锅炉风粉调平控制软件的应用

锅炉风粉调平控制软件的应用

李华威 ,何岩 ,苗洪飞 ,任斐斐 ,张冲 ,李美双 ,唐敏

     华能洛阳热电有限责任公司  河南洛阳 471000

摘要：针对目前锅炉燃烧安装有监测一次风煤粉管内测量煤粉量的仪表，在此基础上通过锅炉燃烧动态平衡控制软件找出对锅炉偏烧影响的机理，并进行纠偏调整，及提高锅炉在煤质掺烧、超低负荷状态下的自适应能力和灵活性，同时减少燃煤消耗，减少污染物生成和排放。

关键字：煤粉测量仪表，风粉调平动态平衡控制软件，偏烧，纠偏，减少煤耗。

0 引言

随着国家经济运行进入新常态和煤炭市场的变化，火电厂企业整体经营形势非常严峻。能源是立业之本，直接影响火电厂企业经济效益的主要因素迫使火电厂企业要以度电燃煤成本最低为目标，降低生产成本、增加效益，深入研究锅炉各负荷稳定燃烧，降低燃煤消耗，降低污染物生成和排放。

1 问题提出

锅炉在设计时都假设同一层燃烧器燃用条件相同的煤粉气流，即煤粉浓度、锅炉在设计时都假设同一层燃烧器燃用条件相同的煤粉气流，即煤粉浓度、喷口速度、煤粉细度等均相同。由此可望使各燃烧器表现出相同的性能，主要包着火位置、火焰传播速度、煤粉颗粒燃尽、动量等。在这种理想状况下，锅炉的经济、安全运行就可得到保证。

而在实际锅炉上仍存在一系列问题，如火焰偏斜冲刷炉墙、在靠近炉墙区域局中心还原气氛强而产生水冷壁局中心高温腐蚀或结焦、热负荷不均匀、烟气侧和蒸汽侧温度偏差、无法优化低NOx运行、飞灰含碳量高等问题，影响机组运行的可靠性和经济性。原因固然是多方面的，但大量的经验表明，燃烧器特别是处于同层燃烧器之间一次风粉分配不均匀是一个重要的原因。无论是直吹式制粉系统，还是中储式制粉系统，一次风粉分配不均匀是普遍存在的问题，以前由于对此没有可靠的监测手段而被忽视。

通过锅炉风粉调平动态平衡控制软件使得一次风粉的分配得到优化，可大大改善锅炉运行的安全性和经济性，避免燃烧器烧损、水冷壁或其它区域结焦、热负荷不均造成爆管、避免还原性气氛下的局中心高温腐蚀等一系列问题，一次风粉均匀分配是优化燃烧和实现低NOx燃烧的首要条件，因此在锅炉风粉调平动态平衡控制软件的作用下对一次风粉监测并调控有着非常重要的意义。

2锅炉风粉动态平衡控制软件控制方案

2.1基本方案

2.2 锅炉风粉动态平衡控制软件控制策略

2.3锅炉风粉调平动态平衡控制软件算法

2.3.1防震荡反馈算法机理

防震荡反馈系统是系统对震荡干扰的防御系统，防震荡反馈系统对于外来侵犯的震荡原可产生相应的程序来抵御。该系统与控制系统结合后，会产生噬作用来消除震荡的影响。

防震荡反馈响应的主要功能是在保证防震荡反馈系统稳定的同时，快速响应入侵抗原。一方面对控制参数产生伤害，必须及时消除；另一方面抗体浓度太大，也会对控制能力、速度产生不利影响，因此抗体也必须受到控制。防震荡反馈系统的总目标是使控制能力受到的总伤害小。而在控制系统的动态调节过程中，也要求在保证系统稳定性的前提下能快速消除偏差。

若以抗原的数量ε(k)作为偏差e(k),B接收的总刺激S（k）为控制输出u(k),则有如下的反馈控制规律：

u(k)=k1e(k)-k2f(u(k), △u(k))e(k)

=K(1-Lf(u(k), △u(k))e(k))=Kpe(k)

