DCS系統(tǒng)在35th循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

　　2.兗礦集團電鋁公司華聚能源股份有限公司，山東鄒城273500）項監(jiān)控功能。該電廠的35ti循環(huán)流化床鍋爐可調(diào)參數(shù)較多，控制較為復(fù)雜，DCS控制系統(tǒng)結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的控制特點，采用相應(yīng)的控制策略和控制方案，取得了較好的應(yīng)用效果。

　　隨著工業(yè)控制自動化的不斷進步，計算機集散控制系統(tǒng)（DCS）以其可靠性高、靈活性強、性能價格比較優(yōu)的特點，己經(jīng)逐步應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。DCS在電力生產(chǎn)中主要用于大型電站及其煤粉爐的控制。由于循環(huán)流化床鍋爐（CFB）是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，其運行控制較為復(fù)雜，且國內(nèi)多為中、小型鍋爐，因而為DCS在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用帶來一定難度。

　　1系統(tǒng)簡介兗礦集團濟東新村熱電廠設(shè)計裝機容量2X6MW，配備3臺濟南鍋爐廠生產(chǎn)的YG-35 /3.82-M7型循環(huán)流化床鍋爐。該電廠的DCS為深圳達實自動化工程有限公司米用美國Honeywell公司的s9000控制器，上位采用五臺客戶機形式構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，選用美國Intellution公司的Fix32軟件包作為人機接口（MMI）應(yīng)用軟件，實現(xiàn)工藝參數(shù)的實時采集顯示（DAS）、系統(tǒng)操作（Control）、報警信息自動記錄（AlamDatalog）、歷史趨勢顯示（History）、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（Network）等功能。

　　系統(tǒng)設(shè)有操作站5個，分別對應(yīng)1、2、3東工業(yè)大學(xué)，在讀2000級碩士研究生；兗礦集團電力文章編號：1005-8397（2002）04-0044-04鍋爐和1、2汽輪機，可進行參數(shù)監(jiān)視和控制操作。各操作站之間的畫面可任意切換，但不可進行相互操作。五個操作站中可任選一個作為工程師站，以進行參數(shù)下載及軟件組態(tài)等，但需進行密碼權(quán)限轉(zhuǎn)換。

　　DCS按其功能可分為三個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)（DAS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）。

　　2熱電廠CFB主要控制特點簡析鍋爐一次風的控制：一次風對于鍋爐流態(tài)化的建立及流化質(zhì)量的好壞、床料在密相區(qū)內(nèi)實現(xiàn)良好的流態(tài)化燃燒、床壓及床溫的高低、鍋爐的循環(huán)倍率等均有決定性的影響，其控制受多種因素影響。

　　二次風的控制：主要是確�？扇嘉镌谙∠鄥^(qū)（懸浮段）實現(xiàn)富氧燃燒，并保證排煙含氧量在3% ~5%入爐總風量與入爐的煤量匹配。

　　給煤量的控制：應(yīng)在煤質(zhì)、濕度等變化的情況下滿足鍋爐負荷的需求，并要使2臺給煤機的給煤量保持平衡。

　　床溫的控制：負荷的變化、煤種及煤量的變化、風量的變化、物料量的多少、循環(huán)倍率的變化等均影響床溫。因此，床溫的控制應(yīng)根據(jù)不同的情況調(diào)節(jié)不同的因素。

　　水的變化，局級調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)來維魅汽blishing贏制的設(shè)藤來自主控系統(tǒng)的輸出。

　　化、一次風量、物料量的多少和顆粒的大小等均影響床壓。床壓的控制應(yīng)根據(jù)不同的情況作相應(yīng)調(diào)節(jié)。

　　鍋爐點火：采用床下動態(tài)點火，自動控制。

　　石灰石給入量：給入的石灰量要與給煤量及含硫量成正比。

　　鍋爐爐膛壓力的控制：根據(jù)負荷信號，調(diào)節(jié)送風機、引風機的風量。

　　3CFB的主要控制策略根據(jù)以上控制特點，對濟東新村熱電廠CFB米取以下基本控制策略CFB主蒸汽負荷的控制：采用負荷或床溫調(diào)節(jié)二種主要模式，調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變鍋爐燃燒效率維持機前壓力恒定，引入機前壓力與汽機調(diào)速級后壓力的比值微分后作為調(diào)節(jié)器前饋。

　　CFB的風量調(diào)節(jié)：接受鍋爐負荷指令控制總風量，其中一次風量結(jié)合床溫非線性控制環(huán)節(jié)控制一次風量，確保流化狀態(tài)正常并調(diào)節(jié)床溫；二次風量以煙氣含氧為校正信號，控制二次風門，維持二次風量正常。

