優(yōu)化火電廠自動控制系統(tǒng)的重要性及對策

張擁軍

摘要:文章在總結(jié)剖析目前火電廠熱能保護利用的基礎(chǔ)上,進一步闡述了應(yīng)用先進自動控制系統(tǒng)后鍋爐在燃燒控制方面的優(yōu)良性以及燃燒的經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞:節(jié)約能源;優(yōu)化燃燒;自動控制;經(jīng)濟性

一、發(fā)電廠鍋爐燃燒過程中存在的問題及對策

燃燒控制系統(tǒng)是電廠鍋爐的主控系統(tǒng),主要包括燃料控制系統(tǒng)、風(fēng)量控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)。目前大部分電廠的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)仍然采用PID控制。燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統(tǒng),其中燃燒率控制由燃料量控制、送風(fēng)量控制、引風(fēng)量控制構(gòu)成,各個子控制系統(tǒng)分別通過不同的測量、控制手段來保證經(jīng)濟燃燒和安全燃燒。鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界對鍋爐輸出的蒸汽負(fù)荷的要求,同時還要保證鍋爐安全經(jīng)濟運行。一臺鍋爐的燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量三者的控制任務(wù)是不可分開的,可以用3個控制器控制這3個控制變量,但彼此之間應(yīng)互相協(xié)調(diào),才能可靠工作。對給定出水溫度的情況,則需要調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例,使鍋爐運行在最佳燃燒狀態(tài)。同時應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)存在一定的負(fù)壓,以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火,保證了人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。燃燒過程自動控制系統(tǒng)的方案,與鍋爐設(shè)備的類型、運行方式及控制要求有關(guān),對不同的情況與要求,控制系統(tǒng)的設(shè)計方案不一樣。將單元機組燃燒過程被控對象看作是一個多變量系統(tǒng),設(shè)計控制系統(tǒng)時,充分考慮工程實際問題,既保證符合運行人員的操作習(xí)慣,又要最大限度的實施燃燒優(yōu)化控制。當(dāng)外界對鍋爐蒸汽負(fù)荷的要求變化時,必須相應(yīng)的改變鍋爐燃燒的燃料量。

二、使用自動控制系統(tǒng)優(yōu)化燃燒的必要性

煤作為我國的主要能源,其中工業(yè)鍋爐的耗煤量占很大比例。目前,這些工業(yè)鍋爐大多效率都很低,不但白白地浪費了能源,而且污染了環(huán)境。過去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控,一般較難達(dá)到滿意的結(jié)果而計算機提供了諸如數(shù)字濾波,積分分離PID,選擇性PID,參數(shù)自整定、自尋優(yōu)PID等各種靈活算法,以及“模糊判斷”功能,是常規(guī)儀表和人力難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)的。在工業(yè)鍋爐溫度檢測控制系統(tǒng)中使用自動控制系統(tǒng)可大大改善了對鍋爐的監(jiān)控品質(zhì),提高了平均熱效率,從而節(jié)省了能源和減少了污染。自動控制包括對主機、輔助設(shè)備和公用系統(tǒng)的控制。熱工控制系統(tǒng)的功能是控制各種熱工過程的參數(shù),包括溫度、壓力、流量、液位(或料位)等,使其處于最佳狀態(tài),以達(dá)到火電廠的安全、經(jīng)濟運行。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個系統(tǒng)。因為給煤量既影響主汽壓力,也影響送、引風(fēng)量的控制,還影響到汽包中蒸汽蒸發(fā)量及汽溫等參數(shù),所以燃料量控制對鍋爐運行有重大影響。設(shè)置燃料量控制子系統(tǒng)的目的之一就是利用它來消除燃料側(cè)內(nèi)部的自發(fā)擾動,改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。另外,由于大型機組容量大,各部分之間聯(lián)系密切,相互影響不可忽略。只要掌握鍋爐燃燒的三相控制任務(wù)以及主電路的設(shè)計就可以使鍋爐的燃燒達(dá)到最優(yōu)化,也可以使環(huán)境不受污染,三相控制任務(wù)為送風(fēng)量、送水量、蒸汽量,主電路全刻度指示調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、觸發(fā)器、晶體管、DZ-III型電動壓力變送、閥門這六項,只要合理的選用器件,合理的控制送風(fēng)量、送水量以及蒸汽量就可以保證鍋爐的燃燒完全,使電廠的發(fā)電量達(dá)到最高,同時也可以保證環(huán)境不被污染。

三、優(yōu)化燃燒質(zhì)量,加強自動控制的措施

鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理,達(dá)到了燃燒控制優(yōu)化的目的,使機組在正常運行范圍,鍋爐燃燒效率得到有效提高。電廠是一個復(fù)雜的系統(tǒng),隨時可能發(fā)生機組負(fù)荷和其他干擾因素變化,依靠人工很難使機組控制在最佳運行狀態(tài),這其中最典型的就是鍋爐燃燒控制。燃料費用是主要的發(fā)電成本,煙氣排放又是電廠主要污染源。隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展,節(jié)能降耗,提高火電機組運行的可靠性和經(jīng)濟性已成為電廠節(jié)能工作的重要內(nèi)容。為達(dá)到這一目的,必須利用自動化裝置,對機組狀態(tài)、參數(shù)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行監(jiān)視。當(dāng)發(fā)生事故時,自動采取措施,以防止事故進一步擴大或保護生產(chǎn)設(shè)備使之不受破壞。如汽機的超速保護和鍋爐的超壓保護等。自動保護、自動調(diào)節(jié)、自動地適應(yīng)外界條件變化,使生產(chǎn)過程維持在規(guī)定的工況下進行,主要是鍋爐水位調(diào)節(jié)、汽溫調(diào)節(jié)、燃燒調(diào)節(jié)、輔助設(shè)備調(diào)節(jié)等。有時自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身也發(fā)生故障,這就要求有自身保護。自動控制主要有以下作用:提高機組運行的安全可靠性;提高運行的經(jīng)濟性;提高勞動生產(chǎn)率。自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),由于計算機的廣泛應(yīng)用和功能的擴大,正發(fā)生巨大的變化。小型計算機的引入,在傳統(tǒng)概念的自動化系統(tǒng)4個組成部分上疊加了上微機。微機分布系統(tǒng)的功能已能代替儀表顯示和調(diào)節(jié)控制。傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)已由一體化的微機系統(tǒng)所取代,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單。計算機系統(tǒng)將作為自動控制系統(tǒng)的主要部分與發(fā)電機組同步投產(chǎn)。

四、結(jié)束語

鍋爐的運行決定著整個電廠的發(fā)電量,鍋爐的燃燒完全也會使空氣不受污染,同時也可以使電廠的發(fā)電量達(dá)到最高。為了實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒,當(dāng)燃料量改變時,必須相應(yīng)的改變送風(fēng)量,使送風(fēng)量與燃料量相適應(yīng)。燃燒過程的經(jīng)濟與否可以通過剩余空氣系數(shù)是否合適來衡量,過?？諝庀禂?shù)通常用煙氣的含氧量來間接表示。實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒最基本的方法是使風(fēng)量與燃料量成一定的比例。燃燒控制子系統(tǒng)的任務(wù)就是使鍋爐的送風(fēng)量與燃料量相協(xié)調(diào),可以達(dá)到鍋爐的最高熱效率,保證機組的經(jīng)濟性。

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(作者單位:神華準(zhǔn)能發(fā)電廠熱工車間)