【精选】锅炉燃烧系统采用DCS优化控制精选

1、锅炉燃烧系统采纳dcs优化操纵 篇一：基于dcs的锅炉优化操纵系统与开发 基于dcs的锅炉操纵系统设计 姓名：邱玉泉 指导教师：刘福荣 摘要：由于燃煤锅炉，它的燃烧过程是一个耦合严峻、具有严峻非线性、时变特性、扰动变化剧烈且幅值大的多变量系统，其中送风量、引风量、给煤量、热网负荷、环境温度等参数的变化都将对燃烧系统产生直截了当的阻碍，因而锅炉燃烧操纵不仅直截了当阻碍锅炉供热工况的稳定，而且对节能降耗，保护环境，提高链条锅炉的热效率有着重要的意义。然而，目前的热电厂锅炉的燃烧优化主要依托调试人员进展多种工况和常用煤种试验，以获取不同工况下的最正确风/煤比，运转人员参照运转，这种方法费时费劲，而且

2、由于链条锅炉使用的煤种变化以及运转工况变化频繁，实际工况往往偏离实验工况，同时这种燃烧调整方法不能按照运转条件的变化实时的调整操纵，使链条锅炉处于最正确运转情况，造成资源浪费。 本文对目前供热系统普遍存在的锅炉燃烧操纵系统进展了研究，针对目前锅炉普遍存在的煤质多变，负荷多变，锅炉常偏离最正确燃烧情况造成资源浪费且过滤自控率低等征询题，设计开发了一套基于dcs的锅炉操纵系统。本系统在原有浙大中控jx-300xp dcs根底上,釆用监控组态软件操纵系统,利用opc技术实现dcs与力控组态软件之间的动态数据交互，在保证了系统精确性的前提实现节能,看似损失了一定的优化量,但是整个操纵系统的自控率得到了

3、保证,在供热锅炉操纵上做到了恶劣时保稳定,稳定时求最优”。 关键词:dcs;监控系统第一章绪论 工业锅炉【1-2是利用燃料(包括煤、气、油等)的热能将工质加热到一定温度 和压力的换能设备。锅炉消费在我国国民经济开展中占据着重要的地位。然而锅 炉的燃烧换热过程是一个复杂的工业过程。它主要包括煤的燃烧氧化释放热量和 交换热量两大过程,两者都存在多相化学和物理反响过程,这些反响过程的宏观 时滞性和非线性是阻碍锅炉燃烧过程丨操纵稳定性的首要征询题。研究分析锅炉 燃烧过程等消费环节的特性,是实现锅炉燃烧优化操纵的关键。 工业锅炉的能源主要以煤为主,其它燃料,例如油、气等仅占极小部分。研 究锅炉燃烧的本质

4、是研究煤在空气中燃烧的过程。然而锅炉内部的各种过程大多 是同时进展,互相阻碍。由锅炉燃烧的热平衡可知输入热量为有效利用热、排烟 损失热、化学不完全燃烧热损失、机械不燃烧损失、锅炉散热以及灰渔物理热损 失的总和。在输入热量一定的情况下,通常通过减少化学不完全燃烧热损失来增 加有效利用热。而炉内换热过程又存在以下几个方面的特点: (1)换热方式分为辐射和对流两种,主要往常者为主,后者一般不超过5%; (2)辖射特性按照燃料的不同而波动; (3)由于火焰温度分布不同,火焰中辐射成分也不同,带来特性的不稳定; 总之,在实际消费中,锅炉的燃烧换热过程存在诸多征询题:辖射换热具有非 线性,燃烧换热过程具有

5、时滞性,负载以及设备功能具有时变性。而工业锅炉燃 烧系统操纵的首要任务是使燃料燃烧所产生的热量习惯负荷的需求,与此同时还 要保证锅炉的经济燃烧和平安运转详细调理任务可概括为三个方面: 保持出水温度恒定是燃烧过程操纵的第一项任务。假设出水温度改变了,就 意味着锅炉的产热量与负荷设备的耗费量不一致,因而必须改变燃料的供给量, 来改变锅炉的燃烧产热量,从而到达改变锅炉输出恢复出水温度为设定值的目 的。此外,保持出水温度在一定范围内,也是保证锅炉和各个负荷设备正常工作 的必要条件。 确保锅炉经济燃烧是锅炉燃烧过程操纵的第二项任务。燃烧的经济性指标特别 难直截了当测量,常用烟气中的合氧量或者是燃料量与给