　　CFB給煤量調(diào)節(jié)：以鍋爐主負荷調(diào)節(jié)輸出的給煤量信號與實際總風量取小值，作為這一調(diào)節(jié)器的給定值，調(diào)節(jié)輸出分兩路作為給煤機的調(diào)節(jié)器指令，左右給煤機應(yīng)形成連鎖，確保指令信號和執(zhí)行對象對稱平衡，以上煤量和風量的控制己經(jīng)體現(xiàn)了雙交叉升降負荷的先后原則。

　　CFB石灰石給入量的調(diào)節(jié)：石灰石給料機的轉(zhuǎn)速與給煤量成比例，并以煙氣中SO2的含量作為其校正因素。）CFB床位控制系統(tǒng)：考慮連續(xù)排淹，采用差壓作為信號，引入負荷和床溫校正因子。

　　CFB啟動點火控制系統(tǒng)：按照預(yù)定的啟動升溫曲線點火、投油，逐步升高床溫，并使床料著火投運。

　　CFB爐膛壓力控制系統(tǒng)：根據(jù)負荷信號動態(tài)協(xié)調(diào)送、引風機液力偶合器的轉(zhuǎn)速，確保爐膛壓力正常。

　　CFB汽包水位控制系統(tǒng)：采用完善的三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)來維持汽包水位正常。

　　CFB主汽溫度控制系統(tǒng)：根據(jù)汽溫和減溫度穩(wěn)定。

　　4控制方案簡介以上控制策略可歸納為兩部分：一是針對CFB的特性而設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)，包括床高、床溫、石灰石用量、一次和二次風量、爐膛負壓及給煤量控制等；二是汽水系統(tǒng)等常規(guī)控制，如汽包水位、主汽溫度控制等。

　　41主控系統(tǒng)本系統(tǒng)為三爐兩機，采用母管制運行方式。

　　母管制的特點是多臺鍋爐共同完成供汽任務(wù)，維持母管壓力。各臺鍋爐不能各自采用一個主汽壓力控制系統(tǒng)，否則會引起鍋爐間相互干擾，而導(dǎo)致母管壓力不穩(wěn)定。為此，設(shè)計了一個總的主蒸汽母管壓力控制器，用其改變?nèi)�臺鍋爐的負荷指令，再進一步通過燃料控制系統(tǒng)改變鍋爐出力，以維持主蒸汽壓力。負荷分配的原則是，在保證供汽任務(wù)和每臺鍋爐穩(wěn)定燃燒的前提下，使各臺鍋爐的總效率最高。

　　母管壓力控制系統(tǒng)是一個多輸出控制系統(tǒng)（MOCS）。它通過將控制輸出加至多個鍋爐的燃料控制系統(tǒng)，共同維持母管壓力穩(wěn)定。同時為了維持機前壓力恒定，引入母管壓力與汽機調(diào)速級后壓力比值微分信號作為調(diào)節(jié)器前饋。當汽機負荷改變時，風量和煤量的調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)動作，以使鍋爐快速響應(yīng)這一負荷變化，同時也部分補償了負荷變化時鍋爐蓄熱量的改變。

　　42燃料控制系統(tǒng)該工程中每臺鍋爐有兩臺給煤機，通過爐前的給料口送入爐內(nèi)。

　　給煤量的測量通過直接測量給煤機轉(zhuǎn)速并引入熱值補償信號。給煤機轉(zhuǎn)速的變化能及時反映給煤量的變化，但并不精確，因為燃料密度、熱值變化時，轉(zhuǎn)速與燃料量并不一致。

　　通過測量鍋爐的熱量輸出可間接反映鍋爐的燃料輸入。它將一切擾動因素（包括燃料熱值、燃燒效率等）統(tǒng)統(tǒng)考慮在內(nèi)，反映的是真實有效的燃料量。但是它的反映是間接的，有一個滯后時間，會影響控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。

　　為了保證在負荷變化時爐內(nèi)具有一定的過剩空氣量，即滿足先加風、后加煤或先減煤、后減風的要求，將鍋爐主控器輸出的煤量信號和實際總風量信號取小值作為給煤量控制器的給定。對于2臺給煤機，采用多輸出控制系統(tǒng)加以平衡。

