基于专家系统的循环流化床锅炉智能控制
循环流化床自动控制解决方案
循环流化床自动控制解决方案循环流化床自动控制解决方案一、前言中控在循环流化床锅炉控制方面进行了大量的研究并积累了丰富的现场实施经验，针对各种规模的流化床锅炉设计出了适用的控制方案，并已在多个生产现场成功实施。
二、工艺流程简介循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。
其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。
煤和脱硫剂被送入炉膛后，迅速被炉膛内存在的大量惰性高温物料（床料）包围，着火燃烧。
燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，物料在炉膛内呈流态化沸腾燃烧。
在上升气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。
大颗粒物料被上升气流带入悬浮区后，在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气流，并最终形成附壁下降粒子流，被气流夹带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛循环燃烧直至燃尽。
未被分离的极细粒子随烟气进入尾部烟道，进一步对受热面、空气预热器等放热冷却，经除尘器后，由引风机送入烟囱排入大气。
图1 260t/h循环流化床锅炉监控画面图2 260t/h循环流化床机组监控画面三、控制方案循环流化床锅炉控制系统具有系统复杂、多变量输入多变量输出、变量关联耦合性强、输入输出非线性、大滞后等特点，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。
中控DCS系统在循环流化床锅炉上的应用主要功能有：数据采集与数据处理功能（DAS）DAS系统通过I/O卡直接从过程对象中获取数据，也可以通过SCnetⅡ或从其它子系统如MCS、SCS站采集和处理所有与机组有关的测点信号及设备状态信号。
在操作站上进行生产过程的集中监视和操作, DAS系统具有显示、记录、性能计算、历史数据存储和检索功能。
模拟量自动调节控制功能（MCS）汽包水位控制中控独创了汽包水位控制模块FB_BoiLCon，该模块中集成了基于直接物质平衡的专家控制、前馈单回路控制、前馈串级控制（三冲量控制）的3种控制方案，可以很好的解决汽包水位控制。
循环流化床锅炉控制系统的分析与设计
摘要:循环流化床锅炉又被称为CFB锅炉，循环流化床锅炉技术是近十几年发展迅速的燃烧技术，由于锅炉是采用燃油燃气进行燃烧，而循环流化床锅炉技术具有污染小、安全可靠、适应性广等明显优点，其作为一种高效的清洁燃煤技术，其效用受到人们广泛的关注，在燃煤技术当中占据了有力地位。
随着循环流化床锅炉商业化的快速发展，人们提出了循环流化床锅炉技术自动化运行概念。
本文通过对循环流化床锅炉控制系统的分析与研究，实现对循环流化床锅炉技术自动化的设计，有利于提高循环流化床锅炉的监控管理功能。
关键词:循环流化床锅炉自动控制技术优点1循环流化床锅炉燃烧技术的概念循环流化床锅炉技术具有污染小、安全可靠、燃烧适应性广等特点，其根据自身优势活跃在工业锅炉及废弃物处理等领域，循环流化床锅炉技术拥有很大的商业发展空间。
循环流化床燃烧技术作为一种新型的燃烧技术，其燃烧系统较为复杂，燃料燃烧形成飞灰始终流动在锅炉燃烧系统当中，流动状态的燃烧飞灰浓度较大容易影响其他控制技术的发挥，所以在循环流化床锅炉工作的过程中还需要人工进行操作调节。