6、风量的比值来衡量。假设能 够保持燃料量与空气量的正确比值，就能到达最小的热量损失和最大的燃烧效率。反之，假设比值不当，空气缺乏，会导致燃料的不完全燃烧，当大部分燃料不能完全燃烧时，热量损失直线上升；而假设空气过多，就会使大量的热量损失在烟气之中，使燃烧效率降低。一般说来，保持2%的氧或10%的过剩空气是最适宜的，如此的热量损失最小。 3、维持适宜的炉膛负压 炉膛负压的变化，反响了引风量与给风量的不协调的变化。通常要求炉膛负压保持在20-40ppa的范围内，在这个范围内对燃烧工况，以及锅炉的维护及平安运转都最有利。假设炉膛负压过小，炉膛内容易向外喷火，可能危及设备与操作人员的平安，同时带来环境污

7、染等征询题；炉膛负压过大，炉膛漏风量变大，增加引风机的电耗和烟气带走的热量损失。因而，需要维持炉膛负压在适当范围之内。 这三项调理任务是互相关联的，它们能够通过调理燃料量，给风量和引风量来完成，而关于燃烧过程而言，自动操纵系统的要求是：在负荷稳定时，应使燃料量、给风量和引风量各自保持不变，及时地补偿系统的内部扰动。这些内部扰动包括燃料的质量变化，给风量和引风量的变化等；在有负荷变化的外部干扰作用时，那么应使燃料量、给风量和引风量成比例地改变，既要习惯负荷要求，又要使三个被调量出水温度、炉膛负压和燃烧经济性指标保持在同意的范围内。综合以上所诉的调理任务以及自动操纵系统的要求使得设计优化算法变得复

8、杂化。 锅炉燃烧优化操纵的最终目的是操纵锅炉内的燃料处于最完全燃烧状态下,这时候锅炉的效率最高，因而寻优目的要选择锅炉效率或能够间接反映锅炉效率的锅炉运转参数,根掘目前国内外的研究情况,以寻优目的为界记来区分不同的寻优方案,锅炉燃烧优化操纵方案有以下几品种型:1、以炉膛温度为寻优目的的燃烧优化方案 稳定工况运转时锅炉的燃烧效率与炉温一一对应的,而炉温与空气过剩系数存在着单峰曲线关系,在一定程度上能够用温度来间接反映锅炉的燃烧效率,但这种方法在实际中未得到广泛应用,由于炉内温度场是三维的,它足炉腔宽度、深度和高度的函数,在炉膛同一段而上，各点温度相差特别大,因而特别难反映整个炉膛内燃烧情况的温度

9、,同吋所测温度随炉内燃烧工况的波动而变化,因而炉腔温度不是一个能特别稳定地反映炉内燃烧情况的参数。 2、以炉膛断面辐射能量作为寻优目的的燃烧优化方案 锅炉的最高燃烧效率总是在炉膛总辐射能量最高的情况下才出现的,而且最高炉膛总辐射能一定对应着最正确风/煤比,这是以炉膛断面辐射能量作为优参数的燃烧优化方案的理论按照。然而这种方法并没有在实际消费中得到广泛的应用,缘故可能是优化过程中产生的风量波动量辐射不能特别大,引起的炉膛辐射能量变化量难以被测出来。 3、以锅炉热效率为寻优目的的燃烧优化方案 锅炉效率与空气过剩系数间存在着单极值非线性关系,因而通过效率相对与风量的梯度值的符号情况能够推断下一步送风

10、量改变的大小和方向。期简要过程如下:给送风量一个波动量,例如增加风量,然后计算锅炉效率,假设锅炉的效率增加,说明增加风量有助于改善燃烧工矿,因而接着增加风量,反之,下-步应减少风量,如此如此的不断探究,最终找到同时稳定运转于极值点附件。这种锅炉燃烧优化操纵方案的根底是如何快速精确的测量锅炉效率,而当锅炉负荷变化吋,又要重新寻找新的极值点,同时这种方案有较大的滞后性。 4、以最正确含氧量为操纵标准的燃烧优化操纵力案 通过测量烟气中的氧含量来大致确定运转过程中风/煤比是否适宜,假设偏离了氧含量的最正确值,那么由含氧量调理系统进一步修正,使之到达最正确值,从而保证锅炉的热效率为最高。由于最正确氧含量

