DCS系统在35th循环流化床锅炉上的应用

DCS系统在35th循环流化床锅炉上的应用

　　2.兖矿集团电铝公司华聚能源股份有限公司，山东邹城273500）项监控功能。该电厂的35ti循环流化床锅炉可调参数较多，控制较为复杂，DCS控制系统结合循环流化床锅炉的控制特点，采用相应的控制策略和控制方案，取得了较好的应用效果。

　　随着工业控制自动化的不断进步，计算机集散控制系统（DCS）以其可靠性高、灵活性强、性能价格比较优的特点，己经逐步应用于工业控制领域。DCS在电力生产中主要用于大型电站及其煤粉炉的控制。由于循环流化床锅炉（CFB）是近年来发展起来的新技术，其运行控制较为复杂，且国内多为中、小型锅炉，因而为DCS在循环流化床锅炉上的应用带来一定难度。

　　1系统简介兖矿集团济东新村热电厂设计装机容量2X6MW，配备3台济南锅炉厂生产的YG-35 /3.82-M7型循环流化床锅炉。该电厂的DCS为深圳达实自动化工程有限公司米用美国Honeywell公司的s9000控制器，上位采用五台客户机形式构成监控网络，选用美国Intellution公司的Fix32软件包作为人机接口（MMI）应用软件，实现工艺参数的实时采集显示（DAS）、系统操作（Control）、报警信息自动记录（AlamDatalog）、历史趋势显示（History）、系统联网（Network）等功能。

　　系统设有操作站5个，分别对应1、2、3东工业大学，在读2000级硕士研究生；兖矿集团电力文章编号：1005-8397（2002）04-0044-04锅炉和1、2汽轮机，可进行参数监视和控制操作。各操作站之间的画面可任意切换，但不可进行相互操作。五个操作站中可任选一个作为工程师站，以进行参数下载及软件组态等，但需进行密码权限转换。

　　DCS按其功能可分为三个子系统：数据采集监测系统（DAS）、顺序控制系统（SCS）、模拟量控制系统（MCS）。

　　2热电厂CFB主要控制特点简析锅炉一次风的控制：一次风对于锅炉流态化的建立及流化质量的好坏、床料在密相区内实现良好的流态化燃烧、床压及床温的高低、锅炉的循环倍率等均有决定性的影响，其控制受多种因素影响。

　　二次风的控制：主要是确保可燃物在稀相区（悬浮段）实现富氧燃烧，并保证排烟含氧量在3% ~5%入炉总风量与入炉的煤量匹配。

　　给煤量的控制：应在煤质、湿度等变化的情况下满足锅炉负荷的需求，并要使2台给煤机的给煤量保持平衡。

　　床温的控制：负荷的变化、煤种及煤量的变化、风量的变化、物料量的多少、循环倍率的变化等均影响床温。因此，床温的控制应根据不同的情况调节不同的因素。

　　水的变化，局级调节控制系统来维魅汽blishing赢制的设藤来自主控系统的输出。

　　化、一次风量、物料量的多少和颗粒的大小等均影响床压。床压的控制应根据不同的情况作相应调节。

　　锅炉点火：采用床下动态点火，自动控制。

　　石灰石给入量：给入的石灰量要与给煤量及含硫量成正比。

　　锅炉炉膛压力的控制：根据负荷信号，调节送风机、引风机的风量。

　　3CFB的主要控制策略根据以上控制特点，对济东新村热电厂CFB米取以下基本控制策略CFB主蒸汽负荷的控制：采用负荷或床温调节二种主要模式，调节系统通过改变锅炉燃烧效率维持机前压力恒定，引入机前压力与汽机调速级后压力的比值微分后作为调节器前馈。

　　CFB的风量调节：接受锅炉负荷指令控制总风量，其中一次风量结合床温非线性控制环节控制一次风量，确保流化状态正常并调节床温；二次风量以烟气含氧为校正信号，控制二次风门，维持二次风量正常。

　　CFB给煤量调节：以锅炉主负荷调节输出的给煤量信号与实际总风量取小值，作为这一调节器的给定值，调节输出分两路作为给煤机的调节器指令，左右给煤机应形成连锁，确保指令信号和执行对象对称平衡，以上煤量和风量的控制己经体现了双交叉升降负荷的先后原则。

　　CFB石灰石给入量的调节：石灰石给料机的转速与给煤量成比例，并以烟气中SO2的含量作为其校正因素。）CFB床位控制系统：考虑连续排淹，采用差压作为信号，引入负荷和床温校正因子。

