循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制循环流化床锅炉燃烧过程自动控制 的优化方法的优化方法 循环流化床锅炉循环流化床锅炉 cfb 的控制系统的现状的控制系统的现状 目前 国内中 大型循环流化床锅炉 cfb circulating fluidize bed 投运数量越来越多 这些电厂一般采用 dcs distributed control system 分散控制系统 进行机组运行控制 dcs 控制系统应用于煤粉锅炉经验已经很成熟 而且自动化水 平 安全性都比较高 对于国内的循环流化床锅炉 目前的 dcs 控制系统现状基本是套用煤粉炉的 dcs 控制逻辑 只是稍 加改动 另外基于国内电厂基建现状 多数机组都是在抢工期 的情况下投运的 所以留给控制系统研究人员的研究时间几乎 没有 然而循环流化床锅炉的燃烧机理十分复杂 循环流化床 锅炉的设计尚处于经验设计阶段 系统中变量之间的耦合比较 紧密 而且具有严重的非线性 循环流化床锅炉热工自动控制 特别是燃烧自动控制方面的问题已成为其进一步推广应用的主 要障碍 循环流化床锅炉的运行自动化已成为其走向实用的关 键之一 在机组基建调试期间 大家对于控制系统一般都是只要能 保证锅炉正常启动和停运就行了 至于控制系统的优化 逻辑 的优化 自动的投入与优化 锅炉保护的设定等都是简单地在 煤粉炉的控制理念下做一些简单修改 然而 循环流化床锅炉 和煤粉锅炉从燃烧机理上说有很大的区别 这就决定了控制逻 辑及理念应该有很大的不同 所以套用煤粉锅炉的控制理念往 往不能适合循环流化床锅炉 这也就是目前为什么许多循环流 化床锅炉很多自动投不上 许多保护不敢投 从而造成循环流 化床锅炉的运行人员数量多 劳动强度高 效率低下等 而且 锅炉的运行也极为不稳定 这就给我们的制造厂 电厂及试验 研究人员提出了一个课题 如何使 dcs 控制系统更加适合循环 流化床锅炉 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的特点循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的特点 循环流化床锅炉不同于煤粉炉 其控制回路多 系统比较 复杂 控制系统一般包括以下主要回路 汽包水位控制 过热 汽温控制 燃料控制 风量及烟气含氧量控制 炉膛负压控制 床层温度控制 料层高度控制 循环灰控制 对于汽包水位控 制和过热汽温控制特性与通常的煤粉炉相同 在此不予以分析 只对与循环流化床锅炉燃烧相关的控制系统的特点进行分析 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是使送入锅炉内 的燃煤燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要 同时还要 保证锅炉安全经济运行 燃烧控制系统的任务归纳起来有如下 几个方面 2 1 维持主蒸汽压力稳定 汽压的变化表示锅炉的蒸汽量 与负荷的耗汽量不匹配 需要相应地改变燃料的供给量 以改 变锅炉的蒸发量 2 2 保证锅炉燃烧过程的经济性 改变燃料量的同时 相 应地调节送风量 使之与燃料量匹配 保证锅炉燃烧的经济性 2 3 引风量与送风量相配合以保证炉膛压力在正常的范围 内 保证炉膛的安全运行 2 4 床层温度是一个直接影响锅炉能否安全连续运行的重 要参数 同时也直接影响锅炉运行中的脱硫效率及氮化物 nox 的产生量 一般情况下 860 左右床温是炉内脱硫的最 佳温度 同时 nox 的产量也较低 床温过低不但使锅炉效率下 降 而且是锅炉运行不稳定容易灭火 床温过高会使脱硫效率 下降 nox 产量大大增加 同时容易造成炉膛床料结焦 无法 流化燃烧而导致停炉 由此可见 床层温度是循环流化床锅炉 运行极为重要的参数 2 5 料层高度控制也与锅炉安全连续运行密切相关 料层 太厚 会把一次风的 风头 压住 使炉料不能达到完全流化状 态 料层太薄 不仅不满足负荷要求 而且会使一次风穿透料 层吹灭炉火 2 6 循环灰控制将直接影响锅炉的循环倍率 也对床温有 一定的影响 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的实现循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的实现 循环流化床锅炉是一个典型的多变量被控对象 但由于对 它的系统的研究不够完善 还缺乏经验及深人的了解 所以在 设计 分析 研究其控制系统时只能仍采用传统的方法 目前 循环流化床锅炉燃烧控制系统设计仍采用常规 pid proportional integral differential 比例积分微分 控制 通常由燃料控制 总风量控制 一次风控制 二次风控制 燃 烧室负压控制 床温控制 料层高度控制 循环灰控制等几个 有机联系的控制单元构成 即人为地把被控对象分成许多单变 量系统进行控制 这种控制方法虽然简单 易行 局部分析是 合理的 但整体考虑会存在许多问题 对进一步提高自动控制 水平将存在很大的局限性 有的甚至不能满足机组的正常运行 对于循环流化床锅炉燃烧的控制 我们从宏观上看 不管 你怎么控制都要首先维持床层温度的稳定 影响床温的几个被 控对象关系的错综复杂 可以看出各个参量是互相耦合在一起的 要想实现自动化 控制 靠单纯的 pid 控制是远远不够的 所以必须把先进的控 制理念引进循环流化床锅炉的控制系统 即模糊控制 这对于 我们从事流化床锅炉研究的工作者来说是一个课题 实践证明 模糊控制能够对时变 非线性和复杂的被控对象进行较为有效 的控制 为此 应用模糊控制理论对常规 pid 进行改进 并与 模糊控制有机结合起来 形成一种 综合性控制方案 再配合 多种前馈控制方案 应用于循环流化床锅炉燃烧系统这一非线 性复杂对象 将达到满意的效果 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的优化方法 循环流化床锅炉燃烧控制要保证锅炉的安全运行 床温的 稳定 灵活的参与机组的协调控制 要达到上述目的 我们必 须要搞清楚几个关系即 燃煤量和负荷的关系 燃煤量和床温 的关系 负荷和床温的关系 炉膛受热面吸热量和床温 煤量 的关系 另外我们必须要重视循环流化床锅炉的热蓄能量 搞 清楚这些 我们就不难确定我们要控制的元素 从而采用模糊 控制结合 dcs 功能实现我们的控制目的 其实宏观的看只要我 们搞清楚循环流化床锅炉的热蓄能量 就可以很好地控制锅炉 了 这也是循环流化床锅炉不同于煤粉炉的控制 但是可惜我 们很难知道运行的流化床锅炉到底有多大的蓄能 要想有效的 控制好锅炉 我们引入模糊控制就可以解决这个问题 我们让 控制系统模仿人的经验思维 然后再用理论计算进行校正 最 后通过 dcs 实现我们的目的 举个例子 协调控制现在要降负荷 要是人操作 就会根 据经验减煤 减风 考虑到锅炉的蓄能量运行人员肯定会先多 减一些煤 等降下来时运行人员会再把煤量加至和当前负荷相 匹配的煤量 在这个过程中锅炉的床温 一次风 二次风 氧 量 料层高度 循环灰等都会有不同程度的变化 也需要对它 们进行调整 搞清楚了这个过程和上面所说的那几个关系 我 们就可以通过控制系统来实现控制系统的自动控制了 其他