11、是随负荷以及煤种等要素的变化而变化,而且烟道漏风对氧含量阻碍特别大,因而这种调理系统的弊端也显而易见。 5、以固定的数学模型16为操纵标准的燃烧优化操纵方案 尽管最正确空气过剩率随着负荷波动,但不同的锅炉其波动关系是不同的,多数锅炉消费厂家没有提供如此的关系曲线。人们能够按照司炉工的经历数据,通过长期的观察,记录积累不同负荷下认为是燃烧工况最好的烟气氧含量数据,然后利用这些数据通过线性回归等数学方法,建立最正确氧含量随负荷变化的数学模型。当锅炉运转过程中负荷变化时,系统按照这一模型自动修正氧含量的设定值,从而到达最正确燃烧的目的。这种方法的优点是模型已经预先离线计算好,寻找最优点的速度快,同时

12、对工况没有干扰;缺点是所釆集的数据量有限,还掺杂人为经历,模型精度不够精确。 以上每一种燃烧优化方案都有成功的应用范例,然后以上几种燃烧优化操纵方案都存在着缺乏的地点寻优参数难以精确测量和大滞后征询题限制了它们在实际消费中的应用与推行。关于本文所涉及的链条热水锅炉,从操纵理论的角度分析,它是一个多变量、非线性、分布参数的和带时延的复杂对象,它有多个被控变量(温度,氧含量和炉腔负压篇二：和利时优化操纵方案7-汽包锅炉燃烧优化操纵应用 汽包锅炉燃烧优化操纵应用 一、概述 随着dcs在电厂的普及，dcs功能应用逐步得到推行。其中，dcs的优化操纵，比过去的单元智能仪表来得更加方便和易用。但电力系统用

13、户，对dcs的功能的掌握还有限，许多功能没有得到应有的注重和开发，这就对dcs厂家提出了新的需求，dcs厂家不但要提供dcs操纵软硬件平台，还要给用户提供整体的处理和操纵方案，保证dcs和现场设备长期经济、稳定、平安运转。 锅炉品种较多，目前在国内应用最多的是燃烧煤粉的自然循环汽包炉和直流炉；有直截了当燃烧原煤的循环流化床炉；燃烧垃圾的炉排锅炉，还有燃烧生物质的炉排，比方栉杆，甘蔗渣等。不同的锅炉有不同的操纵和优化方式，操纵是让锅炉相关参数稳定；优化是对工艺、燃烧、配风等进展经济操纵，提高效率，降低污染物排放。 锅炉除直流炉外，都有一个明显特点，确实是有本人独立的汽包。不管是烧垃圾的垃圾炉，循

14、环流化床锅炉，仍然烧煤的汽包炉；也不管是母管制运转，仍然单元制运转，都因锅炉有一个汽包，它们的核心操纵思想变成一致，即利用汽包的储能变化，及时检测燃烧率的变化，从而及时调整燃料量，到达快速、稳定地操纵和调理。直流锅炉主要是操纵中间点温度（焓）来调理风水煤；汽包锅炉主要是操纵主汽压力和汽包压力的稳定来调理风水煤。本文主要介绍汽包锅炉操纵的共同点来说明对其进展操纵方案的优化。在有汽包的锅炉操纵中，可借鉴和参考本方案。 二、原理及动态特性 汽包锅炉燃烧操纵系统包括燃料量操纵、送（一二次）风操纵和引风操纵三个主要子系统；燃烧过程自动操纵的根本任务是按照机组负荷的变化，使燃料燃烧所提供的热量习惯锅炉输出

