熱水鍋爐控制方案

1、64MW熱水鍋爐控制方案集中供熱作為城市基礎(chǔ)建設(shè)工程之一，其需求量越來越大，特別是在我國華北、東北和西北地區(qū)，中大容量的熱水鍋爐有著廣闊的市場。此外，在我國北方地區(qū)，煤炭作為主要的采暖能源，其引發(fā)的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，尤其是采暖用小鍋爐能耗高、污染重。使用大型熱水鍋爐，可以大大提高燃燒效率。一、熱水鍋爐的流程畫面如下：二、64MW熱水鍋爐的檢測分為以下幾個(gè)部分：2、1溫度檢測部分包括： 系統(tǒng)回水溫度、系統(tǒng)供水溫度、系統(tǒng)補(bǔ)水溫度、室外溫度、鍋爐進(jìn)水溫度（左右各一）、鍋爐出水溫度、空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫（左右各一）、空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫、爐膛出口煙溫（左右各一）、省煤器前煙溫（左右各一）、省煤器后煙溫（左

2、右各一）、空氣預(yù)熱器出口煙溫（左右各一）、除塵器出口煙溫。2、2壓力檢測部分包括： 系統(tǒng)回水壓力、系統(tǒng)供水壓力、系統(tǒng)補(bǔ)水壓力、循環(huán)水泵壓力、鍋爐進(jìn)水壓力（左右各一）、鍋爐出水壓力、鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓、省煤器后水壓、空氣預(yù)熱器出口風(fēng)壓（左右各一）、爐膛出口壓力（左右各一）、空氣預(yù)熱器出口煙氣壓力、空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣壓力。2、3流量檢測部分包括：系統(tǒng)回水流量、系統(tǒng)供水流量、系統(tǒng)補(bǔ)水流量、鍋爐出水流量、鼓風(fēng)機(jī)出口流量2、4液位檢測部分包括：補(bǔ)水水箱水位，除塵器水位2、5其它檢測部分包括：煙氣含氧量、爐排轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及電流、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及電流、循環(huán)泵轉(zhuǎn)速及電流、補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速及電流、各種相關(guān)設(shè)備啟停狀態(tài)指示

3、。三、64MW熱水鍋爐控制方案3、1概述鏈條式鍋爐是應(yīng)用最為廣泛、應(yīng)用歷史較長的一種鍋爐。雖然有眾多的科研及工程技術(shù)人員致力于鏈條式鍋爐控制技術(shù)的研究和實(shí)踐工作，但是，目前國內(nèi)該行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的普及率較低，自動(dòng)化程度也較低，其原因是多方面的。鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)對象、多擾動(dòng)，各參數(shù)交叉影響的系統(tǒng)。鏈條式鍋爐存在較大的不確定性、復(fù)雜性、不穩(wěn)定性，以及較大的容量滯后和較長的滯后時(shí)間。因此，采用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)很難達(dá)到控制要求，甚至無法投入自動(dòng)運(yùn)行。分析現(xiàn)有許多鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)和熱水鍋爐的運(yùn)行情況，確實(shí)存在以下控制難點(diǎn)：3、1、1鏈條式熱水鍋爐從給煤量的變化到其燃燒產(chǎn)生的熱量，并使鍋爐出

4、口水溫度發(fā)生變化需要較長的時(shí)間，即鍋爐出口水溫度純滯后時(shí)間長、容量滯后大，用簡單的PID控制很難獲得理想的效果。3、1、2煤質(zhì)的變化，造成風(fēng)-煤比的改變，采用一般的定值控制系統(tǒng)無法使系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳或次最佳的燃燒狀態(tài)。3、1、3燃燒過程機(jī)理復(fù)雜，影響燃燒工況的因素較多，對象變化較大，很難準(zhǔn)確地建立單一的控制模型。3、2 64MW熱水鍋爐控制方案針對上述情況我們提出以下控制方案3、 2、1熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)如下圖所示：鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是保證水溫的穩(wěn)定，同時(shí)保證鍋爐的安全運(yùn)行。除此之外，關(guān)鍵在于如何保證經(jīng)濟(jì)燃燒，這也是熱水鍋爐節(jié)能降耗的關(guān)鍵所在，眾所周知，經(jīng)濟(jì)燃燒問題，實(shí)質(zhì)上就是進(jìn)煤

