循環(huán)流化床垃圾焚燒爐的控制

薛新利

摘 要：日處理垃圾能力800t，鍋爐為75t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，配2臺12MW中溫中壓抽凝式供熱汽輪發(fā)電機組，經(jīng)過不斷完善控制方案，通過控制環(huán)節(jié)的不斷細化最終制定出自動控制方案;通過各種傳感器、控制器與集散控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配置，從實際情況出發(fā)，提高管理水平，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：自動控制;JX-300XP;集散控制系統(tǒng)

中圖分類號： TK229.6+6 ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）33-179-2

1 ?概述

河北承德熱力集團有限責任公司環(huán)能公司垃圾發(fā)電廠工程日處理垃圾能力800t，鍋爐為75t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，配2臺12MW中溫中壓抽凝式供熱汽輪發(fā)電機組。鍋爐燃料為垃圾、秸稈，煤占入爐熱量的20%，不足部分由秸稈補充。針對無錫鍋爐廠生產(chǎn)的混燃型流化床爐型，在我國自動控制模型還不成熟。作為國內(nèi)采用垃圾、秸稈、煤三種燃料混燃的循環(huán)流化床爐型進行無害化處理的環(huán)保型公司，通過不斷試驗和總結(jié)，探索并編寫出了適合該爐型的自動控制方案。

2 ?關(guān)鍵問題和解決方案

系統(tǒng)采用基于Windows Server 2000系統(tǒng)采用浙江中控的JX-300XP實現(xiàn)爐和機的順序控制系統(tǒng)SCS（B/T）及發(fā)電機、電源的順控系統(tǒng)SCS（G/A）?？刂粕显O(shè)置二級控制，操作員通過相應操作員站對對應的設(shè)備進行順序操作，同時也具備對單個被控設(shè)備操作。同時在SCS模塊中設(shè)計了整個系統(tǒng)以及單體設(shè)備的聯(lián)鎖、保護。

3 ?鍋爐燃燒系統(tǒng)

3.1 主汽壓力及給煤量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為達到整個系統(tǒng)能量的平衡，該系統(tǒng)借用純?nèi)济籂t型的協(xié)調(diào)控制模型，采用變頻調(diào)節(jié)控制助燃煤量及秸稈量來達到主蒸汽壓力定值控制的目的。通過壓力變送器測量主蒸汽實時壓力配合主蒸汽流量通過計算模塊計算出整個蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的阻力系數(shù)，計算模塊依據(jù)計算出的阻力系數(shù)以及操作員站的給定壓力值， 計算出該工況下為達到所需求的壓力值鍋爐應產(chǎn)出的主汽瞬時流量，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算主汽瞬時流量的焓值，實現(xiàn)了從鍋爐瞬時壓力控制轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)能量控制的轉(zhuǎn)換。控制系統(tǒng)在計算主汽瞬時流量值過程中，為保證系統(tǒng)的安全可靠通過系統(tǒng)預訂的上限、上上限、下限、下下限設(shè)定進行保護。為此在系統(tǒng)中設(shè)計出單獨模塊進行每小時煤、秸稈、垃圾的熱量平均值，通過主汽瞬時流量的焓值以及垃圾、煤、秸稈熱量均值，系統(tǒng)模塊計算出實時所需燃料瞬時總量，利用前饋控制原理系統(tǒng)設(shè)計是將該信號作為前饋信號，通過實時計算出的數(shù)據(jù)作為三種燃料的給定值指令，考慮系統(tǒng)的實時變化量及混燃型垃圾焚燒鍋爐的不穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)過程中應允許存在合適的超調(diào)量，為達到快速對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的目的在整個控制回路中另外設(shè)計了主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路，因此，主汽壓力調(diào)節(jié)回路強化應用比例調(diào)節(jié)作用，對積分作用相應進行弱化處理?？刂葡到y(tǒng)中燃料量的給定值為鍋爐主蒸汽壓力調(diào)節(jié)回路的實時信號輸出。為保障系統(tǒng)的安全當主汽流量瞬時值大于系統(tǒng)預訂的上限、下限給定定值時，直接切除主汽壓力回路中的相應運算，系統(tǒng)總?cè)剂狭恐苯幼鳛槿剂闲枨笳{(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值;當主汽流量瞬時值大于系統(tǒng)預訂的上上限、下下限給定定值時調(diào)為手動操作。該系統(tǒng)為保障整體可靠性在燃煤控制獨立設(shè)計了采用單回路，在控制盤上采用硬手操人工控制。