15、蒸汽量的需求，同时保证燃烧过程的经济性和锅炉运转的平安性。 按照锅炉燃烧操纵任务，主要调理以下三个物理量： 1燃料量调理 调理燃料量使入炉燃料燃烧所产生的量能与锅炉外部负荷需求的量能相习惯。 2送风量调理 燃料量改变时，送风量也应改变，以保证燃料的完全燃烧和排烟热损失最小。调理送风量的目的是保证锅炉燃烧过程的经济性。 3引风量调理 调理引风量的目的是使引风量与送风量相习惯，以保持炉膛压力在要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。 锅炉燃烧操纵系统 调理变量被控对象被调量 图一 锅炉燃烧操纵系统及被控对象从图一所示的锅炉燃烧对象显示，锅炉燃烧操纵系统是一个多输入多输出的非线性多变量强耦合操纵系统。在锅

16、炉燃烧操纵过程中，通过燃料量操纵、送风操纵和引风操纵三个子系统分别对三个调理变量（燃料量b、送风量v、引风量g）进展调理，以维持三个被调量（主蒸汽压力pt 、烟气含氧量o2、炉膛压力plt）的稳定。 锅炉燃烧过程被控对象的动态特性是指机组运转过程中各种扰动引起的各被调量变化的动态关系，锅炉燃烧过程被控对象的动态特性主要有以下三个： 1.主蒸汽压力pt 在内、外扰动下的动态特性； 2.烟气含氧量o2在送风量扰动下的动态特性； 3.炉膛压力plt 在引风量扰动下的动态特性。 （一）内扰作用下主蒸汽压力的动态特性: 主蒸汽压力pt 遭到的主要扰动有二个，其一是燃烧率b扰动称为根本扰动或内部扰动；其二

17、是耗汽量d的扰动，称为外部扰动。主蒸汽压力pt 的动态特性与用汽调理装置有关，以以下图二（a）为用汽量不变时，锅炉燃烧率b扰动下主蒸汽压力pt 变化的阶跃响应曲线。 图二（a） 内扰作用下主蒸汽压力的动态特性 如今主蒸汽压力pt 是一个无自平衡才能的被控对象。汽包压力pb与主蒸汽压力pt 之差p2与主蒸汽流量以及过热器的阻力成正比。按照阶跃响应曲线确定拖延时间 ?b，可以求出： 1.反响速度： tg?b 2.反响时间： （11） ?btb?tg?1（12） 反响时间tb定义为：燃烧率改变其额定值的10,汽压改变10%所通过的时间。 以以下图二（b）为用汽调理阀门开度不变时，锅炉燃烧率b扰动下主

18、蒸汽压力pt 变化的阶跃响应曲线。如今主蒸汽压力pt是一个有自平衡才能的被控对象。汽包压力pb与主蒸汽压力pt 之差p2随燃料量和进入汽轮机的蒸汽流量的增加而增加。 图二（b） 内扰作用下主蒸汽压力的动态特性 按照锅炉蒸发受热面的热量平衡关系可得： ?qr?dh?dt?cdpb 式中: qr 热负荷阶跃变化； d 主蒸汽流量(负荷)； h饱和蒸汽焓； c 蒸发受热面热容。 按照以上热平衡关系式可得： ?qr?d?cdp bb （14） 13） （cb? 式中cb称为蓄热系数，其物理意义为汽包压力pb改变一个单位，蒸发受热面所吞吐的蒸汽量。式（14）说明，测出主蒸汽流量d和汽包压力pb的变化速度

19、dpb/dt，与一定的蓄热系数cb配合,就可得到代表热负荷qr的热量信号，能够迅速反映燃料量的变化。 （二）外扰作用下主蒸汽压力的动态特性: 外部扰动是指负荷变化的扰动，以以下图三（a）和图（b）分别为进汽量d和用汽调理阀门开度t 扰动下主蒸汽压力pt变化的阶跃响应曲线： 图三 外扰作用下主蒸汽压力的动态特性 图三（a）中，主蒸汽压力pt在阶跃下降p0后，不断维持等速下降，为无自平衡才能的被控对象。 图三（b）中，主蒸汽压力pt在阶跃下降p0后，下降速度逐步变慢，最后稳定于一个较低的压力值，为有自平衡才能的被控对象。 （三）烟气含氧量的动态特性 烟气含氧量o2是阻碍燃烧过程经济性的重要指标，主