5、量和進(jìn)風(fēng)量的配比問題，如果能保證適當(dāng)?shù)娘L(fēng)-煤比，就可以實(shí)現(xiàn)最高的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。如果空氣量不足造成不完全燃燒，產(chǎn)生CO，這種情況除污染環(huán)境外還造成嚴(yán)重的熱能損失；反之，當(dāng)空氣量過多時(shí)，一方面使?fàn)t膛溫度低，另一方面也是最重要的是使煙氣換熱損失增加。由于現(xiàn)階段的檢測手段和檢測設(shè)備尚不能方便地測得精確的進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量，給整個(gè)風(fēng)-煤比的自動(dòng)控制造成一定的難度，但進(jìn)煤量與爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度存在著一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，而進(jìn)風(fēng)量同樣與鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速存在同樣的關(guān)系，這可以巧妙地避開這一難題。使風(fēng)-煤比在整個(gè)運(yùn)行過程中始終保持在最佳或次最佳狀態(tài)，還存在另一個(gè)難題，由于煤質(zhì)的變化同樣會(huì)造成風(fēng)-煤比比值的漂移，

6、那么一個(gè)定值控制系統(tǒng)是無法適應(yīng)煤質(zhì)變化這一干擾的，所以在這里我們加入了自尋優(yōu)控制方案，初次投運(yùn)時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和摸索初步設(shè)定調(diào)風(fēng)-煤比的給定值，系統(tǒng)投入自動(dòng)并穩(wěn)定后，定時(shí)啟動(dòng)自尋優(yōu)功能，根據(jù)爐膛溫度的變化和煙氣含氧量的變化自動(dòng)微調(diào)風(fēng)-煤比至最佳或次最佳，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒。3、2、2根據(jù)所需熱量調(diào)節(jié)鍋爐燃燒系統(tǒng)上面的鍋爐燃燒是在環(huán)境溫度沒有變化的理想狀態(tài)下的調(diào)節(jié)，它所克服的干擾僅是風(fēng)量的變化、煤質(zhì)的變化，風(fēng)的溫度的變化及鍋爐負(fù)荷小的變化。但是，我們的熱水鍋爐是用來冬季供熱的，因此在整個(gè)冬季室外環(huán)境溫度是差別是很大的。有的年份初冷期與深冷期的室外環(huán)境溫度差可達(dá)到20。甚至一天24小時(shí)的溫差也可達(dá)到10左

7、右。這樣就提出了鍋爐必須按不同的環(huán)境溫度提供不同的熱量，同時(shí)在一天24小時(shí)根據(jù)不同的時(shí)間段提供相應(yīng)的熱量。鍋爐供水熱量公式為：Q=KF(T供-T回)Q：熱量 F：出水流量 K：系數(shù)當(dāng)鍋爐回水溫度變化被控制在很小時(shí)，我們?nèi)绻淖冨仩t供水溫度，即使鍋爐出口水溫度隨著室外環(huán)境溫度的不同作相應(yīng)調(diào)整變化，就可使熱量達(dá)到所需熱量。但人為的隨意改動(dòng)鍋爐出口水溫度的設(shè)定值，不僅缺乏依據(jù)和實(shí)時(shí)性，而且也會(huì)給系統(tǒng)帶入較大的人為干擾，也不利于節(jié)能降耗。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合本地歷年冬季室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，我們可以制定出鍋爐出口水溫度隨室外溫度變化的曲線，使DCS自控系統(tǒng)根據(jù)室外溫度的變化自動(dòng)調(diào)整鍋爐出口水溫度的給定

