循環(huán)流化床自動(dòng)化解決方案

一、前言

中控在循環(huán)流化床鍋爐控制方面進(jìn)行了大量的研究并積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)各種規(guī)模的流化床鍋爐設(shè)計(jì)出了適用的控制方案，并已在多個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施。

二、工藝流程簡(jiǎn)介

循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對(duì)流煙道三部分組成。其中燃燒系統(tǒng)包括風(fēng)室、布風(fēng)板、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分；氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置和返料裝置兩部分；對(duì)流煙道包括過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等幾部分。

煤和脫硫劑被送入爐膛后，迅速被爐膛內(nèi)存在的大量惰性高溫物料（床料）包圍，著火燃燒。燃燒所需的一次風(fēng)和二次風(fēng)分別從爐膛的底部和側(cè)墻送入，物料在爐膛內(nèi)呈流態(tài)化沸騰燃燒。在上升氣流的作用下向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，對(duì)水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。大顆粒物料被上升氣流帶入懸浮區(qū)后，在重力及其他外力作用下不斷減速偏離主氣流，并最終形成附壁下降粒子流，被氣流夾帶出爐膛的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過(guò)返料裝置送回爐膛循環(huán)燃燒直至燃盡。未被分離的極細(xì)粒子隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，進(jìn)一步對(duì)受熱面、空氣預(yù)熱器等放熱冷卻，經(jīng)除塵器后，由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。

三、控制方案

循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、多變量輸入多變量輸出、變量關(guān)聯(lián)耦合性強(qiáng)、輸入輸出非線性、大滯后等特點(diǎn)，如果運(yùn)行中不能滿足其對(duì)熱工參數(shù)的特殊要求，極易釀成事故。

中控DCS系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用主要功能有：

1. 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理功能（DAS）

DAS系統(tǒng)通過(guò)I/O卡直接從過(guò)程對(duì)象中獲取數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)SCnetⅡ或從其它子系統(tǒng)如MCS、SCS站采集和處理所有與機(jī)組有關(guān)的測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。在操作站上進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的集中監(jiān)視和操作, DAS系統(tǒng)具有顯示、記錄、性能計(jì)算、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索等功能。

2. 模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能（MCS）

汽包水位控制: 中控獨(dú)創(chuàng)了汽包水位控制模塊FB_BoiLCon，該模塊中集成了基于直接物質(zhì)平衡的專家控制、前饋單回路控制、前饋串級(jí)控制（三沖量控制）的3種控制方案，可以很好的解決汽包水位控制。

主蒸汽溫度控制: 主蒸汽溫度位控制是鍋爐控制中的基本控制，通常采用由主汽溫度、爐膛出口煙氣溫度（或主汽流量）及減溫后溫度（或噴水減溫水流量）等參數(shù)組成的串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)。

主蒸汽壓力控制: 中控獨(dú)創(chuàng)了專家智能結(jié)合前饋單回路的先進(jìn)控制方案，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。通過(guò)專家控制系統(tǒng)對(duì)平均床溫進(jìn)行分析，針對(duì)恒壓切換與恒負(fù)荷切換兩種情況將主汽流量與分析后的結(jié)果相加作為前饋量，根據(jù)是否存在負(fù)荷分配得出主汽壓力的設(shè)定值，通過(guò)調(diào)節(jié)給煤量穩(wěn)定主汽壓力值。

爐膛負(fù)壓控制: 爐膛負(fù)壓控制是保證鍋爐安全燃燒的首要控制對(duì)象。中控建立了爐膛負(fù)壓控制模塊FB_NegPCon，該模塊集中了前饋單回路控制方案，以鍋爐總進(jìn)風(fēng)量作前饋。

床溫控制: 中控在循環(huán)流化床燃燒控制上形成了一套成熟的模糊控制方案，把燃料量控制、料床溫度控制、主蒸汽壓力控制綜合起來(lái)考慮。這是因?yàn)闊崃ο到y(tǒng)中的燃燒控制系統(tǒng)和汽水控制系統(tǒng)是相互耦合，難以割裂開的，所以專家智能方案將整個(gè)復(fù)雜的燃燒過(guò)程合理的拆分成幾個(gè)相互獨(dú)立的部分，參數(shù)間的耦合通過(guò)建立合理的數(shù)學(xué)模型，以克服循環(huán)流化床鍋爐復(fù)雜的燃燒過(guò)程特性，從根本上解決了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制。

3. 爐、機(jī)各輔助設(shè)備順控功能(SCS)

根據(jù)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過(guò)DCS組態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了爐、機(jī)各輔助設(shè)備的啟停順序和連鎖功能，從而大大提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于循環(huán)流化床鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組各輔助系統(tǒng)的運(yùn)行方式日益成熟，已基本形成了特定的運(yùn)行方式，所以DCS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)爐、機(jī)各輔助設(shè)備順控也已常規(guī)化。

4. 爐膛安全監(jiān)控功能 (FSSS)

FSSS包括燃料安全系統(tǒng)（FSS）和燃燒器控制系統(tǒng)(BCS)。

FSS包括下列爐膛吹掃、鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)、鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)、燃料跳閘四個(gè)功能：

BCS包括下列鍋爐點(diǎn)火準(zhǔn)備、點(diǎn)火槍點(diǎn)火、燃油槍點(diǎn)火、煤燃燒控制四個(gè)功能，對(duì)給煤機(jī)及相關(guān)的風(fēng)門擋板的啟／停和開／關(guān)、跳閘進(jìn)行程控和監(jiān)視。

5. 汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）

汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組危急情況下的保護(hù)系統(tǒng)，包括汽機(jī)的緊急跳閘、油系統(tǒng)投入、抽汽逆止門的控制（信號(hào)包括：汽機(jī)超速、潤(rùn)滑油壓低、軸向位移大、凝汽器真空低、汽機(jī)軸瓦溫度高、汽機(jī)軸承回油溫度高、手動(dòng)停機(jī)）。浙大中控可根據(jù)不同汽輪機(jī)廠家的設(shè)備和用戶的特殊要求提供配套成熟的保護(hù)控制方案。

6. 汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）

汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是控制汽機(jī)運(yùn)行的主要參數(shù)，中控經(jīng)過(guò)多年的理論研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施相結(jié)合開發(fā)了新一代汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按分級(jí)分層控制的原則設(shè)計(jì)，以便高一級(jí)控制系統(tǒng)故障退出時(shí)可降至較低一級(jí)繼續(xù)維持安全運(yùn)行，同時(shí)可以提供幾種可供運(yùn)行人員選擇的運(yùn)行方式，如手動(dòng)運(yùn)行方式、自動(dòng)運(yùn)行方式、遙控運(yùn)行方式，任兩種運(yùn)行方式之間，均能進(jìn)行無(wú)擾切換。

四、典型業(yè)績(jī)清單

下面是中控循環(huán)流化床鍋爐部分業(yè)績(jī)清單：