量	71.1	80.9	1.093		-0.49
	PAT-A3	大风量	81.9	93.4	1.096		-0.24
B磨	PAT-B1	小风量	64.8	71.2	1.056	1.064	-0.68
	PAT-B2	中风量	74.7	82.2	1.058		-0.55
	PAT-B3	大风量	82.1	91.9	1.077		1.23
C磨	PAT-C1	小风量	52.3	54.9	1.010	1.014	-0.41
	PAT-C2	中风量	61.2	63.6	1.000		-1.44
	PAT-C3	大风量	72.3	77.7	1.033		1.85
D磨	PAT-D1	小风量	67.8	88.1	1.249	1.247	0.17
	PAT-D2	中风量	72.4	93.8	1.246		-0.12
	PAT-D3	大风量	79.5	103.1	1.247		-0.05
E磨	PAT-E1	小风量	63.2	76.3	1.160	1.159	0.16
	PAT-E2	中风量	70.5	85.8	1.170		1.00
	PAT-E3	大风量	80.7	96.1	1.145		-1.17
F磨	PAT-F1	小风量	60.8	60.8	0.962	0.979	-1.75
	PAT-F2	中风量	71.2	72.3	0.977		-0.19
	PAT-F3	大风量	83.1	86.2	0.998		1.94

根据六台磨的标定结果，A、B、D、E磨的实测风量较表盘风量偏大，C、F磨实测风量与表盘风量接近，A磨、B磨、C磨、D磨、E磨和F磨的风量系数分别为1.099、1.064、1.014、1.247、1.159和0.979。

从风量系数的相对偏差上看，六台磨在3个不同风量下的风量系数相对偏差都在3%以内，风量系数的线性良好。

结合试验情况，按照一下表3给出的风量修正系数对测量的一次风量值进行修正，使参与调节的一次风量值真实、准确，从而有效提高一次风量调节的精确性。

表3  1号锅炉磨煤机入口一次风量修正系数

磨煤机号	A	B	C	D	E	F
一次风量修正系数	1.099	1.064	1.014	1.247	1.159	0.979

注：系数修正时，直接在原系数的基础上乘以此次试验的修正系数即得到最终的修正系数。

3、风煤比参数设置

为了提高磨煤机运行的稳定性及高效性，在DCS系统磨煤机操作画面增设风煤比测点，风煤比即磨煤机进口一次风量除以给煤机给煤率，其计算公式如下：

γ=Q/n

γ——风煤比；Q——磨煤机进口一次风量；n——给煤机给煤率

风煤比主要体现在以下两个方面：

其一、携带足够量的煤粉进入炉膛。它对燃料燃烧的安全和稳定性均有非常大的影响，包括煤粉的细度、磨煤机的电耗、排石子煤量等。不同煤质需配备不同的风煤比，比如高灰份的煤质，要求较大的风量，才能保证携粉量；不同的负荷段，炉膛内燃烧工况不一样，为了更好的让煤粉进行充分燃烧，对磨煤机的风煤比要求也不一样。

其二、煤粉进入炉膛完全燃烧，保证较高的锅炉效率。锅炉燃烧的调整还可从烟气含氧量等来判断风煤比设置是否合理。

综上所述，风煤比的确认应综合考虑煤种、磨煤机特性、制粉系统安全性、煤粉在炉内充分燃烧情况等等。过高或者过低的风煤比均不利于制粉系统及锅炉的安全稳定运行，当风煤比过小时，一次风输送及预热煤粉的能力减弱，造成煤粉在磨煤机内部堆积，从而导致堵磨事件，影响制粉系统安全运行；当风煤比过大时，大风量使得输送煤粉的风速较高，炉内煤粉着火推迟，可能导致燃烧不稳定，影响锅炉安全。

