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摘 要 本文主要介绍供热机组、多煤种掺烧机组的协调优化经验。某厂机组由于热负荷大、抽汽量变化大且波动、燃烧煤种与投产初期大幅改变、燃烧方式调整（由基本单一煤种改为多煤种掺烧配煤）等因素的影响导致机组协调性能差，协调品质无法满足要求，于2012年初进行了协调优化。
关键词 供热；掺烧；配煤；热负荷
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-167-02
1 机组简介
某厂机组一期为两台330 MW燃煤供热机组，锅炉为上海锅炉厂生产的1100 t/h亚临界压力自然循环锅炉，型号为SG-1100/17.5-M739，设计煤种为山西晋北煤，收到基低位发热量约5460 kcal/kg；校核煤种为内蒙古准格尔煤，收到基低位发热量约5019 kcal/kg；汽机采用东方汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、两级可调整供热抽汽凝汽式汽轮机，型号为：CC330/208-16.7.1.5/0.4/537/537；发电机为上海电机厂生产的QFSN2型300-350兆瓦水氢氢汽轮发电机；磨煤机为北京电力设备总厂生产的ZGM95N型中速辊式磨煤机，共5台，单台最大出力38 T/h。
2 优化前系统运行状况
1）协调控制系统本身设计为间接能量平衡方式（IEB），难以满足机组负荷及压力的变化需求。
2）控制系统内的各个参数整定还有很大优化空间。
3）原设计在负荷、压力发生变化的时候，只调整给煤量及校正总风量，压力、负荷波动较大。
4）机组为抽汽供热机组，随着供热总量的不断提高、机组运行中抽汽量不稳定幅度逐渐增加，主汽压力难以稳定
5）AGC考核较多，变负荷速率经常不满足要求。
3 优化方案
3.1 协调控制系统逻辑完善
协调控制系统实现形式较多，从能量平衡关系划分有间接能量平衡系统（IEB）和直接能量平衡系统（DEB）；从控制系统结构划分有以锅炉跟随为基础的协调控制系统和以汽机跟随为基础的协调控制系统。该厂锅炉为亚临界汽包炉，采用锅炉跟随为基础的间接能量平衡协调控制系统，该方式的特点是：汽机调节器和锅炉调节器共同调节负荷和主汽压力，正常运行时汽机控制器闭环调节负荷且主汽压力修正，锅炉控制器闭环调节主汽压力且负荷前馈。
3.2 優化逻辑
1）增加相对平衡的机主控压力拉回回路。汽机控制器维持负荷稳定，负荷指令以一定的速率变化时，机主控输出指令改变调门开度，满足实际负荷的变化。
2）增加炉主控前馈回路。锅炉主控制器维持主汽压力稳定，当压力变化时，控制器输出指令随之变化改变煤量稳定压力。由于锅炉本身惯性和对主汽压力的慢反应，在炉主控输出回路中加入部分前馈，分别为：超前预加煤量、实际负荷指令的微分前馈和主汽压力的偏差微分前馈等。
其中，实际负荷指令对应的动作曲线如下：
实际负荷指令的微分前馈对应的动作曲线如下：
超前预加前馈对应动作曲线如下：
以上为四种炉主控的前馈，通过将几种动态过程曲线在相同时间内的叠加，可以构成如下曲线：
曲线分析：负荷指令发生变化初期，由于锅炉本身的蓄热，能够暂时维持初期负荷的变化，随着时间的推移，蓄热的拉空造成锅炉无法满足汽机的热量需求，仅有负荷指令的函数直接前馈，在不同负荷指令下改变实时的煤量，由于锅炉本身的惯性延迟，实时加入的煤量还来不及反应，无法满足负荷的响应速度，考虑此种工况，加入预加前馈，在加负荷的初期就加入一定的煤量前馈，在锅炉本身蓄热用完后，及时补充锅炉的蓄热，满足汽机加负荷的需求。
3）增加煤质自适应修正逻辑。采用实时煤功比经微分环节的函数运算，反向叠加到煤主控实际煤量中去，快速有效的在煤质发生变化的初期对煤量调整进行干预。在负荷变动或异常工况下需要将此回路屏蔽，以不至于造成大的波动。