如何调节各个参数之间的影响，使其控制系统操作变得稍微简单一些，对循环流化床锅炉控制系统进行研究与分析，设计合理有效的循环流化床锅炉控制系统是目前需要解决的问题。
2循环流化床锅炉控制系统的分析2.1燃烧控制系统循环流化床锅炉燃烧控制系统要保证燃烧过程中热量与负荷相适应，减少燃料不必要的损耗，从而实现锅炉燃烧控制系统的安全及高效运行。
锅炉燃烧控制系统具体可表现为对稳定的蒸汽压力及料床温度、锅炉燃烧的经济与环保、控制炉膛压力及床高范围等方面的控制。
循环流化床锅炉燃烧机理比较复杂，各参数之间耦合关系难以控制，被调参数容易同时受到多个调节参数的影响，给操控和受控变量配对造成了困难，所以循环流化床锅炉自动化控制难于一般锅炉的控制。
目前设计的燃烧控制系统比较简单，在燃烧自动控制系统运作的过程中，容易受到各个环节的影响，导致燃烧自动控制系统无法发挥出自动化控制的效用，最后还是依靠人工手动操作控制系统完成。
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姓名：XXX部门：XXX日期：XXX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CFB的控制系统的现状目前，国内中、大型循环流化床锅炉CFB（CirculatingFluidizeBed）投运数量越来越多，这些电厂一般采用DCS(DistributedControlSystem：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第 2 页共 7 页课题：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。
循环流化床锅炉燃烧系统自动控制的实现
循环流化床锅炉燃烧系统自动控制的实现发布时间：2023-02-01T02:43:51.530Z 来源：《科学与技术》2022年第16期8月作者：乔宗长[导读] 在循环流化床锅炉系统中通常会采用一些劣质烟煤，在煤炭资源愈发紧张的形势下，各企业仅能在一些小煤窑购置煤炭资源，这导致煤炭资源的质量相对较差，远远偏离锅炉燃烧系统的燃烧需求。
乔宗长遵义铝业股份有限公司，贵州遵义 563100摘要：在循环流化床锅炉系统中通常会采用一些劣质烟煤，在煤炭资源愈发紧张的形势下，各企业仅能在一些小煤窑购置煤炭资源，这导致煤炭资源的质量相对较差，远远偏离锅炉燃烧系统的燃烧需求。
受到煤炭资源质量的影响，锅炉燃烧系统运行效果十分不理想，经常出现无法燃尽的现象，且锅炉受热面会产生大面结焦现象，严重的情况下会直接出现灭火问题，对锅炉燃烧效率产生极为深远的影响。
因此，结合当前的煤炭质量对循环流化床锅炉燃烧系统进行自动控制具有极为重要的意义。
关键词：循环流化床锅炉；燃烧系统；自动控制企业循环流化床锅炉燃烧系统运行存在燃烧不稳定的现象，部分情况下在满负荷状态也会出现灭火现象对供热效果造成了极为不利的影响。
同时，锅炉运行成本偏高，对于燃煤质量也提出了一定的要求，致使企业供暖方面需要投入大量的资金，对企业的经济效益带来了一定程度的影响。
基于此类问题，本文基于循环流化床锅炉燃烧系统现存的问题提出自动控制方案，希望能够进一步提升锅炉燃烧效率，保障供暖效果的同时，控制锅炉燃烧系统运行成本。
1 企业循环流化床锅炉燃烧系统运行现状从企业循环流化床锅炉燃烧系统的运行现状来看，存在煤质适用范围小的弊端，在煤炭资源日趋紧张的形势下，必定会由于煤质无法满足锅炉燃烧需求而影响锅炉供热效果。
目前来看，由于煤质变化幅度较大，偏离锅炉系统燃烧需求致使锅炉供热效果不佳，引发灭火问题的现象十分常见。
同时，燃烧器的四角切圆布设方法，导致在冷态下的下一次风与下二次风的切圆偏大，致使对锅炉燃烧效果带来一定程度的影响。