式中，Kp=K(1- Lf(u(k), △u(k))),K=k1为控制反应速度，L=k2/k1为控制稳定效果，在[0,1]范围内，K增大，响应速度会增大；L增大，系统的超调量调小。合理地调整K和L，可使控制系统具有较快的响应速度和较小的超调。f(.)为抑制Ts抑制量f(u(k), △u(k))，是关于u(k)，△u(k)的非线性函数。

     防震荡反馈PID控制器中非线性函数的选取，对控制性能有很大的影响。根据模糊控制器能逼近任意线性和非线性函数的特点，锅炉风粉调平动态平衡控制器软件选取一个三组二维防震荡反馈模糊控制器来实现防震荡反馈反馈规律中非线性函数，这样可以避免由于采用分段函数而使防震荡反馈响应在不同负荷状况下出现突然的跳变现象。

     利用模糊规则推理逼近非线性函数，经过权衡控制精度和运算量，对于输入量速度误差及误差变化、浓度误差及误差变化及流量误差及误差变化三组二维模糊集来模糊化，分别为正（P）和负（N）,输出量由三个模糊集来模糊化，分别为正（P）、零（Z）和负（N）。这里按 “速度、浓度、流量三个信号变化越大，抑制能力越大，信号变化越小，抑制能力越弱”的规则来设计模糊规则。即当信号变化的越大，并且是向增大方向的，则阀门关闭的幅度越大，并且阀门关闭的速度越快；当信号变化的越小，并且有减小的趋势则阀门开的幅度减小，并且阀门打开的幅度逐渐变慢；当信号的变化与变化的趋势相反时则阀门暂时先保持当前位置。

3、锅炉风粉调平动态平衡控制软件的应用报告及结果分析

3.1使用锅炉风粉调平动态平衡控制软件不投自动

前燃烧状况分析

通过在试点电厂使用锅炉风粉调平动态平衡控制软件在投入自动控制前分析可得出3、4号煤粉管为高温区，1、2号煤粉管为低温区，由于3、4号管为高温，并且高温区比低温区高的多，造成左侧水冷壁壁温比右侧水冷壁壁温高的多，并时常出现左侧壁温超温现象

3.2.2锅炉风粉调平动态平衡控制软件投入控制前后的效果分析

取负荷相对平稳的区间，可以明显的看出以下状况：

1、锅炉风粉调平动态平衡控制软件投入自动调整后，所有垂直水冷壁温度偏差变小

2、解除锅炉风粉调平动态平衡控制软件交由DCS后，所有垂直水冷壁温度偏差变大

3、锅炉风粉调平动态平衡控制软件投入自动调整后，所有煤粉管的煤粉流量偏差变小

4、解除锅炉风粉调平动态平衡控制软件交由DCS后，所有煤粉管的煤粉流量偏差变大

5、锅炉风粉调平动态平衡控制软件投入自动调整后，脱硝前氮氧化物数据有减小的趋势

6、由温度曲线可看出，右墙靠近后墙的一个点，一直为低温，这证实了我们对该锅炉的温度场分析。

4、结论

对于电厂应用锅炉风粉调平动态平衡控制软件后，我们能够及时分析出锅炉的偏烧状况，并能够应用此套控制软件及时的纠偏，通过在电厂的使用我们发现对于像这种系统受多个因素干扰的、对动态过程要求高的复杂的控制系统，借鉴生物防震荡反馈反馈响应过程的调节机制和模糊推理逻辑可逼近非线性函数的特性，经过本次的使用结果表明锅炉风粉调平动态平衡控制软件在对锅炉燃烧的优化上有明显的控制效果：分别是降低运营成本、降低污染气体的生成、优化锅炉燃烧气氛，提升锅炉燃烧效率，减少炉膛及关键部件的计划性检修。

参考文献

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[2]王文超.火电厂锅炉运行中的节能措施[J].中国电业,2021(12):132.  

[3] 陈寅彪,靖长财.燃煤电厂深度调峰能力和特性[J].中国机电工程学报,2021(04):243

[4] 火力发电设备技术手册[M].机械工业出版社,2000:89-95.