4）增加抗磨煤机启停对系统的扰动逻辑。采用磨煤机运行台数取微分环节，再经过函数运算，得到相应的反向加减煤量，并加入在协调状态及无RB触发下的屏蔽判断，将该值叠加在炉主控前馈量内。
5）增加变负荷过程中同时改变一次风的方法提高锅炉的响应速度。一次风量是通过各磨煤机热风门控制的，将各给煤机给煤指令的微分作用前馈到热风门的指令中去，实现加煤时瞬间提高风量、减煤时瞬间减小风量以快速改变燃烧的目的。
6）增加汽机主控变参数延时时间逻辑，在大幅度改变负荷时，汽机先延迟一定时间再动作，保证压力稳定；在小幅度变负荷时，汽机延迟时间长往往会导致电网对电厂的变负荷率考核无法满足要求，因此在小幅度变负荷时，汽机以较小的延迟时间动作，利用锅炉蓄热，同时稍微牺牲一点压力，达到变负荷速度的合格。
7）增加磨煤机煤质修正逻辑。
8）增加供热前馈逻辑。分别在机炉两侧加入供热抽汽流量前馈，在供热量改变初期，同时改变煤量，由于抽汽对压力影响的快速性和锅炉对主汽压力的滞后性，必要时要短时间牺牲一定负荷来维持压力稳定。
4 投运效果
投运后对机组进行了各种变负荷试验，均达到了良好数据，系统响应速度较快、机组稳定性较好，大大减轻了运行人员的工作量，利于我司减人增效。试验表明采用的优化方案合理，效果良好，提出的协调控制系统优化方案既有良好的煤质适应性、又有良好的热负荷适应能力，能够保证机组参数稳定，经过对DCS系统逻辑与协调参数的优化与完善，我司协调系统已经完全满足生产运行的需要。
5 未来设想
随着经济发展，未来机组供热量会逐年增加，供热量变化幅度也会更大，公司目前已经具有22公里的供热管网，引用远程无线抄表监控系统，正在考虑各远程用户流量接入DCS系统，将会进一步提高机组对热负荷的响应能力。
参考文献
[1]何宏舟，骆仲泱，岑可法.不同热分析方法求解无烟煤燃烧反应动力学参数的研究[J].动力工程，2005（04）.
[2]李英杰，韩奎华，刘江，路春美，王永征，刘汉涛.混煤一维火焰燃烧时硫析出特性的试验研究[J].动力工程，2005（04）.
[3]冉景煜，牛奔，张力，蒲舸，唐强.煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究[J].中国电机工程学报，2006（15）.
关键词 供热；掺烧；配煤；热负荷
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-167-02
1 机组简介
某厂机组一期为两台330 MW燃煤供热机组，锅炉为上海锅炉厂生产的1100 t/h亚临界压力自然循环锅炉，型号为SG-1100/17.5-M739，设计煤种为山西晋北煤，收到基低位发热量约5460 kcal/kg；校核煤种为内蒙古准格尔煤，收到基低位发热量约5019 kcal/kg；汽机采用东方汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、两级可调整供热抽汽凝汽式汽轮机，型号为：CC330/208-16.7.1.5/0.4/537/537；发电机为上海电机厂生产的QFSN2型300-350兆瓦水氢氢汽轮发电机；磨煤机为北京电力设备总厂生产的ZGM95N型中速辊式磨煤机，共5台，单台最大出力38 T/h。
2 优化前系统运行状况
1）协调控制系统本身设计为间接能量平衡方式（IEB），难以满足机组负荷及压力的变化需求。
2）控制系统内的各个参数整定还有很大优化空间。
3）原设计在负荷、压力发生变化的时候，只调整给煤量及校正总风量，压力、负荷波动较大。
4）机组为抽汽供热机组，随着供热总量的不断提高、机组运行中抽汽量不稳定幅度逐渐增加，主汽压力难以稳定
5）AGC考核较多，变负荷速率经常不满足要求。
3 优化方案
3.1 协调控制系统逻辑完善
