75th循環(huán)流化床控制方案

1、75t/h循環(huán)流化床控制方案、75t/h循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)描述循環(huán)流化床鍋爐作為高效、低污染、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的潔凈燃煤技術(shù)， 在全世界受到廣泛重視，正在成為燃煤技術(shù)的主力軍。典型的循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個部分。第一部分由爐膛、氣固分離設(shè)備、固體物料再循環(huán)設(shè)備等組成，上述部件形成了一個固體物料循環(huán)回路。第二部分為對流煙道，布置 有高、低溫過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等。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，燃料主要在爐膛內(nèi)流化并呈沸騰狀燃燒。爐膛四周布有水冷管，用丁吸收燃燒所產(chǎn)生的部分熱由氣流帶出爐膛的固體物料在氣固分 離器中被收集并通過返料裝置送回爐膛循環(huán)燃燒至燒盡。

2、煙氣經(jīng)煙道過尾部受熱 面進(jìn)行熱交換，最后通過除塵器由煙囪排入大氣。流程圖如下：、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的自動控制系統(tǒng)循環(huán)流化床自動控制的任務(wù)是在保證鍋爐的安全、穩(wěn)定運行的前提下，使煤燃燒所產(chǎn)生的熱M盡可能快的適應(yīng)負(fù)荷的要求，同時保證經(jīng)濟(jì)燃燒及環(huán)保要求。循環(huán)流化床鍋爐與 普通鍋爐一樣是一個非線性、分布參數(shù)、時變、大滯后、多變M緊密耦合的控制對象,但它有比其他普通鍋爐具有更多的輸入輸出變主要輸入變M有負(fù)荷、給水減溫水、給煤M、 一次風(fēng)、二次風(fēng)、引風(fēng)飛灰返料M等。主要輸出給水量變M有汽包水位、蒸汽壓 減溫水力、過熱蒸汽溫度、料床外柑白給煤量溫度、料層差壓、爐膛出 口溫度、爐膛負(fù)壓、過剩一次風(fēng) 空

3、氣(煙氣含氧M)等。 二次風(fēng) 鍋爐對象簡圖如右圖所.9白一引風(fēng)量示。飛灰返料量 排渣量循環(huán)液化床鍋爐這些輸入變M與輸出變M之間互相關(guān)聯(lián)，若改變?nèi)我惠斎胱僊時,汽包水位4蒸汽壓力過熱蒸汽溫度料床溫度料層差壓A爐膛出口溫度A爐膛負(fù)壓?煙氣含氧量所有的輸出變M也耦合程度的強(qiáng)弱將主要控汽包水位控制都會發(fā)生不同程度的變化。我們的控制方案是按照工藝的相對獨立性和 整個循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)劃分為若十個控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)如下：(1)汽水系統(tǒng)的控制。汽水系統(tǒng)包括汽包水位的控制和過熱蒸汽溫度的控制兩部分。主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水M適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)M ,維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)。過熱蒸汽溫度的控制是為

4、了維持過熱器出口溫度在允許的范圍內(nèi)。(2)燃燒系統(tǒng)的控制。燃料M調(diào)節(jié)的目的是使進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽M能與鍋爐向外部負(fù)荷的供汽M相適應(yīng)。當(dāng)單元機(jī)組采用機(jī)跟爐負(fù)荷調(diào)節(jié)方式時 (即鍋爐調(diào)負(fù)荷、汽輪機(jī)調(diào)汽壓)，可以宜接 取電網(wǎng)的負(fù)荷要求作為鍋爐的負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組采取爐跟機(jī)負(fù) 荷調(diào)節(jié)方式時(即汽輪機(jī)調(diào)負(fù)荷、鍋爐調(diào)汽壓)，由于鍋爐出口汽壓是表征鍋爐生產(chǎn)的蒸汽M與汽輪機(jī)耗汽量:之間的平衡指標(biāo)，所以可以取鍋爐出口汽壓作為鍋爐的負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組采取機(jī)爐協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)方式時，可以取來自負(fù)荷管理 控制部分的信號作為鍋爐的負(fù)荷要求信號。不管機(jī)組采用什么運行方式其最終的控制目的是使煤燃燒所產(chǎn)生的熱M

