四川广安发电有限责任公司 四川广安 638000
摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火电厂建设越来越多，本文针对直吹式制粉锅炉多煤种掺烧的控制问题，在分磨掺烧的情况下，对传统热值校正策略分层级进行优化，提高了掺烧时机组对热值修正调节的快速性和平顺性，使机组协调控制系统具备适应多煤种变化的能力，提高了火电机组运行的稳定性和变负荷能力。
关键词：混煤掺烧；热值校正；分磨修正
引言
当前电厂的配煤掺烧，采用的煤质数据源多为电厂入厂煤机械采样煤质数据和入炉煤机械采样煤质数据，当煤种较多，煤质变化波动大时，该数据具有较强的滞后性，不能及时指导电厂配煤掺烧及锅炉运行过程中对锅炉关键运行参数的实时调整，一旦煤质突然变差，将可能发生结焦、灭火等严重安全事故。因此，电厂的配煤及掺烧过程中，若能获取实时入炉煤质数据，将极大提高电厂配煤的精准性，并指导运行人员根据实时入炉煤质调整关键运行参数，使锅炉运行可以保持在最佳状态。
1锅炉设计燃料分析特性
生物质燃料在入炉前必须破碎。水分含量必须满足锅炉燃烧要求，以使锅炉高效运行。该锅炉按设计燃料水分含量进行设计和校核，如果生物质燃料的水分含量等参数偏离设计数据，则锅炉的性能将受影响，锅炉效率会降低。为确保锅炉经济、安全地运行，燃料中不能含有燃烧时对锅炉产生腐蚀及影响排放指标的任何工业异物。破碎合格后的生物质燃料，通过输料皮带运至炉前料仓。每个料仓内配活化拨料器，设有2台螺旋取料机。生物质燃料通过活化拨料器松散后落到料仓螺旋取料机上，经轴向输送后落入带式输送机经过输送后，通过落料管进入炉前无轴螺旋给料机，接着通过落煤管进入炉膛燃烧，料仓螺旋取料机采用变频电动机驱动。
2传统热值校正存在的问题
传统热值校正仅设置一个总热值修正系数。由于火电机组燃煤锅炉控制对象具有大惯性、大迟延的特性，BTU回路的控制参数较弱，计算速度较慢，变负荷过程中也不进行热值校正计算。在入炉煤平均热值波动不大的情况下，即使用单一煤种或使用“炉前掺混”方法时，尚能满足控制要求。但使用“分磨磨制”掺烧方法时，不同煤种差异较大，且在部分磨煤机人为设置增减煤量或启停磨煤机时，当前的入炉煤平均热值会随机发生变化，热值校正系统需要很长时间才能使修正系数与实际工况相匹配，需要运行人员频繁手动干预，加上混煤情况复杂，往往容易发生预估热值不准的情况，在变负荷尤其是低负荷过程中，容易导致燃烧扰动、调节失稳，甚至威胁机组安全运行。
3控制策略优化
3.1入炉煤皮带式煤质在线检测装置
本文采用激光式煤炭全元素分析设备，架设在入炉煤皮带上方。设备置于设备间内，可防止粉尘、噪音及振动对设备运行的影响。设备前设置多级整形设备，防止皮带上煤流高低不平，避免损伤设备。当开始通过上煤皮带为原煤仓加煤时，利用高能量脉冲激光激发待测煤流，瞬间造成煤流表层煤颗粒的化学键断裂、化学成分被电离而形成离子体，通过摄取、记录、分析光谱信号，鉴别及筛选出待测元素的特征光谱，并对光谱数据进行处理，通过模型算法完成相应元素以及煤中水分、灰分、发热量、硫分等的定量分析。该设备可实时检测当前上煤皮带上煤流的煤质数据，包括发热量、硫分、灰分、灰成分，以及煤炭C、H、N、O等全元素数据。皮带上实时煤流的煤质数据通过网络传送到在线掺烧优化系统。
3.2生物质气掺烧参数的选取
提高生物质燃气温度后增加了燃气携带的显热，锅炉热效率有所提高，发电煤耗相应降低。
由于生物质气化后的燃气带有一定量的气态焦油，实际运行时为了防止焦油冷却堵塞管道，需要将生物质气温度保持在焦油凝结温度之上。当生物质气温度高于500℃时输送管道、增压风机都必须使用价格昂贵的耐热合金材料，且设备的可靠性大大降低，因此经济较差，建议将生物质燃气输送温度维持在500℃以下。随着生物质燃气掺烧量的增加，锅炉效率和发电煤耗逐渐下降，节煤量逐渐增大。当生物质燃气掺烧量为50000m3/h（标态）时，排烟温度全负荷下升高了11.7~19.2℃，过高的排烟温度将降低空气预热器转子轴承和布袋除尘器的可靠性。此外，生物质气中还会携带大量的碱金属氯化物进入锅炉，影响受热面和催化剂的安全性，综合考虑发电煤耗、设备可靠性等因素，建议全负荷下生物质燃气的热量输入比不超过20%。
3.3RB回路优化
在传统控制回路中，当辅机RB发生后，机组以50%额定负荷作为目标进行控制，RB逻辑按一定顺序跳闸对应的磨煤机，给水量、给煤量、送风量均按照一定速率降至50%负荷对应关系值，这一过程区间的中间点温度控制、氧量控制、热值修正等自动修正回路均不起作用，由于RB后所保留的各台磨煤机煤种热值不同，所对应的燃煤带载能力可能无法与对应的给水量相匹配，进而造成煤水比失调，影响机组的安全运行。所以RB逻辑回路应根据保留的磨煤机对应热值进行修正，将校正后的煤量根据设计煤-负荷曲线重新计算出对应的燃料负荷带载能力。当带载能力超过50%额定负荷时，RB目标值可保持不变，当带载能力不足50%额定负荷时，机组RB目标负荷以实际带载能力为目标负荷。一次风机RB动作时，由于低热值煤在同样负荷下所需煤量更多，所需一次风也较多，更容易导致一次风压低引起的MFT。因此，一次风机RB回路可按煤层分布设置多个跳闸磨组，当一次风机RB发生后，优先考虑跳闸热值水平较低的跳闸磨组，以保证一次风机RB过程的安全性。
3.4锅炉效率提高收益分析
电厂未采用入炉煤实时煤质数据检测时，电厂实际的配煤结果无法完全符合预期值，不可避免出现煤质与预期值的偏差，当偏差值较大且入炉燃烧煤质波动较大时，若无法得知实时入炉燃烧的煤质，将无法对锅炉的运行提供及时的优化调整，则锅炉有可能在某些时间段的运行参数并不是最佳，锅炉效率也有所降低。通过在线掺烧优化系统，一方面可以实时获取入炉煤煤质，从而对前端配煤进行反馈，调节配煤煤种及比例，避免配煤煤质波动过大，另一方面，可以获取锅炉实时入炉燃烧的煤质，并针对该煤质，对锅炉运行氧量、风门开度、燃尽风开度、磨煤机控制参数等进行实时调整，从而使得锅炉始终运行在最佳状态，提高锅炉效率，从而实现节约燃煤的目的。
结语
综上所述，本文针对“分磨磨制，炉内分烧”的掺烧方法，采用分磨修正煤种热值的控制策略，解决了传统BTU控制回路对多煤种掺烧的控制问题，减少了掺烧对锅炉燃烧的扰动，优化了煤种调节品质，同时提高了多煤种掺烧时变煤种掺烧的可靠性和安全性。
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