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、和隆優(yōu)化公司的發(fā)展簡介BCS技術(shù)簡介我公司主要做鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)，我公司的技術(shù)是BCS技術(shù)，BCS即“通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)”英文的縮寫，之所以稱為通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)，是因?yàn)锽CS技術(shù)能用于多種爐型。BCS技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)1、實(shí)現(xiàn)長期可靠的全自動(dòng)優(yōu)化燒爐；2、采用該技術(shù)可使噸汽煤耗降低1~3%（CFB鍋爐節(jié)煤指標(biāo)）BCS技術(shù)發(fā)展史我們96年開始研發(fā)BCS技術(shù)，2003年通過了國家鑒定之后，又經(jīng)過了5年現(xiàn)場的技術(shù)完善，2008年攻克了所有燃燒優(yōu)化技術(shù)的難題。之后，又經(jīng)過三年的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，目前BCS技術(shù)已經(jīng)用于大約10種爐型，如鏈條爐、循環(huán)流化床、煤粉爐、熱風(fēng)爐、豎爐、加熱爐、回轉(zhuǎn)窯等，截止到2011年底，我公司的各種優(yōu)化控制技術(shù)已推廣應(yīng)用到全國22個(gè)省市自治區(qū)。我們的技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐方面，從35噸的到650噸的爐子上都得到了很好的應(yīng)用，郭家灣電廠項(xiàng)目為1050噸循環(huán)流化床鍋爐，已經(jīng)立項(xiàng)。二、優(yōu)化控制技術(shù)概況概況☆概況優(yōu)化控制技術(shù)在國外已有幾十年的歷史，在國內(nèi)起步比較晚。目前，優(yōu)化控制技術(shù)在國內(nèi)很多行業(yè)都已經(jīng)起步，如石油裝置的優(yōu)化，冶金裝置的優(yōu)化等，但燃燒裝置的優(yōu)化，還是一個(gè)世界性的難題，國內(nèi)在大型的鍋爐方面引進(jìn)過美國和英國的優(yōu)化裝置。國內(nèi)也有許多企業(yè)在研究，如有西安熱工院，清華大學(xué)，廈門大學(xué)，浙江大學(xué)等。☆國內(nèi)阻礙燃燒優(yōu)化發(fā)展的因素1、嚴(yán)重的關(guān)聯(lián)特性和工況的變化帶來的問題各種鍋爐的具體工藝、生產(chǎn)情況不同，其工況的變化也會(huì)有所差別。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐來說，升降一次負(fù)荷要涉及到給煤調(diào)節(jié)、送風(fēng)調(diào)節(jié)、引風(fēng)調(diào)節(jié)、給水調(diào)節(jié)、減溫減壓調(diào)節(jié)等多個(gè)控制回路；如果燃煤的發(fā)熱量等參數(shù)發(fā)生變化、母管壓力發(fā)生變化也同樣要影響這一系列的調(diào)節(jié)回路?因此循環(huán)流化床鍋爐是關(guān)聯(lián)性最為嚴(yán)重的燃燒器之一，如果不能將這些相關(guān)回路投入自動(dòng)而使循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是不可能的。2、測控儀表所存在的問題西方的優(yōu)化都要求有在線的煤質(zhì)分析，通過在線的煤質(zhì)分析計(jì)算出鍋爐的熱效率曲線，是一個(gè)單峰值的曲線，根據(jù)計(jì)算出來的熱效率曲線找到熱效率最高的點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)最佳的風(fēng)煤配比，使燃燒效果達(dá)到最佳。但是在線煤質(zhì)分析要求現(xiàn)場的必須具備某些相關(guān)測控儀表，且測控儀表必須相當(dāng)精準(zhǔn)，然而國內(nèi)的現(xiàn)狀是有些企業(yè)某些儀表或因?yàn)橘F重、或因?yàn)閮x表本身不可靠而沒有安裝，如單爐進(jìn)煤流量、廢氣的殘氧測量，甚至有的單位連空氣流量測量儀表也沒有安裝，這造成用常規(guī)的控制方案根本無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。