循环硫化床锅炉控制系统的探讨

1、 循环硫化床锅炉控制系统的探讨煤的循环硫化床燃烧，是20世纪60年月开头进展起来的新型燃煤技术，由于其燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调整比大以及负荷调整快等优点而越来越得到广泛应用，特殊是近10来为了有效爱护环境而快速进展起来的环保型电站锅炉。然而这种燃烧方式的燃烧机理非常简单，循环硫化床锅炉的设计尚处于阅历设计阶段，系统中变量之间的耦合比较紧密，而且具有严峻的非线性。循环硫化床锅炉热工自动掌握方面的问题已成为其推广应用的主要障碍，循环硫化床锅炉的运行自动化已成为其走向有用的关键之一。 1存在的问题 循环硫化床锅炉自动掌握的实现并不是轻而易举的事情，还存在诸多问题需要探究、讨论

2、，总结如下： a）循环硫化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、多变量紧密耦合的掌握对象，其自动掌握系统需要完成较之一般锅炉更简单的掌握任务； b）采纳现代掌握理论的基础是要求描述被控对象特性的较为精确的数学模型，然而由于循环硫化床锅炉燃烧特性的简单性，使得建立其数学模型成为一件非常不易的事情； c）由于循环硫化床锅炉燃烧的简单性和特别性，使得实现其自动掌握变得非常困难，对一般锅炉和其它过程掌握对象行之有效的常规掌握方法，已难以保证循环硫化床锅炉各项掌握指标的实现。 鉴于存在的上述问题及缘由，讨论一种适合该炉型的掌握方案具有非常重要的现实意义。 2掌握系统设计及特点 循环硫化床锅炉不同于煤粉炉和

3、燃油锅炉，其掌握回路多，系统比较简单，掌握系统设计一般包括以下主要回路：汽包水位掌握；过热汽温掌握；燃料掌握；风量及烟气含氧量掌握；炉膛负压掌握；料床温度掌握；料床高度掌握；二级返料回料掌握。 对于汽包水位掌握和过热汽温掌握特性与通常的煤粉炉和燃油锅炉相同，在此不予以分析，只对与循环硫化床锅炉燃烧相关的掌握系统的特点进行分析。循环硫化床锅炉燃烧过程自动掌握的基本任务是使燃料燃烧所供应的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，同时还要保证锅炉平安经济运行，燃烧掌握系统的任务归纳起来有如下几个方面： a）维持汽压稳定。汽压的变化表示锅炉的蒸汽量与负荷的耗汽量不相适应，需要相应地转变燃料的供应量，以转变锅炉的蒸

4、汽量； b）保证锅炉燃烧过程的经济性。转变燃料量的同时，相应地调整送风量，使之与燃料量匹配，保证锅炉燃烧的经济性； c）引风量与送风量相协作以保证炉膛压力在正常的范围内，保证锅炉的平安运行； d）料床温度是一个直接影响锅炉能否平安连续运行的重要参数，同时也直接影响锅炉运行中的脱硫效率及NO2。的产生量。通常状况下856床温是炉内脱硫的最佳温度，同时NO2的产量也较低。床温过低不但使锅炉效率下降，而且运行不稳定简单灭火；床温过高会使脱硫效率下降、NO2产量大大增加，同时简单造成炉膛料床结焦，无法循环硫化燃烧而停炉。由此可见，料床温度是循环硫化床锅炉运行极为重要的参数； e）料床高度掌握也与锅炉平

5、安连续运行亲密相关，料层太厚，会把一次风的“风头”压住，使炉料不能达到完全硫化状态；料层太薄，不仅不满意负荷要求，而且会使一次风穿透料层吹灭炉火； f）二级返料回料掌握将直接影响锅炉的循环倍率，也对床温有肯定的影响。 循环硫化床锅炉是一个典型的多变量被控对象，但由于对它的系统的讨论刚刚起步，还缺乏阅历及深人的了解，所以在设计、分析、讨论其掌握系统时仍采纳传统的方法。目前循环硫化床锅炉燃烧掌握系统设计仍采纳常规PID掌握，通常由燃料掌握、总风量掌握、一次风掌握、二次风掌握、燃烧室负压掌握、床温掌握、料床高度掌握、二级返料回料掌握等8个有机联系的掌握单元构成。即人为地把被控对象分成很多单变量系统进

