邊利利，宋瑞蓮

（陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西渭南 714100）

陜西陜化煤化工集團有限公司（以下簡稱“陜化”）動力站建設(shè)有3臺240 t/h 煤粉鍋爐（P=9.81 MPa，t=540 ℃，#3爐擴容改造成260 t/h），鍋爐采用單汽包、自然循環(huán)、固態(tài)排渣、中速磨直吹式四角切圓燃燒方式。系高壓單鍋筒、自然循環(huán)、集中下降管、倒U型布置的固態(tài)排渣煤粉爐。配套2臺25 MW 熱電機組（一臺抽背，一臺抽凝），機組母管制運行，抽汽帶一臺后置機，背壓排汽并入供熱母管，為園區(qū)供熱，以熱定電。由于園區(qū)生產(chǎn)用熱量變化較大，造成整個母管壓力不穩(wěn)定。為穩(wěn)定壓力，滿足生產(chǎn)需求，需要頻繁地調(diào)整操作，造成勞動強度大，并且存在運行參數(shù)控制不穩(wěn)定、機組效率無法保證、機組間耦合嚴重等問題。根據(jù)“雙碳”目標，以及企業(yè)提出智能化建設(shè)的愿景，采用和利時鍋爐先進控制系統(tǒng)（簡稱“APC”），在3號鍋爐上實施，解決運行與操作的問題，同時提升陜化的智能化程度。

1 鍋爐先進控制系統(tǒng)總體框架

陜化3號鍋爐的DCS 系統(tǒng)采用和利時M5的控制系統(tǒng)，APC 系統(tǒng)采用外掛APC 服務(wù)器，與DCS 系統(tǒng)通過和利時自有的通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互：從DCS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，在APC 服務(wù)器中進行數(shù)據(jù)計算，之后將計算的設(shè)備指令回傳給DCS 系統(tǒng)，下發(fā)給現(xiàn)場設(shè)備，如圖1所示。

圖1 項目網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在控制室3 號爐操作站右側(cè)增加APC 服務(wù)器。此服務(wù)器僅用于數(shù)據(jù)計算，無需在此電腦上操作。整個系統(tǒng)的操作還是在原有DCS 系統(tǒng)上，僅增加兩張畫面，項目的所有回路投切、目標值設(shè)定更改均在這兩張畫面中完成。

此服務(wù)器同時具有真人語音報警功能：

（1）回路自動切除報警。

（2）參與調(diào)節(jié)測點的品質(zhì)報警等。

2 鍋爐先進控制系統(tǒng)主要實施內(nèi)容

項目整體實施，通過前期現(xiàn)場調(diào)研后確認實施內(nèi)容及方案，具體的實施內(nèi)容如下。

（1）現(xiàn)場設(shè)備特性檢查：設(shè)備調(diào)節(jié)死區(qū)，設(shè)備靈敏度，設(shè)備線性度檢查等[1]。

（2）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與數(shù)學(xué)建模。

（3）單爐自動控制調(diào)試。①給水自動（汽包水位）：大數(shù)據(jù)分析，機器自學(xué)習(xí)給水與蒸汽流量偏差，用質(zhì)量平衡進行控制[2]。②一二級減溫水自動（主汽溫度）：大數(shù)據(jù)分析，機器自學(xué)習(xí)噴水后溫度目標，限制噴水進行控制[3]。③引風自動：引入雙機調(diào)平，與煤量、送量交叉聯(lián)鎖和限制，讓送風、燃料量、引風量協(xié)調(diào)同步增減控制[4]。④送風自動：送風量自動辨識和優(yōu)化，負荷與送風量學(xué)習(xí)，燃料量與送風量學(xué)習(xí)，共同確定送風量目標進行控制，氧量偏差修正。⑤一次風壓自動：一次風壓是負荷的函數(shù)，加煤先加一次風。⑥燃料量自動：總煤量根據(jù)機器學(xué)習(xí)煤質(zhì)、煤耗和當前負荷進行預(yù)測和限制，分配到多臺給煤機，維持總煤量穩(wěn)定[5]。⑦磨出口溫度自動：風煤配比，熱風與冷風一起穩(wěn)定磨出口溫度。⑧燃燒優(yōu)化調(diào)試：大數(shù)據(jù)分析、機器自學(xué)習(xí)煤質(zhì)，根據(jù)預(yù)測煤量進行控制燃料預(yù)測控制調(diào)試；熱值自動辨識和修正、多變量預(yù)測控制；負荷偏差、主汽壓力偏差限制和修正。配風系統(tǒng)自動尋優(yōu)[6]。

（4）多爐母管協(xié)調(diào)控制調(diào)試：①單爐燃燒自動是前提；②多臺母管鍋爐負荷分配和協(xié)調(diào)，避免爐間搶負荷。

3 鍋爐先進控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

項目從2021年10月26日開始調(diào)試，11月9日開始調(diào)試給煤回路，11月12日晚上6點開始連續(xù)投入，截至15日凌晨所有回路一直投入APC 控制，3號鍋爐定壓力模式運行，自動根據(jù)壓力變化調(diào)整，自動響應(yīng)外界負荷的變化，3號鍋爐投入APC 控制以后，主蒸汽壓力、爐膛負壓、二減溫度等主要參數(shù)波動范圍明顯減少，參數(shù)趨近穩(wěn)定。

其中，一級減溫水投入自動以后，溫度抗干擾能力提高，投入以后，吹灰時運行人員不需要手動干預(yù)，可以保證蒸汽溫度在指標范圍內(nèi)。

3.1 爐膛負壓參數(shù)對比

如圖2所示，左側(cè)為手動調(diào)整時，爐膛負壓的波動，右側(cè)為APC 控制時爐膛負壓的波動，波動趨勢明顯減少。

圖2 爐膛負壓手動與APC控制對比圖

3.2 主蒸汽壓力參數(shù)對比

如圖3所示，左側(cè)為手動調(diào)整時，主蒸汽壓力的波動，右側(cè)為APC 控制時主蒸汽壓力的波動，波動趨勢明顯減少。

圖3 主蒸汽壓力手動與APC控制對比圖

3.3 二減入口溫度參數(shù)對比

如圖4所示，左側(cè)為手動調(diào)整時，二減入口溫度的波動，右側(cè)為APC 控制時二減入口溫度的波動，波動趨勢明顯減少。

圖4 二減入口溫度手動與APC控制對比圖

3.4 煤耗對比

分別取手自動3個時段的數(shù)據(jù)進行分析，手自動時間長度相同，分別取時段內(nèi)的使用煤量的累積值和產(chǎn)生的累積主蒸汽流量，最終分別匯總手動和自動的總用煤量和總產(chǎn)汽量，分別計算煤耗，初步計算煤耗降低約0.5%左右，具體手動控制與APC 控制對比數(shù)據(jù)見表1。

表1 手動控制模式與優(yōu)化控制模式參數(shù)與指標對比

4 結(jié)束語

隨著智能化的發(fā)展，以及環(huán)保要求的提高，電站均需要提高自動化水平，通過節(jié)能降耗、減員增效等來降低企業(yè)的成本。