协调控制系统实现形式较多，从能量平衡关系划分有间接能量平衡系统（IEB）和直接能量平衡系统（DEB）；从控制系统结构划分有以锅炉跟随为基础的协调控制系统和以汽机跟随为基础的协调控制系统。该厂锅炉为亚临界汽包炉，采用锅炉跟随为基础的间接能量平衡协调控制系统，该方式的特点是：汽机调节器和锅炉调节器共同调节负荷和主汽压力，正常运行时汽机控制器闭环调节负荷且主汽压力修正，锅炉控制器闭环调节主汽压力且负荷前馈。
3.2 優化逻辑
1）增加相对平衡的机主控压力拉回回路。汽机控制器维持负荷稳定，负荷指令以一定的速率变化时，机主控输出指令改变调门开度，满足实际负荷的变化。
2）增加炉主控前馈回路。锅炉主控制器维持主汽压力稳定，当压力变化时，控制器输出指令随之变化改变煤量稳定压力。由于锅炉本身惯性和对主汽压力的慢反应，在炉主控输出回路中加入部分前馈，分别为：超前预加煤量、实际负荷指令的微分前馈和主汽压力的偏差微分前馈等。
其中，实际负荷指令对应的动作曲线如下：
实际负荷指令的微分前馈对应的动作曲线如下：
超前预加前馈对应动作曲线如下：
以上为四种炉主控的前馈，通过将几种动态过程曲线在相同时间内的叠加，可以构成如下曲线：
曲线分析：负荷指令发生变化初期，由于锅炉本身的蓄热，能够暂时维持初期负荷的变化，随着时间的推移，蓄热的拉空造成锅炉无法满足汽机的热量需求，仅有负荷指令的函数直接前馈，在不同负荷指令下改变实时的煤量，由于锅炉本身的惯性延迟，实时加入的煤量还来不及反应，无法满足负荷的响应速度，考虑此种工况，加入预加前馈，在加负荷的初期就加入一定的煤量前馈，在锅炉本身蓄热用完后，及时补充锅炉的蓄热，满足汽机加负荷的需求。
3）增加煤质自适应修正逻辑。采用实时煤功比经微分环节的函数运算，反向叠加到煤主控实际煤量中去，快速有效的在煤质发生变化的初期对煤量调整进行干预。在负荷变动或异常工况下需要将此回路屏蔽，以不至于造成大的波动。
4）增加抗磨煤机启停对系统的扰动逻辑。采用磨煤机运行台数取微分环节，再经过函数运算，得到相应的反向加减煤量，并加入在协调状态及无RB触发下的屏蔽判断，将该值叠加在炉主控前馈量内。
5）增加变负荷过程中同时改变一次风的方法提高锅炉的响应速度。一次风量是通过各磨煤机热风门控制的，将各给煤机给煤指令的微分作用前馈到热风门的指令中去，实现加煤时瞬间提高风量、减煤时瞬间减小风量以快速改变燃烧的目的。
6）增加汽机主控变参数延时时间逻辑，在大幅度改变负荷时，汽机先延迟一定时间再动作，保证压力稳定；在小幅度变负荷时，汽机延迟时间长往往会导致电网对电厂的变负荷率考核无法满足要求，因此在小幅度变负荷时，汽机以较小的延迟时间动作，利用锅炉蓄热，同时稍微牺牲一点压力，达到变负荷速度的合格。
7）增加磨煤机煤质修正逻辑。
8）增加供热前馈逻辑。分别在机炉两侧加入供热抽汽流量前馈，在供热量改变初期，同时改变煤量，由于抽汽对压力影响的快速性和锅炉对主汽压力的滞后性，必要时要短时间牺牲一定负荷来维持压力稳定。
4 投运效果
投运后对机组进行了各种变负荷试验，均达到了良好数据，系统响应速度较快、机组稳定性较好，大大减轻了运行人员的工作量，利于我司减人增效。试验表明采用的优化方案合理，效果良好，提出的协调控制系统优化方案既有良好的煤质适应性、又有良好的热负荷适应能力，能够保证机组参数稳定，经过对DCS系统逻辑与协调参数的优化与完善，我司协调系统已经完全满足生产运行的需要。
5 未来设想
随着经济发展，未来机组供热量会逐年增加，供热量变化幅度也会更大，公司目前已经具有22公里的供热管网，引用远程无线抄表监控系统，正在考虑各远程用户流量接入DCS系统，将会进一步提高机组对热负荷的响应能力。
参考文献
[1]何宏舟，骆仲泱，岑可法.不同热分析方法求解无烟煤燃烧反应动力学参数的研究[J].动力工程，2005（04）.
[2]李英杰，韩奎华，刘江，路春美，王永征，刘汉涛.混煤一维火焰燃烧时硫析出特性的试验研究[J].动力工程，2005（04）.
[3]冉景煜，牛奔，张力，蒲舸，唐强.煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究[J].中国电机工程学报，2006（15）.