5、適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要。(3)送風(fēng)系統(tǒng)的控制燃料M變化時,也應(yīng)相應(yīng)地改變進(jìn)入爐膛的空氣M ,以保證燃料的完全燃燒和排煙熱 損失最小。所以送風(fēng)M調(diào)節(jié)的目的是保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。燃燒過程的經(jīng)濟(jì)與否可以從過剩空氣系數(shù)是否為最佳來衡M。對于這個問題我們通常用測M煙氣含氧M這一間接指標(biāo)來判斷燃燒的經(jīng)濟(jì)性，或宜接以保持風(fēng)與燃料比值的辦法來保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。(4)引風(fēng)系統(tǒng)的控制引風(fēng)M調(diào)節(jié)的目的是使引風(fēng)M與送風(fēng)M相適應(yīng)，并保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。因為爐膛壓力的高或低，關(guān)系著鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運行。負(fù)壓過大，使大M冷風(fēng)漏入爐膛而降低爐膛溫度，并且會增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙熱損失；反之，如 果爐膛壓力大亍大氣壓力

6、，會使?fàn)t煙冒出，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，甚至可能影響設(shè)備和人生安全。三、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的自動控制系統(tǒng)的詳細(xì)說明 1、汽水系統(tǒng)的控制汽水系統(tǒng)的控制是鍋爐控制的重要部分，汽水系統(tǒng)包括汽包水位的控制和過 熱蒸汽溫度的控制兩部分。1. 1汽包水位的控制汽包水位是鍋爐運行的主要指標(biāo)。 汽包水位過高或過低的后果都極為嚴(yán)重，所以必須嚴(yán)格加以控制。本方案中汽包水位的控制采用控制效果較好的三沖M基礎(chǔ)上的申級控制系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。圖1:汽包水位控制框圖2主蒸汽溫度的控制主蒸汽溫度的控制包括前、后減溫器減溫水的調(diào)節(jié)。這兩個回路的調(diào)節(jié)方式基本相同，都是采用主蒸汽溫度同減溫水流M的申級調(diào)節(jié)方式，同時為了補償

7、主 蒸汽溫度的大滯后，乂引入了爐膛出口溫度作為前饋。其控制方案的總體框圖如圖2所示。2、燃燒系統(tǒng)的控制燃燒系統(tǒng)的控制目標(biāo)是在安全燃燒(控制床溫的穩(wěn)定，避免結(jié)焦與熄火事故 的發(fā)生)的 前提下，基本維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，同時保證最經(jīng)濟(jì)的燃燒效率。自動控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過調(diào)節(jié)給煤M、 一次風(fēng)M、二次風(fēng)M、引風(fēng)M和飛灰返 料達(dá)到穩(wěn)定主蒸汽壓力、 床溫、爐膛出口溫度、爐膛負(fù)壓、含氧M和料層差壓的目的，以保證M佳的流化狀態(tài)。由丁燃燒控制是循環(huán)流化床鍋爐控制中最為復(fù)雜的部分，參數(shù)之間的耦合也 集中在這一部分，為了描述的方便，在此將燃燒控制大致分為以下幾個部分：(1)給煤調(diào)節(jié)(2) 一次風(fēng)、二次風(fēng)調(diào)節(jié)(3)引

8、風(fēng)調(diào)節(jié)下面就分別從這幾個方面加以描述。1給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制變M主要是負(fù)荷和床溫，最終控制輸出則通過對床溫及其變化率判斷而定，當(dāng)床溫快升，快降；高限，低限；慢升、慢降；高高限，低低限時，主要調(diào)節(jié)床溫；當(dāng)床溫比較穩(wěn)定且在正常范圍內(nèi)，此時主要調(diào)節(jié)負(fù)荷。負(fù)荷調(diào)節(jié)主要以穩(wěn)定汽包壓力為主，同時以負(fù)荷信號作為前饋，以使負(fù)荷快速反映其的變化。負(fù)荷信號可由主蒸汽流M同汽包壓力共同決定。負(fù)荷調(diào)節(jié)框圖如圖3所示。在調(diào)節(jié)床溫時，不僅要控制床溫的高低，還要分析床溫的變化率、爐膛出口溫度的高低及變化率，判斷床溫是否回到正常范圍或朝給定值方向靠近。當(dāng)控制方式由負(fù)荷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向床溫調(diào)節(jié) 時，床溫的偏差已經(jīng)較大， 為了

9、避免煤M的大幅度變化，床 溫的 給定值通過一個函數(shù)發(fā)生器給 出。為了使控制方案適應(yīng)不同的 床溫及變化率，故針 對不同的床 溫及變化率設(shè)置有不同的 PID參 數(shù)。床溫調(diào)節(jié)的大致框圖為 4所示。給煤調(diào)節(jié)的最終結(jié)果以選擇器的輸出經(jīng)上下限幅后去調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)節(jié)給煤M的目的。2 一次風(fēng)、二次風(fēng)的調(diào)節(jié)總風(fēng)M由給煤M同風(fēng)煤比確定，而總風(fēng)M乂可通過含氧M及床溫來加以修正。含氧M修正總風(fēng)M是對含氧M進(jìn)行調(diào)節(jié)運算， 然后輸出一個修正值；當(dāng)床溫 處丁高高 限且上升或處丁低低限且下降狀態(tài)，而負(fù)荷乂比較穩(wěn)定，我們認(rèn)為此時煤種發(fā)生了變化，可對風(fēng)煤比加以修正，兩個修正值共同對總風(fēng)M加以微調(diào)。具 框圖如圖5所示。T