另外，即便是這些信號(hào)都有，但控制回路所涉及的流量、氧含量表的精度差、滯后大及其不可靠性，調(diào)節(jié)閥過大的死區(qū)以及儀表特性的偏移等都增大了西方各種優(yōu)化制方案在實(shí)施中失敗的可能性，所以西方的優(yōu)化技術(shù)在國內(nèi)大多數(shù)并不能很好的實(shí)現(xiàn)。我們的BCS技術(shù)，正好解決了這一世界性的難題。三BCS技術(shù)的理論根據(jù)BCS立足于各種鍋爐現(xiàn)有的工藝、設(shè)備、操作條件下，通過實(shí)施優(yōu)化控制來使其燃燒效率n最大。固體燃料的熱平衡方程式如下：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6n（%）=（Qr-（Q3+Q4））/Qr其中：Qr：1kg燃料帶入鍋爐的熱量（KJ/kg）；Q1：鍋爐有效利用熱量（KJ/kg）；Q2：排出煙氣所帶走的熱量（KJ/kg）；Q3：氣體不完全燃燒熱損失（KJ/kg）；Q4：固體不完全燃燒熱損失（KJ/kg）；Q5:鍋爐的散熱損失（KJ/kg）；Q6：灰渣帶走的物理熱量（KJ/kg）。如果想使鍋爐燃燒效率最大，我們必須讓Q2、Q3、Q4、Q5、Q6五項(xiàng)損失最小，而Q2、Q3、Q4三項(xiàng)占了鍋爐損失的絕大部分份額并與燃燒效果有著密不可分的因果關(guān)系。很顯然如果空氣過量會(huì)使Q2增大，空氣欠量會(huì)使Q3+Q4增大。因此我們的工作重點(diǎn)是：通過實(shí)施燃燒優(yōu)化策略來實(shí)現(xiàn)---Q2+Q3+Q4>min四、“通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)（BCS）”的七大核心技術(shù)BCS的核心技術(shù)之有限條件正確相關(guān)技術(shù)有限條件：只要你的現(xiàn)場能做到在控制室手動(dòng)遙控就滿足了BCS的基本條件，或者說你的現(xiàn)場有可以指導(dǎo)操作的燃燒溫度、熱工質(zhì)的溫度、壓力、流量等可靠的必要測量信號(hào)和可以改變鼓風(fēng)量、引風(fēng)量和燃料量的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)或變頻器等控制信號(hào)。正確相關(guān)：雖然現(xiàn)場的測控儀表特性都很差，但沒關(guān)系，只要測控趨勢(shì)是正確的就好。如二次風(fēng)閥門的開度從50%開到52%，風(fēng)量增加10000也好，增加5000也好，只要風(fēng)量發(fā)生變化，且有一個(gè)正確的趨勢(shì)就好。BCS的核心技術(shù)之二一一燃燒效果軟測量技術(shù)雖然國內(nèi)相關(guān)儀表特性差，沒辦法測出準(zhǔn)確的燃燒效率。但是風(fēng)量可以通過用風(fēng)機(jī)電流通過計(jì)算而得到，煤量同樣可以通過輸煤變頻的電流計(jì)算而得到，通過類似間接的計(jì)算，可求得構(gòu)建燃燒效率所必須的一些參數(shù)從而通過數(shù)學(xué)模型構(gòu)建出一個(gè)類似鍋爐燃燒效率的變量燃燒效果變量。燃燒效果變量曲線雖然并不等于燃燒效率曲線，但變化趨勢(shì)都是一樣的，都是一個(gè)單峰值的曲線，如下圖所示：我們只要找到燃燒效果變量曲線的最高點(diǎn)，就能使鍋爐的燃燒效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。燃燒效果變量曲線的最高點(diǎn)，煤量和風(fēng)量的配比是最佳的，所以找到最佳的風(fēng)煤配比即找到了這個(gè)點(diǎn)。我們是用以下方式，通過優(yōu)化風(fēng)量和給煤量來找到使鍋爐達(dá)到最佳燃燒效果的風(fēng)煤配比點(diǎn)的。1、給煤量的優(yōu)化優(yōu)化給煤量是什么意思呢？假設(shè)現(xiàn)在設(shè)定負(fù)荷為220噸，每小時(shí)20噸的給煤量，優(yōu)化煤的算法就會(huì)計(jì)算，用19.5噸能不能保證220噸的負(fù)荷，計(jì)算完之后，一看能保證，就會(huì)把煤量降到19.5噸，降完后運(yùn)行，結(jié)果確實(shí)能保證220噸的負(fù)荷，那么煤量就降到了每小時(shí)19.5噸。