通过试验对风煤比优化调整。优化前运行人员需要根据自己的判断对各台磨的一次风量设置偏置，并频繁地对一次风量偏置进行调整，一次风量与磨煤机出力匹配度差，不利于制粉系统高效运行。针对1号炉目前燃用的两种常用煤种（印尼煤和国内烟煤），选取典型A磨煤机进行不同煤种的风煤比特性试验，其试验结果可推广至其他磨煤机。

试验结果，燃用印尼煤和烟煤时，A磨煤机在常用磨出力下的一次风煤比均有一定的优化空间。因此，根据试验情况，给出风煤比优化控制函数曲线（表4）。

表4风煤比优化控制函数曲线

给煤率	t/h	0	35	40	45	50	55	60
一次风量	t/h	70	75	80	83	86	90	92

与原一次风煤比控制函数曲线相比，优化后一次风煤比控制函数对自变量进行了更为精细化的设置，减少了运行人员手动对一次风量的偏置调整。

同时为了在运行中能及时发现风煤比是否严重偏离设计值，在DCS系统对风煤比设置合适的报警值，目前1号炉各磨煤机风粉比的报警值定为大于2.3或小于1.3报警，为运行人员提供良好的监测手段，对磨煤机运行中出现的异常工况做出判断，提前干预，有利于制粉系统的长期、安全、稳定、经济地运行。            

4、一次风压控制优化

为满足当前火力发电机组深度调峰调频的功能需求，全面提升机组及各辅机自动调节水平，对1号机组控制逻辑进行优化，其中一部分便是一次风压控制优化。原一次风压设定曲线是与机组负荷指令正相关的函数，该方式下一次风压与磨煤机匹配度不佳，主要表现在中低负荷时，运行的磨煤机出力比较大甚至达到额定出力，而此时一次风压仍未达到理想值，就会导致煤粉输送不及时，从而积压在磨煤机内发生堵磨事件。在运行调节中不仅造成运行人员干预较为频繁，还会增加锅炉燃料量的滞后性，在锅炉负荷变化时沿程蒸汽温度、压力波动较大，调节性能不能满足运行工况要求。

对一次风压控制进行优化，考虑到不同负荷段磨煤机运行台数及出力不同，以及根据各台磨煤机特性，机组运行中，运行人员调节各给煤机所带的给煤量不是完全相同。因此将一次风压力自动调节由跟踪机组负荷优化为跟踪六台给煤机中的最大给煤率。具体实施为通过比较模块，判断出六台给煤率的最大值，通过给定的给煤率与一次风压的函数关系，输出风压设定值，再经过PID运算给出一次风机动叶的指令，从而调节一次风母管压力，如下图逻辑框图所示：

该调节方式下一次风压设定值跟踪运行中给煤机的最大给煤率，即运行中给煤机的最大给煤率越大，一次风压设定值越高，因此在机组（尤其是中低负荷段）升负荷过程中给煤率超调甚至达额定出力时，一次风压明显提高，从而保证不同出力下的磨煤机的煤粉都能及时输送至锅炉燃烧发热。目前调节系统运行稳定，在调度负荷指令频繁波动情况下，机组负荷跟良好，锅炉沿程汽温汽压平稳。

结语

精确的磨煤机进口一次风量测量是整个锅炉燃烧精确调整与控制的基础，通过试验测量获取一次风量的修正系数，得到更加准确的一次风量参数，有利于热风调门精确的调节磨煤机风量。引入风煤比参数，作为运行人员调整磨煤机风量与煤量的参考值，更有利于磨煤机一次风量的精细化调整。对一次风压控制进行优化，满足各种工况下磨煤机煤粉出力要求，提升机组性能。事实证明，通过一系列的调整优化，提高了机组AGC负荷响应速度，更有利于机组安全稳定运行。

参考文献

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[3]王锋，林艺展．600 MW 超临界机组制粉系统自启停功能设计与应用[J].华电技术，2014（09）

[4]隋培庆，锅炉经济运行的分析与措施[J].中小企业管理与科技，2014（09）