前馈-反馈理论在脱硫增压风机动叶自动调节系统中的应用

“前馈-反馈理论”在脱硫增压风机动叶自动系统中的

应用

洪兵

浙江国华浙能发电有限公司（邮编：315612）

摘要: 本文主要介绍“前馈-反馈理论”在国华宁海电厂脱硫增压风机动叶自动系统中的应用。脱硫增压风机作为脱硫系统最关键的设备之一，而增压风机动叶自动作为增压风机最重要的控制系统，其运行的优劣是直接关系脱硫系统乃至主机系统安全运行的关键，一般利用锅炉总风量作为前馈，使增压风机动叶能能快速反应，保证机组烟气的畅通和系统的稳定，再利用旁路档板差压作为被调量，微调增压风机动叶，保证烟道出口为微正压，使烟气能顺利排除。

关键词：前馈-反馈，自动调节，增压风机

一、引言

随着火力发电机组的容量越来越大和参数越来越高，以及国家对环保要求越来越严格，脱硫岛作为新建机组必不可少的一部分，其地位和重要性越来越显现。特别是现在新建的亚临界和超临界的600MW的主力机组和超超临界的1000MW机组，在这些新机组和新电厂的脱硫建设和投运的同时，脱硫岛已在越来越多的投运火电机组上进行新增、改造。而脱硫增压风机作为脱硫系统最关键的设备之一，增压风机动叶自动作为增压风机最重要的控制系统，其投入的优劣是直接关系脱硫系统乃至主机系统安全运行的关键，其一能保证脱硫系统在最合适的工况下运行，能保证机组的脱硫效率；其二脱硫自动投入的优劣还极大保证了机组的安全稳定发电；其三能大大减轻运行人员的劳动强度，提高了劳动效率。浙江国华宁海电厂一期4X600MW机组脱硫技术使用的是日本川崎公司的石灰石—石膏湿法。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前应用最广泛的一种脱硫技术，其原理是采用石灰石粉制成浆液作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙、以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最后生成石膏。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，利用脱硫增压风机的压头将烟气经烟囱排入大气。

二、国华宁海电厂增压风机动叶调节系统设计简介

增压风机动叶调节系统的目的是把锅炉引风机排出的烟气送入脱硫吸收塔，烟气反应后安全排出到烟囱，如果该动叶调节不佳，过大或过小，将影响机组炉膛负压，对机组安全运行不利。

国华宁海电厂脱硫系统与其他电厂脱硫系统不同，取消了GGH，烟囱也是正压湿烟囱，机组在BMCR正常运行情况下，FGD出口压力要比入口高300Pa，这样要保证机组在各种条件下(包括需要旁路挡板定期打开以活动挡板执行机构情况）都没有烟气回流，是一个比较复杂

的问题，甚至可能需要引风机参与调节。对此在设计增压风机动叶自动调节回路时，采用“前馈-反馈理论”对控制回路进行优化设计，其中增压风机控制的关键应考虑以下要素：第一：保持锅炉风烟系统物质均匀性。这样，增压风机和锅炉引风机的控制就将解耦，而不至互扰。

第二：保证FGD出口压力大于锅炉湿烟囱要求的排放压力，以保证烟气通过FGD后能顺利通过烟囱排入大气。对于取消了GGH的脱硫系统必须满足此要求。

第三：使增压风机电耗水平近可能低 = 即：控制烟气回流尽可能少。

根据上述三点要求，增压风机闭环控制系统原理逻辑设计如下：

1．对于设计有两台增压风机的脱硫系统增压风机控制回路：

上述设计逻辑的有关说明如下：

◆FX1通道：实现锅炉风烟物质均匀性控制，是增压风机的主前馈控制信号。控制作

用量占整个增压风机烟气流量的80%以上。

◆FX2 通道：鼓泡塔烟气浸入深度补偿信号。对于喷淋塔没有用。

◆PID通道：实现锅炉烟囱排放压力控制要求，是增压风机的闭环控制信号。该回路

以FGD出口烟气压力为控制量，以确保烟囱的排气压力要求。由于取消了GGH，FGD 排出的是50℃左右的湿烟气，因此，该回路尽可能一直投入闭环自动控制，不论烟气旁路挡板是否关闭，犹于锅炉气包水位控制系统中的水位信号一直投入自动控制一样。