　　CFB启动点火控制系统：按照预定的启动升温曲线点火、投油，逐步升高床温，并使床料着火投运。

　　CFB炉膛压力控制系统：根据负荷信号动态协调送、引风机液力偶合器的转速，确保炉膛压力正常。

　　CFB汽包水位控制系统：采用完善的三冲量给水调节系统来维持汽包水位正常。

　　CFB主汽温度控制系统：根据汽温和减温度稳定。

　　4控制方案简介以上控制策略可归纳为两部分：一是针对CFB的特性而设计的燃烧控制系统，包括床高、床温、石灰石用量、一次和二次风量、炉膛负压及给煤量控制等；二是汽水系统等常规控制，如汽包水位、主汽温度控制等。

　　41主控系统本系统为三炉两机，采用母管制运行方式。

　　母管制的特点是多台锅炉共同完成供汽任务，维持母管压力。各台锅炉不能各自采用一个主汽压力控制系统，否则会引起锅炉间相互干扰，而导致母管压力不稳定。为此，设计了一个总的主蒸汽母管压力控制器，用其改变三台锅炉的负荷指令，再进一步通过燃料控制系统改变锅炉出力，以维持主蒸汽压力。负荷分配的原则是，在保证供汽任务和每台锅炉稳定燃烧的前提下，使各台锅炉的总效率最高。

　　母管压力控制系统是一个多输出控制系统（MOCS）。它通过将控制输出加至多个锅炉的燃料控制系统，共同维持母管压力稳定。同时为了维持机前压力恒定，引入母管压力与汽机调速级后压力比值微分信号作为调节器前馈。当汽机负荷改变时，风量和煤量的调节协调动作，以使锅炉快速响应这一负荷变化，同时也部分补偿了负荷变化时锅炉蓄热量的改变。

　　42燃料控制系统该工程中每台锅炉有两台给煤机，通过炉前的给料口送入炉内。

　　给煤量的测量通过直接测量给煤机转速并引入热值补偿信号。给煤机转速的变化能及时反映给煤量的变化，但并不精确，因为燃料密度、热值变化时，转速与燃料量并不一致。

　　通过测量锅炉的热量输出可间接反映锅炉的燃料输入。它将一切扰动因素（包括燃料热值、燃烧效率等）统统考虑在内，反映的是真实有效的燃料量。但是它的反映是间接的，有一个滞后时间，会影响控制系统的动态品质。

　　为了保证在负荷变化时炉内具有一定的过剩空气量，即满足先加风、后加煤或先减煤、后减风的要求，将锅炉主控器输出的煤量信号和实际总风量信号取小值作为给煤量控制器的给定。对于2台给煤机，采用多输出控制系统加以平衡。

　　进入炉膛的实际总风量包括一次风、二次风、返料器入口风、播煤风等。由锅炉主控器输出的指令是和总风量相关的，其中一、二次风所占的比例最大，而且直接影响锅炉的运行、燃烧工况等。采用闭环控制时，应测量所有进入炉膛的空气量。

　　因此对于总风量的控制采用开环控制，即来自负荷的信号通过函数分配，分别作为一、二次风量的设定值。通过实测的函数关系，控制一次风机转速；同时引入氧量校正回路对二次风控制回路进行修正。考虑到最佳烟气含氧量与锅炉负荷有关，因此氧量校正控制器的设定值应经过负荷修正。当负荷变化时，烟气含氧量的给定值应随负荷按最佳含氧量的曲线规律变化，实现最经济燃烧。

　　4.3引风控制在送风系统稳定的情况下，引风控制较易实现。引风控制采用与煤粉炉相似的方案。

　　由于炉膛负压对于锅炉安全运行十分重要，采用冗余测量变送器的操作人员介入式方案。两个测量信号送入系统，同时在显示表头上显示实际数值。一般情况下，两个信号基本上是一致的。这时操作人员可任意选择其中一个投入工作。同时，用一个偏差报警块不断监视这两个信号，一旦偏差超过允许值（如8%）换到手动。此时操作人员将根据实际情况，判断两个信号哪一个正确（这是较易判断的），并选择这个信号，再将冗余功能退出，这样操作人员又可将系统投入自动测控。同时通知热控人员及时修理故障变送器，然后再恢复正常运行方式，即恢复冗余功能投入。这样做既保证了系统的安全，又提高了自动投入率。

　　由于送风与引风的大小对炉膛负压具有相同前馈信号。当然对此前馈信号量要进行益调整和动态补偿。

　　44床高控制系统由于床高控制不仅和料床差压有关，而且还和负荷以及床温有关。若床高控制采用连续放灰法，则应采用蒸汽流量和床温对设定值进行修正；若采用非连续放灰法，则应根据料床差压大小来控制排渣阀，同时引入床温对排渣量进行修正。