8、值，即做到了實(shí)時(shí)調(diào)整，又避免了人為修改給定值給系統(tǒng)帶來的較大擾動(dòng)，同時(shí)節(jié)約能源。另外，考慮到在冬季初冷期和深冷期，白天和晚上所需的的熱量（負(fù)荷）不同，因此，我們考慮，可使DCS自控系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤室外溫度變化24小時(shí)時(shí)間變化來自動(dòng)來自動(dòng)無擾改變鍋爐出口水溫度的給定值，至使鍋爐提供出的熱量與所需熱量保持一致其具體的控制方法如下：將出水溫度的設(shè)定值和室外溫度及熱量（負(fù)荷）的變化聯(lián)系起來，以出水溫度為調(diào)節(jié)信號(hào)，構(gòu)成回路調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輸出控制爐排轉(zhuǎn)速和鼓風(fēng)風(fēng)量，即改變?nèi)济毫亢惋L(fēng)煤比，使鍋爐燃燒參數(shù)隨之改變，以達(dá)到出水溫度和設(shè)定值的一致。設(shè)定值隨室外溫度變化規(guī)律室外溫度-30-20-10-505102030設(shè)定

9、值（SP0）40251050-2.5-5-1015設(shè)定值在一天當(dāng)中隨負(fù)荷的變化規(guī)律（8段分時(shí)控制曲線）3、2、3爐膛壓力調(diào)節(jié)如下圖所示：爐膛負(fù)壓一般通過控制引風(fēng)量來保持在一定范圍內(nèi)，但對鍋爐負(fù)荷變化較大時(shí)，采用單回路控制系統(tǒng)就比較難于保持，因?yàn)樨?fù)荷變化后，爐排及鼓風(fēng)調(diào)節(jié)控制燃燒量和鼓風(fēng)量與負(fù)荷變化相適應(yīng)，由于鼓風(fēng)量變化時(shí)，引風(fēng)量只有在爐膛負(fù)壓產(chǎn)生偏差，才由引風(fēng)調(diào)節(jié)控制去調(diào)節(jié)，這樣引風(fēng)量的變化落后于鼓風(fēng)量，必然造成爐膛負(fù)壓的較大波動(dòng)。為此，我們設(shè)計(jì)了爐膛負(fù)壓前饋-反饋控制系統(tǒng)，用鼓風(fēng)調(diào)節(jié)輸出作為前饋信號(hào)，這樣可使引風(fēng)量隨著鼓風(fēng)量的變化提前作相應(yīng)的調(diào)整，使?fàn)t膛負(fù)壓始終保持在一定負(fù)壓上，維持整個(gè)燃燒

10、系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、2、4定壓調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵控制是保證正常、穩(wěn)定供熱的重要環(huán)節(jié)，補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵控制均采用定值調(diào)節(jié)。根據(jù)定壓點(diǎn)的壓力，通過變頻器調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，及時(shí)補(bǔ)充水量，防止系統(tǒng)缺水，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。通過循環(huán)水泵調(diào)節(jié)，保持系統(tǒng)供回水壓力穩(wěn)定，為系統(tǒng)正常供熱提供保障。3、2、5鍋爐汽水水位調(diào)節(jié) 本控制系統(tǒng)將采用三沖量鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)，其原理框圖如下所示： 鍋爐汽包水位通過差壓變送器檢測并輸送到計(jì)算機(jī)，汽包水位實(shí)際值（PV）與汽包水位給定值（SP）進(jìn)行比較，如有偏差，計(jì)算機(jī)將通過PID運(yùn)算并將給水流量作為副回路構(gòu)成串級(jí)調(diào)節(jié)，輸出一個(gè)調(diào)節(jié)值（MV）以消除偏差，為了克服假液位對調(diào)節(jié)的影響，我們還將引入另外一個(gè)沖量-蒸汽流量，當(dāng)蒸汽流量增加時(shí)，蒸汽流量計(jì)就將其送入計(jì)算機(jī)，以消除虛假液位的影響，提高了汽包水位的調(diào)節(jié)品質(zhì)，增加鍋爐運(yùn)行的安全性。4、64MW熱水鍋爐的報(bào)警及聯(lián)鎖功能4、1鍋爐安全運(yùn)行報(bào)警參數(shù)鍋爐出水壓力上下限報(bào)警；鍋爐出水溫度上下限報(bào)警；爐膛溫度上限報(bào)警；系統(tǒng)回水壓力上