循环流化床锅炉控制方案精选文档
循环流化床锅炉控制方案精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-循环流化床锅炉循环流化床锅炉（CirculatingFluidizedBedBoiler,CFB）作为近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧锅炉，具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣综合利用等优点，因此在电力、城市供热、工厂蒸汽生产中得到越来越广泛的应用。
但由于循环流化床锅炉的燃烧及汽水变化过程十分复杂，受影响的因素多，给煤、一、二次风，返料耦合性强，而且燃烧与汽水也存在复杂的耦合关系。
此外，过程的非线性和大滞后也使对象更加复杂，难于建立精确的数学模型，这样对控制就提出了更为严格的要求。
这包括两层意义：一是控制系统要有很高的可靠性；二是控制方案要有很好的控制实效。
基于这样两点，CFB锅炉都选择先进的DCS控制系统，特别是运用先进的控制方案，能够实现锅炉燃烧的完全自控。
如下控制方案：一、循环流化床锅炉工艺流程本工艺流程的主要设备如下：循环流化床锅炉、一次风机、二次风机、引风机、螺旋给煤机、电除尘器二、循环流化床锅炉的自动控制系统锅炉的自动控制系统主要包括以下几个控制子系统：1.燃烧自动控制子系统2.炉膛负压控制子系统3.汽包水位控制子系统4.主汽温度控制子系统5.汽水协调控制子系统6.料层差压控制子系统7.锅炉安全联锁保护子系统下面将针对以上几个控制子系统进一步的描述：1、燃烧自动控制燃烧控制的目标首先是保证锅炉安全燃烧且主汽压力应稳定在设定值，其次是经济燃烧（体现为空气过剩系数恰当），对循环流化床来说安全燃烧尤为重要。
安全燃烧的一个主要指标是炉膛温度分布，特别是料床温度应稳定在960℃左右，防止床温过高结焦或床温过低熄火事故。
CFB锅炉燃烧控制手段通常是给煤、一次风、二次风及二次返料。
一般35t/h?CFB锅炉采用高温返料方式，二次返料量对炉膛温度影响不大，故不作为控制手段。
循环流化床锅炉自动控制系统的研究与设计
循环流化床锅炉自动控制系统的研究与设计摘要循环流化床锅炉作为燃烧适应性强、污染低、负荷调节性能好的燃煤技术，已经成为燃煤技术的主力军。
随着循环流化床锅炉数量的迅速增多，给其运行的自动化提出来更高的要求。
循环流化床锅炉自动控制系统要调节的变量很多，本文主要阐述循环流化床锅炉中的燃烧系统控制方案的设计和汽水系统控制方案的设计，以供同仁参考。
关键词循环流化床锅炉；自动控制；燃烧系统；汽水系统循环流化床锅炉作为燃烧适应性强、污染低、负荷调节性能好的燃煤技术，已经成为燃煤技术的主力军。
随着人们对电力的需求逐渐增长，循环流化床锅炉的数量在我国呈现逐年递增的态势, 循环流化床锅炉数量的迅速增多，给其运行的自动化提出来更高的要求。
循环流化床锅炉自动控制系统要调节的变量很多，有主蒸汽压力、主蒸汽温度、料床厚度、料床温度、汽包水位、一次风量、引风量、给水流量等，本文主要阐述循环流化床锅炉中的燃烧系统和汽水系统的自动控制方案。
1 循环流化床锅炉燃烧系统控制方案的设计循环流化床锅炉燃烧控制系统的主要任务是在确保安全运行、经济燃烧以及环保的要求下，使燃料燃烧所产生的热量尽快地适应负荷的要求。
循环流化床锅炉燃烧控制的难点是：①煤质煤量的变化使得燃烧控制系统不稳定甚至很难发挥作用；②负荷变化能够引起床温的显著改变；③影响燃烧效率的因素很多，例如：一、二次风配比、燃煤颗粒和床温等。
针对以上难点，本文从以下几个方面进行燃烧系统设计。
