前饋-反饋理論在脫硫增壓風機動葉自動調節(jié)系統(tǒng)中的應用

1、“前饋-反饋理論”在脫硫增壓風機動葉自動系統(tǒng)中的應用洪 兵 浙江國華浙能發(fā)電有限公司（郵編：315612） 摘要: 本文主要介紹“前饋-反饋理論”在國華寧海電廠脫硫增壓風機動葉自動系統(tǒng)中的應用。脫硫增壓風機作為脫硫系統(tǒng)最關鍵的設備之一，而增壓風機動葉自動作為增壓風機最重要的控制系統(tǒng)，其運行的優(yōu)劣是直接關系脫硫系統(tǒng)乃至主機系統(tǒng)安全運行的關鍵，一般利用鍋爐總風量作為前饋，使增壓風機動葉能能快速反應，保證機組煙氣的暢通和系統(tǒng)的穩(wěn)定，再利用旁路檔板差壓作為被調量，微調增壓風機動葉，保證煙道出口為微正壓，使煙氣能順利排除。關鍵詞：前饋-反饋，自動調節(jié)，增壓風機一、 引言隨著火力發(fā)電機組的容量越來越大和參

2、數(shù)越來越高，以及國家對環(huán)保要求越來越嚴格，脫硫島作為新建機組必不可少的一部分，其地位和重要性越來越顯現(xiàn)。特別是現(xiàn)在新建的亞臨界和超臨界的600MW的主力機組和超超臨界的1000MW機組，在這些新機組和新電廠的脫硫建設和投運的同時，脫硫島已在越來越多的投運火電機組上進行新增、改造。而脫硫增壓風機作為脫硫系統(tǒng)最關鍵的設備之一，增壓風機動葉自動作為增壓風機最重要的控制系統(tǒng)，其投入的優(yōu)劣是直接關系脫硫系統(tǒng)乃至主機系統(tǒng)安全運行的關鍵，其一能保證脫硫系統(tǒng)在最合適的工況下運行，能保證機組的脫硫效率；其二脫硫自動投入的優(yōu)劣還極大保證了機組的安全穩(wěn)定發(fā)電；其三能大大減輕運行人員的勞動強度，提高了勞動效率。浙江國

3、華寧海電廠一期4X600MW機組脫硫技術使用的是日本川崎公司的石灰石石膏濕法。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應用最廣泛的一種脫硫技術，其原理是采用石灰石粉制成漿液作為脫硫吸收劑，與進入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣、以及鼓入的氧化空氣進行化學反應，最后生成石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，利用脫硫增壓風機的壓頭將煙氣經(jīng)煙囪排入大氣。二、 國華寧海電廠增壓風機動葉調節(jié)系統(tǒng)設計簡介增壓風機動葉調節(jié)系統(tǒng)的目的是把鍋爐引風機排出的煙氣送入脫硫吸收塔，煙氣反應后安全排出到煙囪，如果該動葉調節(jié)不佳，過大或過小，將影響機組爐膛負壓，對機組安全運行不利。國華寧海電廠脫硫系統(tǒng)與其

4、他電廠脫硫系統(tǒng)不同，取消了GGH，煙囪也是正壓濕煙囪，機組在BMCR正常運行情況下，F(xiàn)GD出口壓力要比入口高300Pa，這樣要保證機組在各種條件下(包括需要旁路擋板定期打開以活動擋板執(zhí)行機構情況）都沒有煙氣回流，是一個比較復雜的問題，甚至可能需要引風機參與調節(jié)。對此在設計增壓風機動葉自動調節(jié)回路時，采用“前饋-反饋理論”對控制回路進行優(yōu)化設計，其中增壓風機控制的關鍵應考慮以下要素： 第一：保持鍋爐風煙系統(tǒng)物質均勻性。這樣，增壓風機和鍋爐引風機的控制就將解耦，而不至互擾。第二：保證FGD出口壓力大于鍋爐濕煙囪要求的排放壓力，以保證煙氣通過FGD后能順利通過煙囪排入大氣。對于取消了GGH的脫硫系統(tǒng)

5、必須滿足此要求。第三：使增壓風機電耗水平近可能低 = 即：控制煙氣回流盡可能少。根據(jù)上述三點要求，增壓風機閉環(huán)控制系統(tǒng)原理邏輯設計如下：1對于設計有兩臺增壓風機的脫硫系統(tǒng)增壓風機控制回路：FGD出口煙氣壓力：P增壓風機入口壓力 ：P旁路擋板差壓 ：P增壓風機跳閘0%T1PID設定值：SVH/M 鍋爐總風量FX1增壓風機跳閘JBR液位FX20%T21/21/2偏置偏置±±H/MH/M VV #1增壓風機調節(jié)機構#2增壓風機調節(jié)機構上述設計邏輯的有關說明如下： u FX1通道：實現(xiàn)鍋爐風煙物質均勻性控制，是增壓風機的主前饋控制信號?？刂谱饔昧空颊麄€增壓風機煙氣流量的80%以上。

6、u FX2 通道：鼓泡塔煙氣浸入深度補償信號。對于噴淋塔沒有用。u PID通道：實現(xiàn)鍋爐煙囪排放壓力控制要求，是增壓風機的閉環(huán)控制信號。該回路以FGD出口煙氣壓力為控制量，以確保煙囪的排氣壓力要求。由于取消了GGH，F(xiàn)GD排出的是50左右的濕煙氣，因此，該回路盡可能一直投入閉環(huán)自動控制，不論煙氣旁路擋板是否關閉，猶于鍋爐氣包水位控制系統(tǒng)中的水位信號一直投入自動控制一樣。u FX2 通道：鼓泡塔煙氣浸入深度補償信號。對于噴淋塔沒有用。u 增壓風機閉環(huán)控制參數(shù)：可以是：FGD出口壓力、增壓風機入口壓力、旁路擋板差壓三個參數(shù)其中之一，根據(jù)具體項目的特點選擇。各個參數(shù)基本特點如下：（1） 采用“FGD

