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浅谈生物质直燃发电锅炉燃烧控制(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2013/1/16 17:42:36   

  所属频道:  环保    关键词:  生物质直燃发电 生物质发电 燃烧控制

当炉前给料变频电动机螺旋输送机的M/A站处于手动状态时,该台炉前给料变频电动机螺旋输送机的开度反馈到多输出平衡环节,使该台炉前给料变频电动机螺旋输送机经手动控制后,总的反馈信号最终等于炉前给料变频电动机螺旋输送机的开度,实现自平衡无扰手/自动切换。

燃料和风量之间设有交叉控制,增负荷先增风再增燃料,减负荷先减燃料后减风量。

3.2 送风自动调节系统

送风调节系统的任务是供给炉膛内燃烧的燃料以合适的风量,保证燃料的合理经济燃烧。其控制机理是通过调节系统控制两台送风机风门的开度,改变进入炉内的总风量。

3.2.1 风量信号的测量与处理

在甲、乙炉膛前风道上装设风量测量装置,经温度补偿计算后作为进入锅炉的总风量信号。

3.2.2 烟气氧量信号

氧量信号采用双支氧化锆进行测量。烟气中的氧量客观地反映了锅炉燃料量和空气量之间的匹配平衡关系。由于进入炉内风量变化到锅炉尾部氧量信号的反映需要较长的时间,而且是一个变化的动态过程,故需对氧量的测量信号进行补偿,系统中是以积分器实现其氧量信号的动态补偿。

烟气中含氧量的大小与负荷有关,负荷变化时,最佳含氧量也随之变化,故系统中取代表蒸汽负荷经过函数 修正的值作为氧量调节的定值,经氧量调节器始终维持烟气氧量为最佳值,从而有效地保证燃烧的经济性。

3.2.3 风量控制

(1)一次风量调节系统

总风量调节系统发出的一次风量指令作为一次风量调节系统的给定值,与一次风量的测量值一起送入PID中进行运算,运算结果去调节一次风机进口风门,以调节送入炉膛的一次风量。一次风量测量值是在考虑了温度修正和压力修正后才送入PID中进行运算的。一次风量指令在进行处理时,需要考虑燃料的特性及负荷变化情况。燃料特性不同时,助燃空气量会有所不同。同时,负荷变化时一次风量占总风量的比例也会发生变化。由于一次风对锅炉床温具有调节作用,故在构造一次风量调节系统时也考虑了床温修正。如果床温偏高,在一定范围内可减少一次风量;如果床温偏低,在一定范围内可增大一次风量。由于床温主要靠燃料供给量及返料来调节,一次风量不作为调节床温的主要手段,故在一次风量调节系统中床温信号仅作为修正信号。

(2)二次风量调节系统

二次风量调节系统采用串级调节系统。烟气含氧量测量值与给定值一起送入主调中进行PID运算,运算结果与总风量调节系统发出的二次风量指令一起进行函数处理后作为副调的给定值,与二次风量测量值进行PID运算,运算结果分为两路作为上部二次风流量和下部二次风流量的调节指令。由于燃料量变化到烟气含氧量变化需要一段时间,故在二次风量调节系统中直接对燃料量进行处理,把其结果作为前馈信号加到调节输出中,以提高调节系统的快速响应性。在对给料量进行处理的 函数中,考虑了负荷指令及一次风量等因素,其运算结果直接叠加到PID运算的输出上。

3.2.4 引风(炉膛负压)调节系统

炉膛压力控制系统的任务是通过调节引风机进口风门的开度,与送风系统相配合,使锅炉压力保持在允许范围内。

为提高系统的可靠性,炉膛压力采用三个变送器优选值。为控制小幅度高频偏差信号引起引风机风门的频繁变化调节,模块设有死区限值器进行处理。为改善炉膛压力的动态响应特性,系统中比例引入送风量指令信号进行前馈控制。此外,在发生燃料跳闸,由于灭火炉膛压力此时将有大幅度的下降,容易引发内爆事故,为了防止由此引起的炉膛内爆事故的发生,控制系统中除设计了与送风指令成比例的前馈信号,通过加法器控制引风机风门,此外,还考虑了较为有效的超弛控制策略。当发生锅炉燃料跳闸时,斜坡发生器立即投入运行,产生一个可调的上升斜坡信号,通过加法器快速降低引风机转速,减少抽出的烟气量,经过一定的延时时间后,斜坡信号自动下降,直到为零,使引风机风门恢复正常运行。为防止炉膛压力变化过大,系统中还设计了方向闭锁控制,当炉膛压力过高时,自动闭锁引风机进口风门的进一步关小。当炉膛压力过低时,自动闭锁引风机进口风门进一步开大。

当炉膛压力变送器故障或风门位置偏大时,发信号报警。

当执行机构均处于非自动状态时,引风调节系统切跟踪,相应地切送风自动控制为跟踪状态。

当下列条件满足时,系统可投入自动。

1)炉膛负压偏差不大

2)输出端无故障

3)输入端无故障

4)无MFT

3.3 报警和联锁

(1)当三个炉膛压力变送器中有一个故障时,自动切换为二选一,并发出报警;一个以上故障时,系统不允许投自动并发出报警。

(2)炉膛的防内爆外爆控制一直是大型锅炉设计控制方案时需要考虑的问题,控制系统应作周密的考虑。当锅炉发生MFT时,炉内压力将会产生瞬间的急剧降落,此时通过设定的函数发生器产生一个斜坡信号,去降低引风机风门,经预定的时间后再恢复正常的控制。

(3)在一定工况下,控制系统能直接闭锁引风机控制。炉膛压力低至极限时,闭锁引风量增大;炉膛压力高至定值时,闭锁引风量减小。

(4)引风机跳闸,保持档板位置不变。

(5)MFT动作时,引风机风门开度关小,并切手动。

(6)吸风自动切手动时,送风自动退出至手动。

四、结束语

我国的生物质发电技术正处于起步阶段,该领域中还有许多技术问题需要深入研究和开发。生物质直燃锅炉燃烧过程是一个典型的非线性、多输入、多输出强耦合对象,对于这一直接影响机组安全经济运行的复杂过程控制,在生产中通常是将系统简化为燃料、送风、引风三个相对独立的单回路进行PID调节,虽然满足了一定的控制要求,但对象的不确定性、被调量测量的不够准确等众多影响因素使得系统往往无法达到预期的效果。将神经网络、模糊理论、专家系统等技术引入到燃烧过程的控制研究中将是具有重要意义的研究课题。

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