1.1 氧量校正环节为了合理燃烧和节约能源，通常采用过剩空气系数来实现低氧燃烧，过剩空气系数的理想值是1，但是由于影响循环流化床锅炉燃烧状况的因素众多，再加上各种干扰因素的频繁出现，因此在实际控制中该系数的取值范围一般为1.02～1.10。
同时为了消除炉压变化引起炉子漏风、燃料热值波动、锅炉进料和出料时空气进入等干扰因素对燃烧效果的影响，在设计氧量校正环节引入排烟含氧量对过剩空气系数进行校正，从而实现氧量的闭环控制，提高了抑制干扰的能力，最终确保锅炉处于最佳燃烧状态。
循环流化床锅炉优化控制系统应用_1
循环流化床锅炉优化控制系统应用发布时间：2022-09-01T05:31:03.878Z 来源：《科学与技术》2022年8期（下）作者：张伟[导读] 循环流化床锅炉的燃烧是在燃料的流化状态下进行的，是一个多变量耦合、大滞后的非线性系统张伟北方联合电力有限责任公司包头市第一热电厂内蒙古包头 014010摘要：循环流化床锅炉的燃烧是在燃料的流化状态下进行的，是一个多变量耦合、大滞后的非线性系统，它的各个变量之间相互影响，另外还有飞灰循环造成的影响，导致其燃烧为较复杂的过程。
因此采取常规的控制手段及人为的操作干预都难以保证其各项控制指标的实现。
基于上述问题产生了针对循环流化床锅炉燃烧特性的优化控制系统，它的产生及发展对于循环流化床锅炉的经济安全运行有着至关重要的意义。
关键词：循环流化床锅炉；优化控制系统；应用1 锅炉工艺流程循环流化床锅炉是采用循环流化床燃烧技术，在锅炉的燃烧系统中，通过给煤机将煤送入落煤管后进入炉膛燃烧，锅炉燃烧所需的空气分别由一次风机和二次风机提供。
其中一次风机送出的空气经过一次风空气预热器进行预热后由左右两侧风道引至炉下的水冷风室，通过其中的水冷布风板上的多组风帽后进入燃烧室；二次风机送出的风经过二次风空气预热器预热后，通过分布在炉膛前后墙上的喷口喷入炉膛，进行补充空气，达到加强扰动与混合的作用。
进入炉膛内的燃料和空气在流化状态下掺混燃烧，同时与受热面进行热交换。
在炉膛内燃烧产生的携带有大量未燃尽的碳粒子的烟气会在炉膛上部进一步燃烧并放热。
烟气在离开炉膛时会夹带大量物料，经过蜗壳式气冷旋风分离器后，未燃尽的物料被分离出来，再经返料器返回至炉膛，从而实现锅炉的燃烧循环。
分离后的烟气经由转向室、高低温过热器、节煤器、一次风空气预热器、二次风空气预热器后由尾部烟道排出，再经电除尘系统和脱硫系统进行除尘、脱硫，合格的烟气进入烟囱后实现达标排放。
因采用循环流化床燃烧方式，通过向炉内进行添加石灰石的操作，能够显著降低烟气中二氧化硫的排放量，而采用空气分级供风和低温的燃烧技术则能够实现有效抑制氮氧化物的生成量。
循环流化床锅炉燃烧自动先进控制系统应用技术概要
应用案例・产品与应用2009年第6期107循环流化床锅炉燃烧自动先进控制系统应用技术李香远(辽宁阜新金山煤矸石热电有限公司设备部,辽宁阜新 123006摘要利用厦大海通专利技术无辨识自适应预估控制器实现对循环流化床锅炉燃烧过程的自动控制,并对锅炉燃烧过程中的煤量和风量进行优化,及时、准确地对锅炉给煤、密相床温,炉膛负压能及风量的预估计算和控制,实现了燃烧过程的自动控制和过程优化,达到提高锅炉效益,减少煤耗的目的。
关键词:循环流化床锅炉;先进控制1 引言循环流化床锅炉由于具有大滞后,煤质多变,燃烧过程非线性的特性,现有的DCS 系统运用基于PID 算法的控制方案很难实现其燃烧过程的自动控制,所以目前此类锅炉自动化的程度都很低。
随着各工厂对生产过程的自动化要求程度的提高,这就需要一种更优的控制算法和解决方案来实现。
厦大海通先进控制组态软件XD-APC 集成具有自主知识产权的的CFBB 优化控制系统(中国发明专利号LZ.03143920.9,全面解决循环流化床锅炉燃烧自动控制,并能对燃烧过程进行优化,给工厂同时带来经济和社会效益。