3.2 一次、二次風量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

系統(tǒng)采用控制進入爐膛的三種燃料量達到流化床溫進行控制，一次風變化通過改變?nèi)剂狭縼肀３至骰矞氐南鄬Ψ€(wěn)定，同時還保證汽水系統(tǒng)的參數(shù)如出口蒸汽瞬時壓力、瞬時流量、鍋爐低過出口煙氣中的氧量值控制在鍋爐廠以及環(huán)能公司所制定規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。實踐經(jīng)驗得出一次風量帶來的干擾引起的流化床密相區(qū)溫度的變化是逆向響應的，因一次風量瞬間減小會引起鍋爐密相區(qū)床溫下降，在控制系統(tǒng)設(shè)計時應在垃圾量、秸稈量保持不變的情況下增加給煤量直到系統(tǒng)達到平衡。相反，減少一次風量會引起爐膛內(nèi)過?？諝獠蛔?，系統(tǒng)應加大二次風機變頻頻率來維持出口煙氣氧量值穩(wěn)定。在整個風煙系統(tǒng)利用常規(guī)的比例—積分—微分控制鍋爐中三種燃料的燃燒和主蒸汽出口參數(shù)間相互干擾相互作用，通過實踐總結(jié)出該型號鍋爐在規(guī)定的各種負荷下三種燃料總量、一次、二次風的最佳變頻開度以及流化床鍋爐密相區(qū)床溫的最佳運行曲線，從而將流化床鍋爐系統(tǒng)的大滯后、強耦合特性給自動控制系統(tǒng)帶來的影響降低， 從而保證鍋爐的穩(wěn)定運行。

3.3 風量測量的補償

風瞬時流量測量采用差壓流量計易受所測量介質(zhì)測點的溫度、壓力的影響，在選擇風量測量儀表時我們對其進行綜合衡量，為保證系統(tǒng)的測量準確我們采用熱式流量計對其進行測量。因正常運行時系統(tǒng)的壓力變化不大，僅需對單個參數(shù)進行溫度補償，而熱式流量計恰恰有溫度補償功能。

3.4 爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

燃煤型流化床爐膛出口負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用單回路調(diào)節(jié)控制，爐膛負壓測量值利用三取二作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實際測量值，垃圾燃燒時因垃圾入爐時的不均勻?qū)е缕渌剂戏€(wěn)定的工況下負壓存在較大的波動，因此在系統(tǒng)設(shè)計時對爐膛負壓進行6六路取4路均值后作為實時測量值，從而確保測量值的準確和穩(wěn)定。

4 ?鍋爐汽水系統(tǒng)

4.1 鍋爐汽包水位的重要性

汽包水位的測量準確與否會影響鍋爐乃至機組的安全、穩(wěn)定運行，是鍋爐的最重要參數(shù)之一。為此環(huán)能公司采用三路雙室平衡容器配合差壓變送器進行三取二取均值后作為水位實時測量值。同時配備電接點水位表以及雙色水位計作為監(jiān)測儀表。

4.2 主汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

流化床鍋爐設(shè)有過熱器，通過調(diào)節(jié)減溫水流量來控制出口溫度參數(shù)在汽輪機規(guī)程范圍內(nèi)，從而保證管道以及汽輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定。

4.3 鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

通過調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)門開度控制給水流量，進而達到鍋爐水位控制的目的，該系統(tǒng)采用三沖量控制將鍋爐出口流量作為前饋，水位作為反饋，系統(tǒng)中主控制器采用PID調(diào)節(jié)器通過控制主給水調(diào)節(jié)閥門的開度達到汽包水位控制的目的。同時為保證系統(tǒng)的安全性設(shè)置了旁路調(diào)節(jié)閥，一旦主路調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障可進行旁路閥的自動切換。

4.4 蒸汽溫壓補償

為保證主蒸汽瞬時流量測量的準確保證熱量平衡，我們在控制系統(tǒng)模塊的設(shè)計當中采用溫度、壓力對主蒸氣流量進行補償。

4.5 JX-300XP系統(tǒng)

國外集散控制系統(tǒng)主要生產(chǎn)廠家集中在美、日、德等國。如美國HONEYWELL的TDC3000、MICRO TDC3000，TDC3000X等;FOXBORO的I/AS;WESTING HOUSE的WDPF;WAILEY的NETWORK90、INFI90;日本橫河的CENTUM、CS;YEWPACK的MARK II;德國SIEMENS的TELEPERM;ABB公司的MOD300、SIPAOS200等。自主創(chuàng)新我國自己的集散控制系統(tǒng)，經(jīng)過多年努力，他們都已經(jīng)取得可喜的成果如浙江中控的JX-300XP系統(tǒng)、新華控制工程公司的XDPS-400、北京和利時的FOCS和國電智深公司的EDPF-NT，華能信息產(chǎn)業(yè)公司的PINECONTROL，都已在多個電廠試驗應用的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改造提高后達到或接近國外廠家同類的集散控制系統(tǒng)水平，并已得到廣泛應用，受到電廠的歡迎和好評，且其價格低于國外成套進口的設(shè)備。承德熱力集團有限責任公司環(huán)能公司的DCS系統(tǒng)采用JX-300XP系統(tǒng)。

5 ?結(jié)束語

該系統(tǒng)以JX-300XP 系統(tǒng)為核心，通過各種傳感器、控制器與集散控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配置，從本身的實際情況出發(fā)，提高管理水平，節(jié)約成本，與其他自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化組合，構(gòu)成適合三種燃料混合焚燒爐型的集散控制系統(tǒng)，從而達到節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟的目的。

參 考 文 獻

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