循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量控制

循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量控制摘要：循環(huán)流化床鍋爐具有脫硫效果好、燃燒效率高、負(fù)載調(diào)節(jié)范圍大等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛。本文具體對(duì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量的控制方法進(jìn)行分析研究，以供參考。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；燃燒效率；氧含量；雙交叉燃燒控制燃燒控制系統(tǒng)的特點(diǎn)通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其具有多輸入、多輸出以及滯后性大等非線性時(shí)變特征，各個(gè)參數(shù)在強(qiáng)耦合性的條件下相互作用，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。首先，一個(gè)參數(shù)在控制的過程中往往受各條件變量的因素的影響，比如說在控制煙氣含氧量時(shí)需要對(duì)一級(jí)風(fēng)量、二級(jí)風(fēng)量、燃燒量等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行共同操作和調(diào)節(jié)。其次一個(gè)參數(shù)又可以對(duì)其他多個(gè)參數(shù)產(chǎn)生影響，比如說，對(duì)一次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)對(duì)床溫、煙氣含氧量等參數(shù)產(chǎn)生影響，所以需要重視加強(qiáng)鍋爐燃燒效率，首先需要注意對(duì)各參數(shù)的強(qiáng)烈耦合性進(jìn)行重點(diǎn)分析。一般的自動(dòng)控制系統(tǒng)無法完成該任務(wù)，需要注意采取有效的方法對(duì)過度負(fù)債變化情況進(jìn)行控制。循環(huán)流化床鍋爐煙氣氧含量控制控制煙氣氧含量主要是為了讓循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率提高，這樣才能有效的保證節(jié)能減排，但是要想讓鍋爐的燃燒效率提高，首先需要確保燃料量和空氣量的最佳配比，如果配比比例過小或者過大，都會(huì)導(dǎo)致鍋爐的燃燒效率降低。如果空氣比例過大，會(huì)出現(xiàn)一些額外能量損耗，由于空氣當(dāng)中的氮?dú)獗壤_(dá)到79%，但是氮?dú)鉄o法參與燃燒，燃燒時(shí)又會(huì)吸收一定的熱量向大氣當(dāng)中排放，使這些熱量也逐步被帶走。盡管這些能量損耗無法避免，但是可以有效的對(duì)其進(jìn)行控制，反之如果運(yùn)行過程中空氣比例較小，無法充分的進(jìn)行燃燒，不但會(huì)導(dǎo)致燃料當(dāng)中的熱量損失，還會(huì)出現(xiàn)一定的氫氣和一氧化碳等有毒可燃?xì)怏w。這些氣體還會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染，所以為了確保爐膛當(dāng)中燃料可以充分燃燒的條件下需要讓鍋爐爐膛的總風(fēng)量得到有效控制，這也是保證循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率重要基礎(chǔ)，而煙氣氧含量就是對(duì)空氣是否不足或者過剩進(jìn)行衡量的一個(gè)重要標(biāo)志。圖1能量損失與煙道氣成分的關(guān)系如果運(yùn)行過程中出現(xiàn)空氣過剩的情況，會(huì)產(chǎn)生大量的能量損失，如果空氣不足，能量損失也很大，而在此過程中會(huì)出現(xiàn)一些有毒可燃?xì)怏w。為了防止這些工況的出現(xiàn)，一定要具體對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒是否處于最優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行衡量，將燃燒不充分出現(xiàn)的可燃?xì)怏w和煙氣氧含量兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行函數(shù)疊加之后，就會(huì)出現(xiàn)能量損失曲線。這一曲線能夠充分的說明調(diào)控是否合理，由于鍋爐當(dāng)中的過?？諝饬吭黾?，能量損失先變小后增加。當(dāng)能量損失處于最低點(diǎn)時(shí)，也就是鍋爐的最佳燃燒點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槿剂先紵莿?dòng)態(tài)變化的，因此無法簡單的控制其處于最低點(diǎn)，需要在最佳燃燒點(diǎn)附近劃出一個(gè)理想?yún)^(qū)域，在理想?yún)^(qū)域內(nèi)燃燒可以獲得最高的效率，可以通過氧分析儀對(duì)煙氣氧含量進(jìn)行測定，接著將燃空氣燃料比計(jì)算出來。循環(huán)流化床鍋爐氧含量控制主要是利用PLC或者DCS以來進(jìn)行管控，將整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)比處于理想狀態(tài)，應(yīng)用過程中主要通過氧化鋯分析儀來進(jìn)行測定，這樣可以大幅度的縮短測定的時(shí)間，而后依照測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.1燃料、送風(fēng)的雙交叉燃燒控制在機(jī)組實(shí)際進(jìn)行操作過程中，因?yàn)槿剂舷到y(tǒng)具有較強(qiáng)耦合性，在負(fù)荷變化時(shí)要想準(zhǔn)確對(duì)空氣量和燃料量進(jìn)行匹配是非常困難的，特別是在空氣配送不足的條件下，燃料無法進(jìn)行充分的燃燒，可能會(huì)出現(xiàn)冒黑煙等問題，最終造成環(huán)境污染和較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此在負(fù)荷變化時(shí)一定要注意總風(fēng)量稍超過燃料量，這樣可以通過送風(fēng)量或燃料雙交叉限制等措施進(jìn)行控制，合理的進(jìn)行參數(shù)的調(diào)控。