2 专利技术循环流化床锅炉燃烧过程优化控制系统设有优化控制器,粒子浓度、风量、给煤量控制器以及相应的执行器,锅炉燃烧过程测量装置,粒子浓度和床温预估器。
抓住锅炉燃烧过程粒子浓度控制的关键,使锅炉燃烧稳定,并能优化燃烧过程,提高燃烧效率。
通过软测量装置获得表征炉膛粒子浓度的特征数。
通过优化控制器输出的最佳粒子浓度、料床温度和风量的给定值,形成在线优化串级系统。
通过将粒子浓度和给煤量控制器输出引入粒子浓度和床温预估器,具有预估功能,用以解决粒子浓度和给煤量控制器存在的纯滞后和耦合问题。
海通无辨识自适应预估控制器IFAP 的最大特点是稳定性好,并具有在线自适应、自整定和预估校正的功能,可以满足类似循环流化床这样工况多变,影响因素复杂并具有大滞后特性的过程的自动控制。
同时,由于控制器参数实现了在线实时自整定,无需人工设定,使先进控制系统的后期维护相应简单,也使先进控制系统可以长期运行。
循环流化床锅炉床温自动控制系统设计基础.doc
第一章绪论1.1选题研究的背景与意义1.1.1选题研究的背景循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed Boiler,简称CFBB）,是一种具有高效性、低污染性、燃烧适应性广、负荷调节性能好的一种发电设备，在火电厂屮占有主要的生产地位。
循环流化床锅炉技术是一种较为成熟的淸洁燃烧技术，其特殊的燃烧方式可以降低硫化物和氮氧化物的排放量。
此外，良好的燃料的适应性和稳定性，也使得循环流化床锅炉相比于常规的煤粉炉更适合燃用劣质燃料，R前在国闪外应用领域屮得到了很高的重视，已经成为燃烧技术中的主要力量，在我国投入使用以来，其数量快速增加。
然而，循环流化床锅炉商业化不断发展的同时，也给锅炉的自动化控制带来了更高的要求，其中床温的自动化控制水帄是其中最为关键的技术要求之一。
近十多年来，我国对循环流化床锅炉的研宄开发取得了一些成绩，循环流化床锅炉在小容量燃煤锅炉（75t/h以下）的市场中己具有一定的优势。
在进行屮小容量产品的完善化的同时，正向着较大容量的产品研发方向发展。
鉴于循环流化床锅炉的优点和我国煤资源的特点，大型循环流化床锅炉在我国有巨大的发展空间，它必将在燃煤电站锅炉市场上占据一席之地。
在我国火电厂的电力生产中，锅炉的床温是整个循环流化床锅炉中工质的最高温度（循环流化床锅炉床温正常运行时能够达到900到1000摄氏度），这对电厂的安全、经济的运行具有很大的影响。
但是，影响床温变化的因素很多，主要有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、受热面污染情况和燃烧器运行方式等，而且床温对象具有延迟大、惯性大、时变性及不确定性等特点，因此，对床温的控制具有一定的难度，特别是当发生扰动的时候。
在床温控制的过程屮，能够及时的调节控制系统，把床温维持在一定的偏差范围內，对自动化控制系统来说非常重要。
除此之外，随着社会的不断进步，整个国民经济对电力的需求越来越大，对电力供应的可靠性也提出了更高的要求。
循环流化床锅炉优化控制系统应用
循环流化床锅炉优化控制系统应用摘要：循环流化床作为高效清洁的技术，已在现代化工业中投入规模化运行。
由于循环流化床锅炉燃烧特性复杂，存在控制系统运行问题。
因此，需要全面研究循环流化床锅炉系统的控制。
由于锅炉燃烧系统是多因素、非线性的复杂控制对象，其压力和床温是反映燃烧的重要参数，同时也是锅炉安全、高效运行的关键。
为此，本文针对循环流化床燃烧锅炉的特点，提出了控制系统的优化方案，基于以及锅炉燃烧控制平台，确保循环流化床锅炉的高效运行提供支持。
