火电厂分磨掺烧热值校正控制策略研究.pdfVIP

摘要：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

0引言

近年来，火力发电厂为了控制燃煤成本，保障燃煤稳定供应，大量掺

烧非设计煤种。直吹式制粉系统锅炉常见的配煤掺烧主要有“炉前掺混，

炉内混烧”“不同煤种间隔燃烧”“分磨磨制，炉内分烧”等。“炉前掺

混，炉内混烧”和“不同煤种间隔燃烧”两种方式更适合特性相近的煤种，

对于煤质偏差较大的煤种，采用上述两种方法可能会出现煤质波动大、煤

粉颗粒度不均、燃烧不稳、易结焦等问题。而“分磨磨制，炉内分烧”的

掺烧方法，可在不同磨煤机磨制不同种类的原煤，针对不同煤种应用不同

温度区域燃烧配风，同时还可简化混煤步骤。因此，“分磨磨制，炉内分

烧”的掺烧方式具备更广泛的适用性，但是也对控制策略提出了新的要求。

1传统控制回路及其存在的问题

1.1热值校正控制回路

超临界直流锅炉通过控制给水量、燃料量来维持锅炉汽机间的质量和

能量平衡，通过燃料量、送风量控制锅炉燃烧，因此需要同时平衡给水量、

燃料量、送风量来保障机组的负荷、气温、气压稳定。而机组控制系统中

的水、煤、风的基准关系通常都是由设计煤种所确定。当入炉煤与设计煤

种偏差较大时，控制系统需要通过中间点温度修正、氧量修正不断进行调

整，使水、煤、风达到新的平衡，系统扰动大，稳定时间长。因此，需要

热值校正（BTU）回路及时修正入炉煤的热值，使修正后的煤量满足系统稳

定运行所要求的水煤比、风煤比。

热值校正是指当煤的热值偏离设计热值后，将实测煤量修正至对应

设计热值的修正煤量的一种控制方法。通常以机组负荷或主蒸汽流量作

为燃煤能量输出的表征信号，通过表征信号理论值和实际值的偏差产生

热值修正系数，机组实际煤量通过热值修正系数生成校正后煤量，由校

正后煤量作用于燃料主控等控制回路，进而通过间接作用改变实际燃料

量。

1.2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。

2控制策略优化

2.1热值校正分层控制优化

将热值校正BTU功能分层级，分为单台磨煤机控制及燃料主控两个层

级。每台磨煤机均增加独立的热值信号，通过与设计煤种热值进行比较，

将各台给煤机的实时煤量直接折算为设计煤种的煤量。在单台磨煤机煤量

发生变化时可以更直接、更快速地反映实际燃煤的总能量的变化。燃料主

控部分将各台磨煤机折算后的煤量相加，再通过传统热值校正回路对总校

正煤量进行二次校正，进一步提高、协调、控制煤种品质。火电厂利用“分

磨初设+自动细调”的控制模式，热值校正回路响应更快，可减少燃料主控

部分的热值校正自动控制回路的工作压力。

热值校正采用分层控制后，燃料主控回路所计算的校正值无法真实反

映入炉煤的热值状态，为了方便运行人员了解锅炉实际运行情况，需增加

实际入炉煤平均热值计算回路。通过累加所有磨煤机瞬时煤量与热量的乘

积以代表当前入炉总热量，再除以实际总煤量，即得到当前入炉煤的实际

平均热值。

2.2变负荷过程燃料量控制优化

传统协调控制在变负荷阶段，会根据煤、水、风在增减负荷过程中的

不同特性，按不同的变负荷率，分别对燃料量、给水量、送风量设置微分

前馈，以提高机组变负荷速度。通过不同磨煤机对应的不同热值，控制系

统可以更加合理地分配机组变负荷时各台磨煤机的燃料量。在增减负荷阶

段，燃料量的微分前馈优先调整热值高于平均热值的磨煤机