7、出口壓力”作為控制參數(shù) ：其特點是保證煙氣的排放壓力滿足煙囪排放壓力要求。在調試中，通過調整“FGD出口壓力”的設定值，以滿足煙氣排放和保持電耗盡可能低（等于：控制盡量少的煙氣回流）的要求。在取消GGH的脫硫系統(tǒng)中，因為此時FGD排出的是50左右的濕煙氣，因此，采用本參數(shù)比較合適。因為它直接反應了工藝系統(tǒng)的要求。（2） 采用“增壓風機入口壓力”作為控制參數(shù) ：其目標是穩(wěn)定增壓風機的入口壓力。（3） 采用“旁路擋板差壓”作為控制參數(shù) ：其特點是：在旁路擋板未關閉時，通過控制旁路擋板的差壓來限制煙氣回流量的大小。而在旁路擋板關閉時，通過控制旁路擋板兩側的差壓大小來控制FGD煙氣的排放壓力。u 有關

8、細節(jié)技術，如手自動信號跟蹤，無擾切換等，根據(jù)具體實現(xiàn)的DCS系統(tǒng)去實現(xiàn)。2單臺增壓風機控制回路原理圖如下：FGD出口煙氣壓力：P增壓風機入口壓力 ：P旁路擋板差壓 ：P增壓風機跳閘0%T1PID設定值：SVH/M 鍋爐總風量FX1增壓風機跳閘JBR液位FX20%T2H/MV增壓風機調節(jié)機構 實際上，單臺增壓風機的控制方案，是將上述兩臺增壓風機控制方案中填有背景顏色的信號值分配部分及另一臺增壓風機回路去掉即可。三、 “前饋-反饋理論”在國華寧海電廠增壓風機動葉自動系統(tǒng)的實際應用浙江國華寧海電廠一期工程每臺機組設置了一套煙風系統(tǒng)，由煙風道、增壓風機、擋板門及其輔助設備組成。煙氣系統(tǒng)流程：原煙氣煙道

9、 增壓風機 吸收塔 除霧器 凈煙氣煙道 煙囪。從鍋爐引風機后的煙道引出的煙氣，經(jīng)過脫硫裝置進口擋板進入脫硫裝置的原煙氣煙道，通過脫硫增壓風機升壓后進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，接入凈煙氣煙道經(jīng)脫硫裝置出口擋板由煙囪排放。在煙道上設置旁路擋板，在FGD裝置正常運行時，煙道上設置的旁路擋板被關閉，煙氣經(jīng)過脫硫裝置脫硫后排放；在FGD裝置故障停運和檢修時，煙氣經(jīng)旁路擋板由煙囪排放，從而保證機組安全穩(wěn)定運行。投產(chǎn)后增壓風機動葉自動一直投入正常，有力地保證脫硫系統(tǒng)地穩(wěn)定運行和機組地安全。單元制脫硫風煙系統(tǒng)概貌圖如下：增壓風機動葉自動曲線如下：浙江國華寧海電廠一期工程建設4×

10、;600MW亞臨界燃煤機組，預留擴建的可能性，同步建設煙氣脫硫裝置，一爐一塔。本工程于2003年11月27日開工，4臺機組于2006全部投產(chǎn)，脫硫系統(tǒng)和主機都是同步168，同步并入商業(yè)運行，4臺機組投產(chǎn)以后，增壓風機動葉自動調節(jié)平穩(wěn)，極大保證機組的安全穩(wěn)定運行。本期工程增壓風機動葉自動調節(jié)是按照單臺增壓風機“前饋-反饋理論”的控制方案進行設計，該系統(tǒng)有以下優(yōu)點：1、 它是以鍋爐總風量作為前饋，機組負荷改變，總風量必然提前動作，導致增壓風機動葉快速動作，保證機組煙氣的暢通，同時也保證爐膛負壓的穩(wěn)定。2、 發(fā)饋的被調量是旁路檔板差壓（區(qū)別其它電廠該系統(tǒng)被調量是增壓風機入口壓力），單從增壓風機個體調

11、節(jié)來說，直觀認為被調量應當是增壓風機入口壓力，只要保證壓力穩(wěn)定，就可以實現(xiàn)煙氣暢通，但實際調節(jié)起來相當不穩(wěn)定，增壓風機入口壓力在整個機組煙風系統(tǒng)中處于中間環(huán)節(jié)，即受引風自動的影響，又受制于增壓風機動葉的作用，運行中該值很不穩(wěn)定，特別是機組變負荷，低負荷時，常導致自動投不上，或者投運后大幅擺動，影響鍋爐爐負壓的大幅擺動，影響機組的安全運行。某電廠在增壓風機動葉自動過程中，調節(jié)不好導致鍋爐爐負壓大幅擺動，最后鍋爐MFT。2006年3月5日，某廠2號機組在正常運行時鍋爐突然發(fā)生MFT。最后查清系脫硫系統(tǒng)增壓風機控制與鍋爐爐膛負壓控制不匹配導致鍋爐滅火事故四、 經(jīng)驗和總結1、 該控制理念經(jīng)過在浙江國華寧海電廠一期工程上地應用，比較成功，其它同類型地機組可以參照進行改進和優(yōu)化；2、 自動調節(jié)回路是不斷改進和優(yōu)化地過程，要想保證脫硫系統(tǒng)增壓風機控制穩(wěn)定、可靠，一方面加強對該回路調節(jié)參數(shù)地優(yōu)化，另一方面要保證鍋爐引風自動地穩(wěn)定投入，以減少對該回路地