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循环流化床锅炉燃烧控制优化节能技术探讨

作者: 时间:2021-06-01 21:00:29 点击:

北极星环保网讯:导读:根据循环流化床锅炉的燃烧特点,分析其控制系统存在的问题,探讨什么样的控制系统更适合循环流化床的控制锅炉。循环流化床锅炉需要控制的各种变量错综复杂地耦合在一起,因此我们必须找到更好的控制方案来为循环流化床锅炉服务。本文探讨和研究了循环流化床锅炉燃烧控制的优化节能技术,以达到节能环保的目的。

煤的循环流化燃烧技术因其燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放量低、SO2控制量低、负荷调节比大、负荷调节快等优点,得到越来越广泛的应用。特别是近年来,为有效保护环境,循环流化床锅炉发展迅速,并逐渐向高参数化、规模化发展。目前国内300MW机组循环流化床锅炉已投产。

哈尔滨华能集中供热有限公司拥有6台116MW循环流化床热水锅炉、3台75TH次高压循环流化床蒸汽锅炉、2台12MW汽轮发电机组及辅助系统,以及原有的老系统拥有64WM热水锅炉3台、35T/H蒸汽锅炉2台、3MW汽轮发电机组2台及辅助系统。总供热面积可达2058万平方米,占哈尔滨市的五分之一。该项目每年可减少煤耗30万吨、灰9. 5万吨、二氧化硫排放量2200吨、烟尘排放量1. 1万吨。这是一个受欢迎的、环保的、合乎道德的项目。但是,循环流化床锅炉的燃烧机理非常复杂。循环流化床锅炉的设计尚处于经验设计阶段。系统中各变量之间的耦合比较密切,具有严重的非线性。循环流化床锅炉的自动热控制,尤其是自动燃烧控制问题,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实用性的关键之一。

1、 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锅炉。它有很多控制回路,系统也比较复杂。控制系统一般包括以下主回路:汽包水位控制;过热蒸汽温度控制;燃料控制;风量和烟气含氧量 数量控制;炉膛负压控制;床温控制;料层高度控制;循环灰控制。汽包水位控制和过热蒸汽温度控制的特点与普通煤粉锅炉相同,在此不作分析,只分析循环流化床锅炉燃烧相关控制系统的特点。

循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是使煤燃烧提供的热量适应进入锅炉,满足锅炉蒸汽负荷的需要,同时保证安全经济运行锅炉、燃烧控制系统的任务概括起来有以下几个方面:

1) 保持稳定的主蒸汽压力。蒸汽压力的变化表明锅炉的蒸汽量与负荷的蒸汽消耗量不匹配,需要相应地改变燃料供应量来改变锅炉的蒸发量;

2) 保证锅炉燃烧过程的经济性。在改变燃料量的同时,相应地调整供气量,使之与燃料量相匹配,以保证锅炉燃烧的经济性;

3) 引风量与送风量相匹配,保证炉压在正常范围内,保证炉子的安全运行;

4) 床温是直接影响锅炉安全和连续运行的重要参数,也直接影响锅炉运行中的脱硫效率和NOx产量。一般860℃左右的床温是炉内脱硫的最佳温度,NOx的产量也较低。床温过低,不仅降低了锅炉的效率,而且造成锅炉运行不稳定,容易将火扑灭;床温过高会降低脱硫效率,大大增加NOx产量。同时,容易造成炉床料结焦,不能流化燃烧,造成锅炉停炉。可见床温是循环流化床锅炉运行的一个极其重要的参数;

5) 料层的高度控制也与锅炉的安全连续运行密切相关。料层过厚,会抑制一次风的“头”,使炉料无法达到完全流化状态;料层过薄,不仅达不到负荷要求,而且会造成一次风穿透料层而起火;

6) 循环灰控制会直接影响锅炉的循环率,对床温也有一定的影响。

2、 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的实现

循环流化床锅炉是典型的多变量受控对象。但由于系统研究不足,对其系统缺乏经验和深入了解,仅需要对其控制系统进行设计、分析和研究。仍然可以使用传统方法。目前循环流化床锅炉燃烧控制系统的设计仍采用常规PID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、料层高度控制控制、循环灰控制等有机相连的控制单元。即被控对象被人为地划分为多个单变量系统进行控制。这种控制方法虽然简单易实现,局部分析合理,但综合考虑会出现很多问题,大大提高自动控制水平。局限性,有的甚至不能满足机组的正常运行。关于循环流化床锅炉的燃烧控制,从宏观上看,无论怎么控制,首先要保持床温的稳定。每个参数相互耦合。要实现自动控制,仅靠PID控制是远远不够的。因此,必须在循环流化床锅炉控制系统中引入先进的控制理念,即模糊控制。实践证明循环流化床锅炉燃烧,模糊控制可以有效地控制时变、非线性和复杂的被控对象。为此,应用模糊控制理论对常规PID进行改进,并与模糊控制相结合,形成“综合控制方案”,结合多种前馈控制方案,应用于燃烧系统。循环流化床锅炉。一个非线性的复杂对象会得到满意的结果。

3、 循环流化床锅炉燃烧过程自动控制优化方法

循环流化床锅炉的燃烧控制必须保证锅炉的安全运行,床温的稳定,以及机组协调控制的灵活参与。要实现上述目标,必须明确几个关系,即:煤量与负荷。关系;燃煤量与床温的关系;负荷与床温的关系;炉膛受热面吸热量与床温与煤量的关系。此外,还要注意循环流化床锅炉的热能储存。然后确定我们要控制的元素,从而使用模糊控制结合DCS功能来达到我们的控制目的。其实,从宏观上看,只要了解循环流化床锅炉的蓄热能,就可以很好地控制锅炉。这也是循环流化床锅炉区别于煤粉锅炉的控制,但可惜的是很难知道操作流化床锅炉有多少能量?为了有效控制锅炉,引入模糊控制可以解决这个问题。让控制系统模仿人的经验思维,再用理论计算进行修正,最终通过DCS达到自动控制的目的。例如,协调控制现在需要减少负载。如果由人工操作,将根据经验减少煤和风。考虑到锅炉的储能运营商肯定会先减一些煤,降下来的时候运营商也会减煤。添加与当前负载相匹配的煤量。在此过程中,锅炉床温、一次风、二次风、含氧量、料层高度、循环灰分等都会发生不同程度的变化循环流化床锅炉燃烧,需要进行调整。 搞清楚这个过程和上面提到的那些关系之后,我们就可以通过控制系统来实现控制系统的自动控制。其他条件如负载增加、故障条件和各种不可预见的干扰因素(介质变化等)都可以用同样的方式实现。

综上所述,国内循环流化床锅炉燃烧过程自动控制的设计和实现还存在很多不完善的地方。根据循环流化床锅炉的燃烧运行特点,对锅炉的燃烧过程进行自动控制系统。优化改造对机组安全经济运行非常必要。