在過度負(fù)載增加條件下，首先，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行控制，讓總風(fēng)量增加，然后適當(dāng)增加自然流量，如果鍋爐的負(fù)載減小，可以首先將重燃量進(jìn)行控制，而后減少總送風(fēng)量。這樣在負(fù)荷變化時(shí)，總風(fēng)量具有一定的裕度，這樣可以防止出現(xiàn)冒黑煙的問題。在實(shí)踐操作是為了確保系統(tǒng)的安全性，適當(dāng)添加一個(gè)充分燃燒的保護(hù)控制措施，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2帶氧含量校正的送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際操作中主要是對(duì)風(fēng)燃比進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制燃?xì)庋鹾?，但是控制風(fēng)燃比時(shí)通常使用的是爐膛的總送風(fēng)量，循環(huán)流化床鍋爐的燃料量會(huì)由于水蒸氣負(fù)荷而出現(xiàn)一定的變化，但是在燃料量負(fù)荷變化的同時(shí)，只是利用氧含量來對(duì)總送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外因?yàn)槿紵r和煤質(zhì)的變化在燃燒時(shí)，往往燃燒系統(tǒng)并非控制最佳風(fēng)扇比的最優(yōu)選擇。最合理的方案是通過負(fù)荷變化指令的方式來對(duì)風(fēng)量比進(jìn)行間接平衡，接著對(duì)煙氣氧含量的信號(hào)進(jìn)行有效的微調(diào)和修正，以保證入內(nèi)燃料的經(jīng)濟(jì)性。通過現(xiàn)場實(shí)踐和分析發(fā)現(xiàn)在符合不同的條件下，合適的風(fēng)燃比會(huì)出現(xiàn)一定的變化，另外最佳的氧含量值也會(huì)產(chǎn)生變化，這時(shí)候就需要通過數(shù)學(xué)模型來匹配各負(fù)載下的最佳方案比和氧含量值，通過數(shù)學(xué)模型來對(duì)空燃比進(jìn)行計(jì)算。對(duì)總量進(jìn)行控制的同時(shí)，還需要利用氧含量值對(duì)后續(xù)風(fēng)量反饋值進(jìn)行校準(zhǔn)。在實(shí)際操作過程中，需要進(jìn)一步對(duì)送風(fēng)控制方案進(jìn)行改進(jìn)，增設(shè)氧量校正的管控系統(tǒng)。在后續(xù)運(yùn)行過程中，利用pid控制器來最終將總風(fēng)控量輸出，在此過程中需要形成負(fù)荷與最佳氧含量關(guān)系的運(yùn)算回路，對(duì)調(diào)節(jié)回路的慣性和延遲進(jìn)行改善和調(diào)節(jié)，通過比對(duì)分析后提高控制性能。案例分析某熱島中心需要建設(shè)一個(gè)鍋爐，其規(guī)模為2x490t/h,另外還需要匹配兩個(gè)高溫高壓抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，其中一個(gè)型號(hào)為c25mw，另一個(gè)為cb30mw。在運(yùn)行過程中，使用氧化鋯分析儀來測定煙氣氧含量，其精度為1%，響應(yīng)時(shí)間小于10秒，通過法蘭進(jìn)行連接，設(shè)定在鍋爐煙道低過出口位置，通過二路輸入去壞點(diǎn)，取平均值進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)場控制室使用DCS作為控制管理中心。初步風(fēng)量指令主要來自于鍋爐的負(fù)荷控制回路，通過一定的函數(shù)分析之后，實(shí)際總?cè)剂狭坑?jì)算出來的最小允許風(fēng)量和30%BMCR的風(fēng)量同時(shí)送入到大選器當(dāng)中，對(duì)兩個(gè)值進(jìn)行比對(duì)依照最大風(fēng)量值為最終的總風(fēng)量值。計(jì)算之后，將數(shù)據(jù)送入到pid控制系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行二次風(fēng)量的控制，另外還需要將鍋爐的負(fù)載數(shù)據(jù)送入到函數(shù)器當(dāng)中，作為控制系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)算時(shí)的前饋信號(hào)。在經(jīng)過函數(shù)去計(jì)算之后，獲得煙氣氧含量的理想值，并且與氧化鋯分析的測試偏差進(jìn)行比對(duì)，共同送入到pid控制系統(tǒng)當(dāng)中，經(jīng)過控制后輸出二次風(fēng)量值。該系統(tǒng)運(yùn)行過程中除了使用自動(dòng)控制模式之外，也可以使用手動(dòng)方法進(jìn)行控制，在操作過程中需要注意由操作員手動(dòng)控制二次風(fēng)量時(shí)，也需要切換總風(fēng)量控制機(jī)構(gòu)，用手動(dòng)模式依照實(shí)際情況合理進(jìn)行微調(diào)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)束語當(dāng)前我國在環(huán)保方面的要求逐步提高，在循環(huán)流化床的節(jié)能減排方面也提出了一定的規(guī)范和要求，需要重視加強(qiáng)管控，合理地進(jìn)