6、行掌握，这种掌握方法虽然简洁、易行，局部分析是合理的，但整体考虑会存在很多问题，对进一步提高自动掌握水平将存在很大的局限性，有的甚至不能满意机组的正常运行。 3讨论方向及详细内容 近年来的讨论及应用状况表明，由于循环硫化床锅炉燃烧系统的简单性，特殊是各掌握变量之间的紧密耦合，常规的掌握方法很难满意循环硫化床锅炉的自动运行及自动掌握水平的进一步提高，因此，在对循环硫化床锅炉燃烧系统深化讨论的基础上，采纳先进掌握理论，实现全局最优地采纳多变量掌握的先进掌握方法具有特别重要的意义，也是当今热控领域重大讨论课题之一。 31 数学模型的完善和定量化 进行循环硫化床锅炉动态多变量数学模型的完善和定量化，确

7、定锅炉各变量之间的量化耦合关系，为掌握系统中掌握量、被控量和干扰量的确定以及掌握框架的构筑供应数学依据；为解耦掌握的实施供应牢靠数据；为掌握系统参数的设定供应指导。 32 掌握规律讨论 结合锅炉运行方式，对循环硫化床锅炉的掌握规律进行讨论，以确定大体的掌握策略。前面已经提到循环硫化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、NO2排放率低、炉膛面积小、负荷调整比例大、负荷调整速度快等特点。但其燃烧机理特别简单，炉内的传热就包括气体与固体颗粒间的传热、床层与水冷壁间的传热、床层与炉内埋管的传热以及旋风分别器或一次风分别器内的传热等四种，其中悬浮物影响传热；硫化速度通过影响悬浮物密度从而影响传热

8、：传热表面垂直长度以及床温都对传热有很大影响。 循环硫化床锅炉这种结构上的特别性和燃烧机理的简单性，使其在掌握上较其它炉型简单。除常规掌握量以外，该炉型要求对料床温度和料床高度进行掌握，其中料床温度是循环硫化床锅炉掌握中最重要的参数。 在循环硫化床锅炉掌握中，由于一次风的转变对床温的影响比给煤量对床温的影响大，因此采纳一次风作为调整床温的掌握变量，用调整给煤量来满意负荷的要求。但是，转变给煤量将直接影响炉膛温度，所以给煤量与一次风是2个耦合特别紧密的掌握量。在循环硫化床锅炉燃烧掌握系统中，如何协调这2个变量，实现自动掌握。是掌握方案讨论的重点所在。 调整锅炉负荷必需通过调整炉内传热方式来实现，

9、也就是调整一次风量，以转变炉膛内的固体浓度分布。同时，一次风作为床温的主要掌握量，还必需兼顾床温调整。由于在循环硫化床锅炉内气、固混合比较匀称，温度场分布较好，入炉煤能够快速燃烧，因而较其它炉型滞后较小，所以通过给煤是调整负荷的热平衡较为合理。 33 掌握方案 在上述两项讨论成果的基础上将常规掌握方案和先进掌握理论有机结合起来，讨论一种综合性的循环硫化床锅炉燃烧掌握方案。 近年来，模糊掌握技术获得了长足的进展，也消失了不少胜利应用的范例，实践证明，模糊掌握能够对时变、非线性和简单的被控对象进行较为有效的掌握，但模糊掌握规章的猎取受专家的阅历和学问水平的制约，进而影响模糊掌握的效果，而且模糊掌握本身不能消退静差，再者PID掌握在工业现场中有着成熟的应用，并占有主导地位，这使得模糊掌握既不行能也没有必要完全替代PID掌握。 为此，应用模糊掌握理论对常规PID进行改进，并与模糊掌握有机结合起来，形成一种“综合性掌握方案”，再协作多种前馈掌握方案，应用于循环硫化床锅炉燃烧系统这一非线性简单对象，将达到满足的效果。 4 结论 循环硫化床锅炉燃烧掌握系统讨论的目标