◆FX2 通道：鼓泡塔烟气浸入深度补偿信号。对于喷淋塔没有用。

◆增压风机闭环控制参数：可以是：FGD出口压力、增压风机入口压力、旁路挡板差

压三个参数其中之一，根据具体项目的特点选择。各个参数基本特点如下：

（1）采用“FGD出口压力”作为控制参数：其特点是保证烟气的排放压力满足烟囱排放压力要求。在调试中，通过调整“FGD出口压力”的设定值，以

满足烟气排放和保持电耗尽可能低（等于：控制尽量少的烟气回流）的要

求。在取消GGH的脱硫系统中，因为此时FGD排出的是50℃左右的湿烟气，

因此，采用本参数比较合适。因为它直接反应了工艺系统的要求。

（2）采用“增压风机入口压力”作为控制参数：其目标是稳定增压风机的入口压力。

（3）采用“旁路挡板差压”作为控制参数：其特点是：在旁路挡板未关闭时，通过控制旁路挡板的差压来限制烟气回流量的大小。而在旁路挡板关闭时，

通过控制旁路挡板两侧的差压大小来控制FGD烟气的排放压力。

◆有关细节技术，如手自动信号跟踪，无扰切换等，根据具体实现的DCS系统去实现。2．单台增压风机控制回路原理图如下：

实际上，单台增压风机的控制方案，是将上述两台增压风机控制方案中填有背景颜色的信号值分配部分及另一台增压风机回路去掉即可。

三、“前馈-反馈理论”在国华宁海电厂增压风机动叶自动系统的实际应用

浙江国华宁海电厂一期工程每台机组设置了一套烟风系统，由烟风道、增压风机、挡板门及其辅助设备组成。烟气系统流程：原烟气烟道增压风机吸收塔除雾器净烟气烟道烟囱。从锅炉引风机后的烟道引出的烟气，经过脱硫装置进口挡板进入脱硫装置的原烟气烟道，通过脱硫增压风机升压后进入吸收塔，在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，接入净烟气烟道经脱硫装置出口挡板由烟囱排放。

在烟道上设置旁路挡板，在FGD装置正常运行时，烟道上设置的旁路挡板被关闭，烟气经过脱硫装置脱硫后排放；在FGD装置故障停运和检修时，烟气经旁路挡板由烟囱排放，从而保证机组安全稳定运行。投产后增压风机动叶自动一直投入正常，有力地保证脱硫系统地稳定运行和机组地安全。

单元制脱硫风烟系统概貌图如下：

增压风机动叶自动曲线如下：

浙江国华宁海电厂一期工程建设4×600MW亚临界燃煤机组，预留扩建的可能性，同步建设烟气脱硫装置，一炉一塔。本工程于2003年11月27日开工，4台机组于2006全部投产，脱硫系统和主机都是同步168，同步并入商业运行，4台机组投产以后，增压风机动叶自动调节平稳，极大保证机组的安全稳定运行。本期工程增压风机动叶自动调节是按照单台增压风机“前馈-反馈理论”的控制方案进行设计，该系统有以下优点：

1、它是以锅炉总风量作为前馈，机组负荷改变，总风量必然提前动作，导致增压

风机动叶快速动作，保证机组烟气的畅通，同时也保证炉膛负压的稳定。

2、发馈的被调量是旁路档板差压（区别其它电厂该系统被调量是增压风机入口压

力），单从增压风机个体调节来说，直观认为被调量应当是增压风机入口压力，只要保证压力稳定，就可以实现烟气畅通，但实际调节起来相当不稳定，增压

风机入口压力在整个机组烟风系统中处于中间环节，即受引风自动的影响，又

受制于增压风机动叶的作用，运行中该值很不稳定，特别是机组变负荷，低负

荷时，常导致自动投不上，或者投运后大幅摆动，影响锅炉炉负压的大幅摆动，

影响机组的安全运行。某电厂在增压风机动叶自动过程中，调节不好导致锅炉

炉负压大幅摆动，最后锅炉MFT。2006年3月5日，某厂2号机组在正常运行

时锅炉突然发生MFT。最后查清系脱硫系统增压风机控制与锅炉炉膛负压控制

不匹配导致锅炉灭火事故

四、经验和总结

1、该控制理念经过在浙江国华宁海电厂一期工程上地应用，比较成功，其它同类

型地机组可以参照进行改进和优化；

2、自动调节回路是不断改进和优化地过程，要想保证脱硫系统增压风机控制稳

定、可靠，一方面加强对该回路调节参数地优化，另一方面要保证锅炉引风自动地

稳定投入，以减少对该回路地扰动；

3、浙江国华宁海电厂一期工程脱硫系统没有GGH，而且该系统是微正压烟囱，其

它系统参考时要考虑这些因素。

作者介绍：洪兵（1974-），男，1996年毕业于东南大学动力工程系，工程学士，浙江国华浙能发电有限公司设备部热控主管。

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