　　45床温控制床层温度是一个直接影响锅炉安全连续运行的重要控制参数，一般床层温度控制在850°C左右。当需要通过调节给煤量和风量改变锅炉负荷时，要求床温应维持在一个特定的范围内，以保证锅炉正常燃烧。

　　调节系统应能满足以负荷（主汽压力）调节或以床温调节为主的不同工况，且转换时应无扰动。因此方案中除设计了负荷一给煤量调节外，还设计了床温一给煤量调节。当以负荷调节为主时，床温控制器跟踪负荷调节器的输出；而以床温调节为主时，负荷调节器跟踪床温控制器的输出。

　　以负荷调节为主时，采用负荷一给煤量调节系统，即调节给煤量和相应的送风量以满足负荷需求。由于引起床温变化的参数较多，而这些参数间又相互关联、相互制约和影响，因此在以负荷调节为主时，尽量利用CFB的分级燃烧特性和合理的风煤比将床温维持在要求的范围内。床温的控制采用分级控制的方法，即当床温的变化不明显影响锅炉的脱硫、脱氮效率时（如790~900°C），不采取任何调节措施；当床温超出一定值（如大于950°C）时，利用循环灰量对床温的调节作用做相应的调节；而当床温过高（如大于970时，则将一次风量大5%~ 10%，给煤量减少10%左右。风量的大和煤量的减少可在运行中根据不同的工况进行调整和设置。但当床温超高时（如大于1000°C）则一次风、二次风、给煤量调节应全部转为手动。

　　的影响因此必须加入送风指令作为引风指令丨煤量索级调节系统此时调节给煤量的主要目的当现场操作要求以床温调节为主时，给煤量调节器的输入信号不再来自负荷调节器或主控调节器，而应采用床温调节器的输出，组成床温一给是维持床温，以保证CFB的安全、稳定、连续运行。床温的控制主要通过调节给煤量来实现。同时为了避免床温调节器的频繁动作，床温调节器也采用非线性调节。

　　4.6石灰石给入量的调节实际运行时，脱硫率受到炉膛温度、石灰石停留时间、二氧化碳浓度以及石灰石的品质等因素影响，因此石灰石耗量应根据要求的S02排放量进行调整。采用烟气S2含量一石灰石量串级调节系统，副调节器通过调整石灰石给入量保证石灰石与煤成一定比例关系，主调节器进一步细调，使该系统最终满足S2排放量的要求。同时为了保持炉内原有的过剩空气系数，在主调节器中还引入了氧量校正回路。

　　汽水系统，如汽包水位调节、主汽温度调节等，与煤粉锅炉的控制区别不大，这里不再一一赘述。

　　5系统应用情况5.1调试及运行初期出现的问题DCS在投运初期，由于存储器容量不够，曾发生多次数据冲突，造成死机。加大了内存后，这一现象得以改善。

　　由于机柜未单独安装一室，环境较差，散热不良，造成通信模块故障，系统瘫痪。

　　给煤机运行可控性差，给煤管常出现堵煤现象，影响了燃烧系统的自动控制。

　　部分传感器、变送器质量较差，测量数据不准，给DCS的调试、运行带来一定困难。

　　5.2应用情况在对上述问题进行处理后，对系统又进行了改进、完善，目前兖矿集团济东新村热电厂DCS的应用情况良好，特别是对35t/循环流化床锅炉的各项控制功能均已实现，使用效果较好。

　　中日专家在晋研讨洁净煤技术bookmark6目前，中日推进洁净煤技术研讨会在太原召开。这是近日中日专家在沈阳进行洁净煤技术研讨后，在太原组织的第二场技术研讨学术活动。

　　洁净煤技术是我国“十五”期间继续发展的重点技术领域。经国家发展计划委员会与日本经济产业省绿色援助计划安排，国家计委资源环境合作交流中心与日本新能源产业技术综合开发机构、煤炭综合利用中心联合在沈阳和太原进行洁净煤技术研讨，以推进中日两国洁净燃料煤加工技术的发展。

　　在研讨会上日方专家重点介绍了对煤炭灰渣的有效利用、水煤浆的合理开发、煤砖型煤的加工制造、锅炉烟气脱硫等先进技术。中方专家则就“十五”期间洁净煤技术产业化发展作了介绍。山西省政府、山西煤管局（厅）、环保局、省科委和产业界200多人参加了这次学术活动。（刘相国）田庄选煤厂通过职业安全健康管理体系认证bookmark7日前，田庄选煤厂正式收到国家职业安全健康管理体系认证中心2002年1月17日签发的职业安全健康管理体系证书，这是继1997年10月该厂通过ISO9002质量体系认证之后通过的又一个国际标准化认i证同时也标志着该厂成为全国选煤行业首家通过职业安全健康管理体系认证的专业选煤厂。