接著，再計(jì)算19.2噸的煤，能不能保證220噸的負(fù)荷，這時(shí)還能保證，煤量就降到了19.2噸。這時(shí)再降，負(fù)荷下降到218噸了，不能再保證220噸的負(fù)荷，那么給煤就不在優(yōu)化了，就在19.2噸運(yùn)行了。2、風(fēng)的優(yōu)化煤的優(yōu)化找到一個(gè)最小的給煤量以后，再對(duì)風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化。風(fēng)量的優(yōu)化是針對(duì)煤質(zhì)的，沒有在線的煤質(zhì)分析，并不知道煤質(zhì)的變化，但通過一些可測的參數(shù)，可以計(jì)算出現(xiàn)在是不是最佳的風(fēng)煤配比。假設(shè)現(xiàn)在煤降到19.2噸以后，你的煤的熱值是5000大卡。當(dāng)風(fēng)量突然從5000大卡變到了5100大卡時(shí)，風(fēng)量就不合適了。比如現(xiàn)在增加了1000的風(fēng)量，煤沒變，看看燃燒效果是否變好了，若變好了，就沿著之前的方向繼續(xù)優(yōu)化，直到再加風(fēng)，燃燒效果變差了。變差的原因是，風(fēng)量過大，排煙熱損失就會(huì)增大。這時(shí)，就回到上一步。在優(yōu)化風(fēng)的過程中，從220噸變到225噸了，但現(xiàn)在還要求保證220噸的負(fù)荷就可以，那么，這時(shí)候就還要減煤，不管煤的優(yōu)化還是風(fēng)的優(yōu)化最后都體現(xiàn)在煤量的減少上。BCS的核心技術(shù)之三--一智能軟伺服技術(shù)現(xiàn)場的變頻、液耦和風(fēng)門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性很差，變頻好一點(diǎn)，風(fēng)門和液耦的死區(qū)有可能達(dá)到2%或3%，導(dǎo)致控制模型和現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)并不能很好的配合?？刂破靼l(fā)出一個(gè)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，再發(fā)一個(gè)還不動(dòng)作，再發(fā)一個(gè)，就有可能動(dòng)作過了。造成的結(jié)果是一調(diào)節(jié)閥門就震蕩，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命大大縮短。我們?cè)趫?zhí)行機(jī)構(gòu)和控制模型之間，加了一個(gè)智能軟伺服的技術(shù)。解釋BCS的核心技術(shù)之四--一故障診斷與安全控制技術(shù)1、故障診斷工藝現(xiàn)場鍋爐可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，可能是左右側(cè)床溫跑偏了，可能是給煤壞了一股，高溫返料是通過自平衡來控制返料的，出現(xiàn)的故障要少一些，中溫返料的鍋爐故障多一些。如中溫返料的鍋爐，密相區(qū)有八只床溫測量儀表，都參與床溫的調(diào)節(jié)，有時(shí)可能時(shí)不時(shí)的壞一只，壞了以后，要是沒有一種智能的控制算法對(duì)它進(jìn)行故障診斷并去除這種壞的因素的話，有可能因?yàn)橐恢囟葴y量儀表的退出，引起床溫巨大的波動(dòng)。我們做的控制模型，即使在床溫測量儀表壞的還剩兩支（至少左右各一支）的情況下，會(huì)根據(jù)歷史的趨勢(shì)，無擾的對(duì)床溫進(jìn)行補(bǔ)償，不會(huì)造成大規(guī)模的波動(dòng)同樣，假設(shè)中溫返料CFB鍋爐有六股給煤，壞了一股，我們的控制模型經(jīng)過計(jì)算，會(huì)根據(jù)歷史的趨勢(shì)，使與它相鄰的給煤機(jī)自動(dòng)對(duì)它進(jìn)行補(bǔ)償。2、安全控制上了這套系統(tǒng)以后，用戶會(huì)懷疑安全等級(jí)是不是下降了？在我們的控制模型里面，當(dāng)鍋爐運(yùn)行在正常的負(fù)荷范圍內(nèi)時(shí)（如240噸的鍋爐，正常的運(yùn)行的范圍在160噸到240噸之間），所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，都有一個(gè)安全的限幅，無論怎么調(diào)節(jié)，鍋爐都會(huì)運(yùn)行在安全的范圍內(nèi)。另外，還有一種智能的語音報(bào)警功能。