10、W給煤機(jī)轉(zhuǎn)速高高限且上升低低限且下降_負(fù)荷穩(wěn)定修正條件1F調(diào)節(jié)器風(fēng)煤比4 總風(fēng)量圖5:總風(fēng)M控制框圖總風(fēng)M包括一次風(fēng)、二次風(fēng)、一次風(fēng)從密相區(qū)的布風(fēng)板進(jìn)入，一次風(fēng)M應(yīng)滿足密相區(qū)燃料燃燒的需要，同時還要不低丁熱態(tài)運行時的最小流化風(fēng)但乂不 能太高，以防吹翻， 因此必須對一次風(fēng)M進(jìn)行限幅。為了維護(hù)爐膛內(nèi)的工況，可通過料層差壓調(diào)節(jié)一次風(fēng)負(fù)荷發(fā)生變化時，會要求不同的料層差壓的給定值，此給定值可通過負(fù)荷經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出力口，當(dāng)增加到一定的厚度時必須 進(jìn)行下灰操作，此時會引起料層 差壓的較大變化，為 防止波動， 此時將一次風(fēng)M在一定的時間內(nèi)維持不變，稍后再進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，其控制框圖如右圖所示。3引風(fēng)調(diào)節(jié)引風(fēng)調(diào)節(jié)

11、通過控制爐膛負(fù)壓 包定來實現(xiàn)，取爐膛兩側(cè)代表總 壓力信號，可取平均 值或兩點中的任一點經(jīng)濾波去除高頻波動成 分后調(diào)節(jié)器的測M值，同時取總 風(fēng)M信號作 為前饋，以保證按負(fù) 荷調(diào)節(jié)風(fēng)煤M時同步調(diào)節(jié)引風(fēng)減少調(diào)節(jié)過程中爐膛壓力的 波動?？驁D為右圖所示。3、鍋爐安全聯(lián)鎖保護(hù)鍋爐安全聯(lián)鎖保護(hù)主要考慮兩個因素：(1)汽包水位的安全保護(hù)鍋爐汽包水位低丁極限值時極易導(dǎo)致干鍋，應(yīng)停一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)。(2) 一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)。啟動順序為：引風(fēng)機(jī) T 一次風(fēng)機(jī)T二次風(fēng)機(jī)T給煤機(jī)。停順序為：給煤機(jī)T二次風(fēng)機(jī)T 一次風(fēng)機(jī)T引風(fēng)機(jī)。如果一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)中的任何

12、一臺出現(xiàn)跳閘，均應(yīng)聯(lián)鎖停止相應(yīng)的電機(jī)。總風(fēng)量前饋/x) * 爐測量四、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的測M點數(shù) 75t/h循環(huán)流化床鍋爐的大概點數(shù)如下類型設(shè)計需求實際配置備注AI4-20mA8699熱電阻56熱電偶4653AO4-20mA1821DI6272DO3642點數(shù)小計253293四、根據(jù)以上的測量點數(shù)所配置的硬件清單如下根據(jù)實際使用的情況我們建議使用兩臺操作站和一臺打印機(jī)ST9431SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點開發(fā)運行版）ST9434ST9441ST9612ST9603SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點運行版）Windows2000 Professional操作系統(tǒng)21”工程師站

13、/操作員站（主流配置） 主機(jī)/顯示器/通訊模板/鍵盤）（含操作臺/ST9662ST9002打印機(jī)平臺激光打印機(jī)A3 （黑白）ST9004ST9005標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2米）通訊電纜ST9111ST9121機(jī)柜內(nèi)附件6U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠ST9132ST9133總線底板電源組件ST9134ST9161散熱組件ST927124VDC電源組件ST9315控制模板ST9321ST9331ST9341ST9172ST917316-32路萬能調(diào)理模板單路全隔離萬能AI模塊 單路全隔離電流AO模塊 雙路光隔離DI模塊雙路光隔離DO模塊16158213621ST91748路AIO/16路DIO通用型轉(zhuǎn)接端子板2316路開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板型號規(guī)格16路開關(guān)量輸出轉(zhuǎn)接端子板名稱個單位