20、要通过改变进入炉膛的送风量v对烟气含氧量o2进展调理。送风量v 扰动下烟气含氧量o2变化的阶跃响应曲线为：篇三：锅炉优化dcs优化-刘泽源 锅炉功能优化系统 某某发电公司采纳中能公司的锅炉功能优化系统对#5锅炉的平安性、稳定性以及经济性进展全面的改善，技术协议中要求锅炉功能优化系统对炉侧的可调参数进展闭环操纵。 炉侧可调参数包括： - 空预器入口烟气含氧量； - 燃尽风门挡板开度；二次风门挡板开度； - 一、二级过热器减温器喷水操纵阀开度和再热器减温器喷水操纵开度 - 过、再热气旁路烟气调理挡板开度； - 各台给煤机的给煤量。 目前的#5炉的可调参数操纵情况如下： - 空预器烟气含氧量是通过设

21、定氧量值反响。进展操纵， - 燃尽风门挡板开 与二次风门挡板是通过手动操纵， - 过、再热器旁路烟气挡板开度是通过手动操纵， - 一、二级过热器减温器喷水操纵阀开度与再热器减温器喷水操纵开度都是通过自动操纵， - 各台给煤机的给煤量是通过手动操纵。 锅炉功能优化系统的目的是将以上可调参数均进展自动闭环操纵，到达让锅炉时刻处于平安稳定经济的运转情况。 锅炉可调参数详细调理内容如下： - 通过调理二次风门挡板和燃尽风门，调理风箱压力 - 通过调理过、再热器旁路烟气挡板，调理主再热气温 - 通过调理一、二级过热器减温器喷水操纵阀开度与再热器减温器喷水操纵主再热气温 - 各台给煤机的给煤通过自动操纵，

22、来调理主再热气温 - 通过调理二次风机转数，来调理氧量 对以上二次风门挡板；燃尽风门挡板；过、再热减温器喷水操纵阀、主再热气平和风箱压力与氧量，以上锅炉功能优化做闭环操纵，从而对经济性起到更加方便有用将负荷设定为300mw低负荷 400mw中负荷 500mw高负荷三个阶段进展操纵 下述自动操纵逻辑 mcs、scs、das、操纵系统单元 模仿量操纵 顺序操纵 数据采集 保护单元：fsss 锅炉炉膛平安监控系统又可称为燃烧器治理系统bms mft：主燃料跳闸 当出现以下任一种情况时，会引发mft：二台送风机全停；二台引风机全停；二次风母管压力高（大于2.8 kpa，三取二，延时2秒），rb延时5秒

23、；二次风母管压力高高（大于3.5 kpa，三取二，延时5秒），且联跳送风机；锅炉总风量小于25%(547t/h)，延时2秒；汽包水位高高（大于+203.2 mm，水位变送器三取二，延时20秒），rb延时60秒；汽包水位低低（小于228.6 mm，水位变送器三取二，延时20秒) ，rb延时60秒；炉膛压力高（大于+1.25 kpa ，三取二，延时2秒），rb延时5秒；炉膛压力低（小于1.75 kpa，三取二，延时2秒），rb延时5秒；炉膛压力高（大于+2.5 kpa，三取二，延时5秒），且联跳送风机；燃料失去；再热器遮断(任一条件满足时)： 1）主汽流量300t/h时汽机跳闸；2）主汽流量300

24、t/h，发电机已并网达60秒且旁路未投，汽机跳闸，延时60秒；3）发电机未并网且旁路未投，投用油枪数超限（注：#1机为油枪24）；汽机跳闸，延时90秒；手动mft。mft后，会引发一系列的设备跳闸和关闭 可能会接触到的保护条件 用颜色标注 主燃料系统主燃料系统，即制粉系统，包括磨煤机、给煤机、一次风机、光滑油泵及相关阀门的启动、停顿、跳闸及隔离、充惰、清扫过程也均有fsss系统逻辑操纵。这些设备的运转可由运转人员通过crt进展操作，整个磨组设备也可由磨组的自动顺序启停来操纵。磨组的启停是燃料系统中重要的一环，关于600mw机组，共6台磨煤机，每台磨煤机与相应的给煤机等其他配套设备构成一个磨组，独立操纵，互不阻碍。 ··········附录逻辑 1、二次风机调理逻辑 2、给煤机逻辑 二次风机调理逻辑 1.1.1 当锅炉负荷低于x值时 风机自动