　　進入爐膛的實際總風量包括一次風、二次風、返料器入口風、播煤風等。由鍋爐主控器輸出的指令是和總風量相關(guān)的，其中一、二次風所占的比例最大，而且直接影響鍋爐的運行、燃燒工況等。采用閉環(huán)控制時，應(yīng)測量所有進入爐膛的空氣量。

　　因此對于總風量的控制采用開環(huán)控制，即來自負荷的信號通過函數(shù)分配，分別作為一、二次風量的設(shè)定值。通過實測的函數(shù)關(guān)系，控制一次風機轉(zhuǎn)速；同時引入氧量校正回路對二次風控制回路進行修正�？紤]到最佳煙氣含氧量與鍋爐負荷有關(guān)，因此氧量校正控制器的設(shè)定值應(yīng)經(jīng)過負荷修正。當負荷變化時，煙氣含氧量的給定值應(yīng)隨負荷按最佳含氧量的曲線規(guī)律變化，實現(xiàn)最經(jīng)濟燃燒。

　　4.3引風控制在送風系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，引風控制較易實現(xiàn)。引風控制采用與煤粉爐相似的方案。

　　由于爐膛負壓對于鍋爐安全運行十分重要，采用冗余測量變送器的操作人員介入式方案。兩個測量信號送入系統(tǒng)，同時在顯示表頭上顯示實際數(shù)值。一般情況下，兩個信號基本上是一致的。這時操作人員可任意選擇其中一個投入工作。同時，用一個偏差報警塊不斷監(jiān)視這兩個信號，一旦偏差超過允許值（如8%）換到手動。此時操作人員將根據(jù)實際情況，判斷兩個信號哪一個正確（這是較易判斷的），并選擇這個信號，再將冗余功能退出，這樣操作人員又可將系統(tǒng)投入自動測控。同時通知熱控人員及時修理故障變送器，然后再恢復(fù)正常運行方式，即恢復(fù)冗余功能投入。這樣做既保證了系統(tǒng)的安全，又提高了自動投入率。

　　由于送風與引風的大小對爐膛負壓具有相同前饋信號。當然對此前饋信號量要進行益調(diào)整和動態(tài)補償。

　　44床高控制系統(tǒng)由于床高控制不僅和料床差壓有關(guān)，而且還和負荷以及床溫有關(guān)。若床高控制采用連續(xù)放灰法，則應(yīng)采用蒸汽流量和床溫對設(shè)定值進行修正；若采用非連續(xù)放灰法，則應(yīng)根據(jù)料床差壓大小來控制排渣閥，同時引入床溫對排渣量進行修正。

　　45床溫控制床層溫度是一個直接影響鍋爐安全連續(xù)運行的重要控制參數(shù)，一般床層溫度控制在850°C左右。當需要通過調(diào)節(jié)給煤量和風量改變鍋爐負荷時，要求床溫應(yīng)維持在一個特定的范圍內(nèi)，以保證鍋爐正常燃燒。

　　調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)能滿足以負荷（主汽壓力）調(diào)節(jié)或以床溫調(diào)節(jié)為主的不同工況，且轉(zhuǎn)換時應(yīng)無擾動。因此方案中除設(shè)計了負荷一給煤量調(diào)節(jié)外，還設(shè)計了床溫一給煤量調(diào)節(jié)。當以負荷調(diào)節(jié)為主時，床溫控制器跟蹤負荷調(diào)節(jié)器的輸出；而以床溫調(diào)節(jié)為主時，負荷調(diào)節(jié)器跟蹤床溫控制器的輸出。

　　以負荷調(diào)節(jié)為主時，采用負荷一給煤量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即調(diào)節(jié)給煤量和相應(yīng)的送風量以滿足負荷需求。由于引起床溫變化的參數(shù)較多，而這些參數(shù)間又相互關(guān)聯(lián)、相互制約和影響，因此在以負荷調(diào)節(jié)為主時，盡量利用CFB的分級燃燒特性和合理的風煤比將床溫維持在要求的范圍內(nèi)。床溫的控制采用分級控制的方法，即當床溫的變化不明顯影響鍋爐的脫硫、脫氮效率時（如790~900°C），不采取任何調(diào)節(jié)措施；當床溫超出一定值（如大于950°C）時，利用循環(huán)灰量對床溫的調(diào)節(jié)作用做相應(yīng)的調(diào)節(jié)；而當床溫過高（如大于970時，則將一次風量大5%~ 10%，給煤量減少10%左右。風量的大和煤量的減少可在運行中根據(jù)不同的工況進行調(diào)整和設(shè)置。但當床溫超高時（如大于1000°C）則一次風、二次風、給煤量調(diào)節(jié)應(yīng)全部轉(zhuǎn)為手動。