我們做了一些故障診斷的算法，當(dāng)某一個(gè)點(diǎn)，某一個(gè)參數(shù)，或者說某一個(gè)工況正在發(fā)生偏移，我們的控制模型通過計(jì)算，會(huì)判斷出這樣發(fā)展下去會(huì)造成什么樣的后果。比如說床溫，通過計(jì)算在多少分鐘以后就有可能超溫，在到達(dá)報(bào)警點(diǎn)以前，智能語音報(bào)警系統(tǒng)會(huì)告訴操作人員“床溫在多少分鐘以后有可能超溫”,讓操作人員提前有一個(gè)很好的應(yīng)對(duì)方案和準(zhǔn)備。此一類的問題系統(tǒng)都會(huì)提前預(yù)測出來，智能語音報(bào)警報(bào)警到點(diǎn)。什么是報(bào)警到點(diǎn)把系統(tǒng)調(diào)好以后，在一個(gè)班之內(nèi)，除非聽到語音報(bào)警，操作人員就可以不用管它了，真正實(shí)現(xiàn)了無人化燒爐。如果工況沒有劇烈的波動(dòng)，比如氣機(jī)甩負(fù)荷，煤質(zhì)沒有發(fā)生巨大的突變，根本就不用管它了。負(fù)荷的突變，在10%以內(nèi)，系統(tǒng)完全能自己能糾正過來，像汽機(jī)甩負(fù)荷這種大幅擾動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切到DCS。所以，上了我們的技術(shù)以后，安全等級(jí)不但沒有下降，反而增強(qiáng)了?！頑CS的核心技術(shù)之五數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)每個(gè)班的用煤量，發(fā)電量，產(chǎn)汽量，自動(dòng)投入的情況，鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，都有一個(gè)很科學(xué)的統(tǒng)計(jì)。像床溫、氣壓、氣溫、水位、爐膛負(fù)壓，這些參數(shù)最大值，最小值，平均值，都有一個(gè)很嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)。使工廠的管理水平有提高了一個(gè)層次。6多爐協(xié)調(diào)技術(shù)對(duì)母管制的鍋爐，尤其是也發(fā)電，也公汽，母管的壓力波動(dòng)時(shí)很大的要保證母管壓力的情況下，三臺(tái)爐的特性又不一樣，有的爐子調(diào)節(jié)的快，有的調(diào)節(jié)的慢，根據(jù)這個(gè)把各個(gè)爐子的調(diào)節(jié)權(quán)重，跟據(jù)情況進(jìn)行設(shè)置，比如說現(xiàn)在的母管壓力，有可能從9.8MPa迅速升到10.3MPa,經(jīng)過計(jì)算，可能是要減多少負(fù)荷，有的爐子調(diào)節(jié)性能比較好，可以讓這個(gè)爐子調(diào)，其它的可以不動(dòng)，這就是多爐協(xié)調(diào)技術(shù)四承諾兩大指標(biāo)長期自控率達(dá)到90%以上，對(duì)操作人員有好處，根據(jù)現(xiàn)場的條件，保證一個(gè)節(jié)能指標(biāo)。五施工過程現(xiàn)場調(diào)試鍋爐大約用10天時(shí)間兩天用來建立通訊剩下時(shí)間用來調(diào)試山東?；?月份簽合同。8月份調(diào)試，運(yùn)行了三個(gè)月以后進(jìn)行調(diào)試，測試了三變六驗(yàn)收方式打到原來的DCS上，操作七天，這七天燒了多少煤，產(chǎn)了多少汽，煤質(zhì)的分析，自動(dòng)采樣，沒自動(dòng)采樣的操作人員就辛苦了，每小時(shí)做一次分析，折成標(biāo)煤。一次不行兩次，兩次不行三次可以了吧，我們要求實(shí)三次，七培訓(xùn)鍋爐專工，DCS專工在京培訓(xùn)一周，培訓(xùn)的比較具體。操作人員跟班培訓(xùn)，每個(gè)班組跟班培訓(xùn)一個(gè)班次，培訓(xùn)內(nèi)容為BCS的原理，優(yōu)化站如何操作。因?yàn)轶w現(xiàn)在操作人員身上的無非就兩種操作1按鈕的操作：DSC和BCS的雙機(jī)切換，或單回路的切換。2控制點(diǎn)的修改，比如負(fù)荷從210升到220，如何操作操作非常簡單，我們的系統(tǒng)顯示系統(tǒng)可以關(guān)掉，控制點(diǎn)的修改可以用BCS修改，修改完傳過來，控制完了再傳過去，兩套系統(tǒng)可以無擾切換，想用DCS用DCS，想用優(yōu)化