循环流化床锅炉是一种新型节能环保锅炉,该种燃烧系统复杂、多变,成为制约其发展的一个瓶颈。五阳热电厂使用的YG75—5.29型循环流化床锅炉,摸索运行3a后,基本上总结出了锅炉燃烧的特点,并于2001年3月份成功地将DCS系统中锅炉燃烧自动及其辅助自动回路全部投入运行。
1 控制原理
(1) 模糊控制器鲁棒特性较好,参数较为方便,但静态性不够理想,所以一般将模糊控制器和PID调节并列使用,即将模糊控制器的输出端(AV)连人PID调节器的输出补偿端(OC),以便得到满意的性能。典型应用的控制系统结构如图(模糊控制输出作为前馈连人PID的OC端,此时应保证两个控制器的设定值一致)
(2) PID运行方式。一个具有通用性和实用价值的PID调节器,应考虑各种实际情况并含有多种功能。它有多种工作状态:手动、自动、串级、跟踪。这几种状态间的切换保证无扰动的。手动状态下,PID单元停止演算;依操作键来改变控制输出;自动状态下,PID按公式进行定值控制运算,操作员设定的内给定为给定值;串级状态下,以来自主回路或其它运算模块的外给定值进行PID运算;如果串级输人端没有输入信号,则不能切换到串级方式;串级时,主调节器输出跟踪。跟踪开开时,PID单元停止演算,其值随被跟踪变量变化。按进入该状态的方法,跟踪分为手动跟踪和自动跟踪两种方式;手动跟踪状态通过PID调节器面板上的跟踪键进入;而自动跟踪状态开关为“厂时自动进入,当开关变“0”时,退回到前一项的工作状态。
2 控制方案
HS2000系统共设计了5条自动回路,下面对各自动回路的控制方案加以介绍。
2.1 给煤调节
循环流化床的燃烧系统是一个大延迟,多变量耦合的复杂系统。该厂使用的75 t/h循环流化床锅炉在燃烧方面又具有流化燃烧的特点。床温太高,则易结焦,床温太低易熄灭,同时还得保证负荷。采用燃烧控制的主导思想是,在负荷正常时,确保床温在正常范围,然后以主汽压力和左右侧最高床温的平均值为主控量进行调节,确定给煤量。当负荷较小且稳定时,确保床温正常,然后以床温的最高值为主控量对给煤量进行调节,此时,主汽压力处于手动控制状态。
2.2主汽温度调节
锅炉的过热器是在高温、高压下连续工作的,锅炉出口的过热蒸汽温度即主汽温度是工艺过程中汽水工质的最高温度,其值高低对机组的安全经济运行有重大影响。汽温过高,会使过热器和汽机汽缸承受过高的热应力而损坏;汽温偏低会降低机组效率,影响经济运行。该厂调节汽温的手段是喷水式减温,所使用的减温水是给水。经观察发现,采用喷水调节汽温时,被控对象在调节作用下,其过渡过程的滞后和时间常数较大,如果只根据温度偏差来改变喷水量往往不能满足工艺要求,因此在组成调节系统时,应加入可超前反应汽温扰动的前馈补偿信号,如主汽流量信号等。当扰动出现后,在过热汽温还未发生明显变化的时候就进行调节,能及早消除扰动对汽温造成的影响,从而有效地控制汽温变化。根据以上思路,决定采用串级系统来实现主汽温度的自动调节。
2.3 炉膛负压
炉膛负压是反应锅炉流化效果好坏的一个重要参数。炉膛负压的调整主要是通过调整引风量来实现的,但是一、二次风量对其的作用也不可忽视。所以该回路是一个单调节自动控制回路。
2.4 一次风量
一次风在循环流化床锅炉中,用于调整流化,炉膛温度和料层差压。主要是随着负荷的大小变动而改变,并呈现出一定的阶跃性,所以说该回路是一个单调节回路。
2.5 二次风量
二次风的合理使用关系到整个炉子的经济运行,二次风太小会使炉膛稀相区颗粒燃烧不完全,到达返料器后重新燃烧升温使返料器温度过高;二次风太大又会使过剩空气系数增大,排烟热损失增加,效率降低。二次风量主要是随着负荷大小的变化而改变的,且呈现出一定的阶跃性。所以说,二次风量自动控制系统是一个单调节回路。
3 结 语
通过采用DCS集散控制系统,提高了电力生产的控制与管理水平,使生产过程达到安全稳定、高效、节能的目标,提高企业的经济效益。五阳热电厂自2001年3月份将DCS系统中的自动控制回路投人运行后,锅炉的运行更趋于稳定。以3#炉为例,最长连续运行周期由原来的30 d增加到100d(2001年7月25日一11月5日)。实现了“两低一高”,即生产成本降低、职工劳动强度降低、设备的运行效率提高。到目前为止,已累计为五阳热电厂节约成本158.7万元。