　　的影響因此必須加入送風指令作為引風指令丨煤量索級調(diào)節(jié)系統(tǒng)此時調(diào)節(jié)給煤量的主要目的當現(xiàn)場操作要求以床溫調(diào)節(jié)為主時，給煤量調(diào)節(jié)器的輸入信號不再來自負荷調(diào)節(jié)器或主控調(diào)節(jié)器，而應(yīng)采用床溫調(diào)節(jié)器的輸出，組成床溫一給是維持床溫，以保證CFB的安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行。床溫的控制主要通過調(diào)節(jié)給煤量來實現(xiàn)。同時為了避免床溫調(diào)節(jié)器的頻繁動作，床溫調(diào)節(jié)器也采用非線性調(diào)節(jié)。

　　4.6石灰石給入量的調(diào)節(jié)實際運行時，脫硫率受到爐膛溫度、石灰石停留時間、二氧化碳濃度以及石灰石的品質(zhì)等因素影響，因此石灰石耗量應(yīng)根據(jù)要求的S02排放量進行調(diào)整。采用煙氣S2含量一石灰石量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，副調(diào)節(jié)器通過調(diào)整石灰石給入量保證石灰石與煤成一定比例關(guān)系，主調(diào)節(jié)器進一步細調(diào)，使該系統(tǒng)最終滿足S2排放量的要求。同時為了保持爐內(nèi)原有的過�？諝庀禂�(shù)，在主調(diào)節(jié)器中還引入了氧量校正回路。

　　汽水系統(tǒng)，如汽包水位調(diào)節(jié)、主汽溫度調(diào)節(jié)等，與煤粉鍋爐的控制區(qū)別不大，這里不再一一贅述。

　　5系統(tǒng)應(yīng)用情況5.1調(diào)試及運行初期出現(xiàn)的問題DCS在投運初期，由于存儲器容量不夠，曾發(fā)生多次數(shù)據(jù)沖突，造成死機。加大了內(nèi)存后，這一現(xiàn)象得以改善。

　　由于機柜未單獨安裝一室，環(huán)境較差，散熱不良，造成通信模塊故障，系統(tǒng)癱瘓。

　　給煤機運行可控性差，給煤管常出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，影響了燃燒系統(tǒng)的自動控制。

　　部分傳感器、變送器質(zhì)量較差，測量數(shù)據(jù)不準，給DCS的調(diào)試、運行帶來一定困難。

　　5.2應(yīng)用情況在對上述問題進行處理后，對系統(tǒng)又進行了改進、完善，目前兗礦集團濟東新村熱電廠DCS的應(yīng)用情況良好，特別是對35t/循環(huán)流化床鍋爐的各項控制功能均已實現(xiàn)，使用效果較好。

　　中日專家在晉研討潔凈煤技術(shù)bookmark6目前，中日推進潔凈煤技術(shù)研討會在太原召開。這是近日中日專家在沈陽進行潔凈煤技術(shù)研討后，在太原組織的第二場技術(shù)研討學(xué)術(shù)活動。

　　潔凈煤技術(shù)是我國“十五”期間繼續(xù)發(fā)展的重點技術(shù)領(lǐng)域。經(jīng)國家發(fā)展計劃委員會與日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省綠色援助計劃安排，國家計委資源環(huán)境合作交流中心與日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)、煤炭綜合利用中心聯(lián)合在沈陽和太原進行潔凈煤技術(shù)研討，以推進中日兩國潔凈燃料煤加工技術(shù)的發(fā)展。

　　在研討會上日方專家重點介紹了對煤炭灰渣的有效利用、水煤漿的合理開發(fā)、煤磚型煤的加工制造、鍋爐煙氣脫硫等先進技術(shù)。中方專家則就“十五”期間潔凈煤技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展作了介紹。山西省政府、山西煤管局（廳）、環(huán)保局、省科委和產(chǎn)業(yè)界200多人參加了這次學(xué)術(shù)活動。（劉相國）田莊選煤廠通過職業(yè)安全健康管理體系認證bookmark7日前，田莊選煤廠正式收到國家職業(yè)安全健康管理體系認證中心2002年1月17日簽發(fā)的職業(yè)安全健康管理體系證書，這是繼1997年10月該廠通過ISO9002質(zhì)量體系認證之后通過的又一個國際標準化認i證同時也標志著該廠成為全國選煤行業(yè)首家通過職業(yè)安全健康管理體系認證的專業(yè)選煤廠。