智•无界 | 艾默生嵌入式先控软件实现扬州第二发电厂汽包炉30%一键深调

上期我们分享了利港电厂直流炉的20%一键深调。

本篇以扬二电厂为例，将深度解析 Ovation DCS 系统在汽包炉深度调峰中的实践，着重阐述如何依托嵌入式先进控制技术来应对调峰挑战。

01

项目背景与需求

扬州第二发电厂 600MW 亚临界机组，本机组锅炉为美国巴威公司生产的亚临界、一次再热、自然循环、平衡通风、单汽包、固态排渣煤粉炉，采用正压直吹式制粉系统及前后墙对冲燃烧方式。

电网侧：

新能源装机激增致负荷波动加剧，AGC指令频发且反调剧烈，现有控制系统响应滞后，月度辅助服务考核损失严重。

燃料侧：

煤种复杂多变（挥发分波动±8%、灰分波动±12%），导致燃烧效率下降15%，NOx 波动超±20%，低负荷稳燃困难。

亟需通过 DCS 全系统重构实现：

●30%负荷深度调峰（189MW 连续运行）。

●涉网性能达标：主汽压偏差≤±0.5MPa，SCR脱硝烟温≥310℃。

●全负荷自动化：CCS投用率＞95%，减少人工干预 70%。

02

汽包炉深度调峰控制难点

与 DCS 破解方案

1 锅炉动态特性恶化（煤种+负荷双因素）

●难点：

低负荷时锅炉增益下降 50%，制粉延迟达 120s，煤种变化导致燃烧滞后明显。

●DCS 策略：

动态模型补偿：ARX 模型预测+模糊控制，精准补偿锅炉惯性，主汽压波动压缩至±0.5MPa（原系统±3MPa）。

2 设备启停冲击（制粉系统敏感性强）

●难点：

磨煤机启停引发负荷跳变＞±20MW，冷风挡板超驰导致出口温度波动 ±5℃。

●DCS 策略：

1. 磨煤机启动由开始最低煤量 30t/h 加入一个中间煤量，来缓解启磨冲击，停磨也由原理的 30t/h 停给煤机，加入一个中间煤量 15t/h；

2. 风温解耦控制：冷风挡板超驰开度45%，出口温度波动≤±3℃，保障燃烧器稳定。

3 脱硝烟温不足（低负荷瓶颈）

●难点：

负荷 ＜40% 时 SCR 入口烟温＜300℃，无法投运脱硝。

●DCS 策略：

1. 烟温提升系统：旁路烟道+过热/再热挡板联动，烟温提升 30℃ 至 312℃。

2. PID精准调节：控制精度±2℃，实现烟温稳定投运，NOx 排放＜50mg/m³。

4 人工操作风险（安全与效率矛盾）

●难点：

给水泵切换及给水再循环阀依赖人工15分钟操作，时机不固定容易跟其他系统耦合扰动，汽包水位波动 ±100mm。

●DCS 策略：

1. 双泵热备自动切换：10秒内完成备用泵投运，转速偏差≤±50rpm。

2. 三冲量水位控制延申：基于负荷预测的偏置函数调节，水位波动≤±50mm。

3. 再循环门自动间隔打开与关闭：随负荷的自动打开与关闭，有效避免与其他系统的耦合扰动。

03

DCS 深度调峰关键技术落地

1 机炉协调优化（URO技术）

●前馈补偿：

负荷指令与锅炉蓄热动态匹配，变负荷速率6MW/min。                    

●专家系统：

设备启停顺控逻辑库，操作频次下降 70%。

2 给水全程自动控制

●30%负荷模式：

双泵并列（单泵出力+热备泵再循环）。

●应急响应：

泵跳闸后10秒内热备泵满出力，水位保护动作延迟＞3min。

3 制粉系统智能启停

●煤量分阶控制：

启/停磨煤量斜率限制为±2t/min。

●风温联动：

冷风挡板超驰开度与煤量解耦控制。

4 安全防护体系

●多梯度自动稳燃下限时刻保证稳燃需求；

●水冷壁温度自动干预系统，保持提前对水冷壁温度进行干预，保证水冷壁不超温的前提下，最大限度保持机组的深调负荷响应能力。

04

实施效果与行业价值

●调峰能力突破：

最低负荷 30%Pe（189MW）连续运行，AGC响应时间≤40分钟。

●控制品质提升：

1. 主汽压偏差±0.5MPa。

2. SCR烟温稳定在 312-315℃，NOx 排放＜50mg/Nm³。

●经济效益显著：

年调峰补偿收益667万元，供电煤耗下降1.38g/kW。

05

结语

扬州第二发电通过DCS系统重构，实现亚临界汽包炉 30%Pe 深度调峰，攻克低负荷稳燃、烟温提升、全程自动化三大难题。其“四个全程”控制体系（协调、给水、制粉、脱硝）与分层优化策略，为传统火电灵活性改造提供标准化模板。未来可融合数字孪生技术，进一步挖掘机组调峰潜力，助力新型电力系统建设。

630MW燃煤机组深度调峰优化控制系统人机交互界面

协调优化的先进控制策略

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