关键词：循环流化床锅炉；优化；控制系统；应用引言循环流化床锅炉是在燃料的流化下进行的，它是多元联系的非线性系统，对于循环流化床锅炉燃烧是一个复杂的过程，通过常规的控制方法很难保证各项指标的顺利执行。
因此，基于分析流化床锅炉在实际工况下的运行特性，优化相关的控制系统，对循环流化床锅炉运行的经济安全性具有重要的价值。
稳定、经济、精确控制燃烧，可以快速监测循环流化床锅炉运行的目标负荷，提高能源的使用效率，还可以减少生产过程的污染物排放。
因此，循环流化床锅炉优化控制是重要的研究领域。
1循环流化床锅炉工艺流程循环流化床锅炉采用循环流化床燃烧，在燃烧系统中，煤通过送入炉膛。
经主空气加热器预热后，从风道进入加热器风冷气室，进入燃烧室。
在风冷空气分配上，二次风机排出的空气经加热器预热后，通过前后壁上的喷嘴喷入炉膛，补充空气，以此来增强混合。
进入炉膛的燃料和空气混合燃烧，与受热面进行热交换。
烟气携带炉内燃烧形成的碳颗粒，在炉膛上部燃烧并放出热量。
当烟气离开炉膛时捕获物料。
未燃烧的物料经过分离器分离出来，通过返回装置返回炉膛，实现锅炉燃烧。
分离后的烟气经过高低温过热器、省煤器、空气加热器从尾管排出，经过静电沉积和脱硫系统除尘。
脱硫后的烟气进入管道，达到达标排放。
2循环流化床锅炉控制系统应用2.1主蒸汽压力及床温主蒸汽压力波动受水冷壁吸热和汽轮机节流阀的影响。
当炉内放煤总量增加时，放出的总热量增加，吸收的热量发生变化，影响产生更多蒸汽，进而增加汽包的压力。
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基于专家系统的循环流化床锅炉智能控制
摘要:针对国内循环流化床锅炉基本靠人控制的现状,提出采用智能专家系统控制的方法,有效地解决了较大滞后、较强耦合、工艺控制复杂等原因给控制带来的难题,使锅炉系统自动控制的连续运行成为可能。
关键词:循环流化床锅炉专家系统智能控制
1 循环流化床锅炉及其特点
循环流化床技术(Circulating Fluidized Bed,简称CFB)是20世纪80年代发展起来的可靠的低污染高清洁高效燃烧技术,其高效率、低污染和良好的经济性,无论从技术经济上还是从环境保护的社会意义上讲,都是非常适合我国国情的,因而它在我国火力发电上具有良好的市场应用和发展前景[1]。
循环流化床是处于煤的层燃燃烧和煤粉燃烧之间的一种燃烧方式,兼有这两种燃烧方式的优点:(1)燃料的适应性广,即可燃用优质煤,也可燃用各种劣质燃料。
(2)燃烧效率高。
大型CFB锅炉的热效率普遍达90%以上。
(3)污染物排放低。
由于CFB锅炉采用低温燃烧和分段燃烧技术,氮氧化物的排放量明显较其他锅炉低。
(4)负荷调节范围大,负荷调节范围可达10%～110%,负荷调节速度可达每分钟5%～10%[2]。
2 发展的现状及存在的问题
近年来,国内循环流化床锅炉发展很快,但CFB锅炉的广泛应用同时对它的自动控制也提出了很高的要求。
由于CFB锅炉是一个多输入多输出的变参数系统,炉内燃烧、风烟、汽水过程都十分复杂,过程具有强非线性、大滞后和强藕合性,而且CFB在理论实践方面仍有许多不完善之处,还没有较大机组运行的经验,因而它的自动控制问题一直没有得到很好的解决,这严重影响着它的使用范围和效率的提高。
在这种情况下,研究CFB锅炉机组的智能控制系统具有重大价值。
3 CFB锅炉机组的智能控制系统结构
CFB锅炉机组应用智能控制在国内外也有比较多的报导。
根据CFB锅炉的结构特点,研究开发了基于经验的专家系统智能控制策略,主要控制系统有炉膛负压控制、料层差压控制、汽包水位控制、主蒸汽温度控制、减温器喷水控制。
3.1 炉膛负压控制
炉膛负压控制采用总风量(送风量)前馈的单回路控制。
需要指出的是负压只需控制在一定的范围之内,一般在-2500pa～2500pa之间。
3.2 料层差压控制
国内大多热电企业采用间隙排渣手段,本文采用计算机报警提示的人工放渣手段。
负荷分高、中、低三段,在不同段负荷下通过查表方式取得料层差压高、低限。
料层差压高、低限值由厂方通过实际运行经验提供,同时可在流程图上方便地修改。
料层差压超高限时报警提示操作人员放渣一次。
3.3 汽包水位控制
汽包水位控制系统仍采用三冲量基础上的串级控制系统。
本文提出的控制方案不同于常规三冲量控制。
(1)PID参数随负荷大小、水位偏差大小、偏差变化情况而变,所以不止一组,可称之为变PID三冲量控制。
所有PID参数都可以在流程图上实时进行修改。
(2)水位偏差太大情况下改为规则控制。
(3)因为工艺原因引起三冲量水位控制与主蒸汽温度控制发生冲突,此时应两者结合考虑。
当水位偏差较大而主汽温度较稳定时,主要采取水位控制;当主汽温度偏差较大而水位正常时,则主要采取主汽温度控制(此时均为规则控制)。
表1为变PID三冲量控制。
其中:正常限外的规则控制是模仿操作人员的控制方法,在水位偏差较大的情况下,调节给水阀使得给水量快速跟随主汽流量变化而变化。
针对不同负荷给水量与主汽量平衡数值不一样、存在偏差的情况,采取给主汽量增加一个补偿,按负荷高中低,水位偏差高限、低限分共为六种情况。
然后将给水量与补偿后的主汽量相比较。
按“调一调、看一看”的原则,设一控制输出开关,设定时定周期开关。
3.4 主蒸汽温度控制
一般用减温器出口温度作为前馈以弥补主蒸汽温度的大滞后,但由于工艺上安装有困难,所以考虑用炉膛出口温度作为前馈。
3.5 减温器喷水控制
每一控制周期计算主蒸汽温度变化率,当此变化率超过高限时,开喷水一次门;若此变化率低于此高限但超过次高限,则再比较上次变化率,若大于上次,则开喷水一次门;若此变化率低于低限时,则关喷水一次门;若此变化率高于此低限但低于次低限,则再比较上次变化率,若低于上次,则关喷水一次;其他情况则不变。
4 300MW CFB锅炉机组的智能控制
基于300MW CFB锅炉的现场运行经验,给出了一系列关于锅炉各控制系统的控制表,主要有燃烧系统的控制规则库,将所有目标参数进行模糊化设定,所有设定均可在DCS组态上实时修改。
根据CFB锅炉的动态特性情况,提出了仿人工智能控制系统。
通过现场辩识,可以
对CFB锅炉的汽压、床温等被控对象的动态特性进行简单的描述,同时为了保证锅炉燃烧的经济性,对锅炉热效率实施最优控制。
如今国内外对于CFB锅炉中的主汽压力和床温两个强耦合变量,一般采取的控制方法是以主汽压力为主,根据最佳风煤比原则调节一次风量,同时控制床温于所限定的范围内。
根据CFB锅炉动态模型来预测床温和主汽压,得到的数值作为床温调节控制回路和主汽压调节控制回路的给定值,进而实现了床温和主汽压的解耦协调控制;另有研究者提出基于多变量频域理论的补偿式解耦方法来实施控制,即直接用床温这波动较大的信号,通过直接补偿和调整变频调速器的供煤转速,来达到补偿和调整供煤量的目的,这不仅克服了供煤粒度变化引起的煤量变化的强内扰,由于床温运行稳定,同时也提高了锅炉机组抗负荷变化的外扰能力。
5 结语
如今,300MW CFB锅炉机组燃烧系统专家智能控制已经成功投入运营,现场运行时,系统不但可以长期可靠地工作,而且基本杜绝了结焦事故发生,这大大减轻了工作人员的劳动强度。
这个结果表明所设计控制方案正确且切实可行,符合国内CFB锅炉工艺设计及运行现状;由于燃烧系统的自动控制使得燃烧平稳,煤耗降低,取得了极大的经济效益和社会效益。
因此该方法在国内同类型锅炉控制中有很高的
推广价值。
参考文献
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