锅炉APC先进过程优化控制解决方案

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kawd-445

循环流化床锅炉APC先进过程

优化控制解决方案

2013-11-13

1 公司简介

集团（中控）始创于是中国领先的自动化与信息化技术、产品、解决方案供应商，业务涉及工厂自动化、公用工程信息化、装备自动化等领域。公司是中控科技集团的核心成员企业，致力于工厂自动化领域的现场总线与控制系统以及流程模拟仿真系统的研究开发、生产制造、市场营销及工程服务。

2 行业背景

2.1 行业现状

循环流化床(CFB)燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术，由于循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫的特点，因此近年来有了很大的发展，我国的循环流化床也经历了小型、中型、大型三个发展阶段，循环流化床能够解决我国燃烧锅炉存在包括环境问题在内的诸多现实问题，因此中国将成为循环流化床锅炉最大的商业市场。

2.2 行业难点

由于循环流化床锅炉燃料是在流化状态下燃烧，锅炉燃烧系统惯性大，各个变量之间相互影响，加上有飞灰循环等影响因素，因此CFB锅炉燃烧系统是一个大滞后、强耦合，多干扰的复杂非线性系统，自动燃烧优化控制难度较大，是业内公认的控制难点。

鉴于循环流化床锅炉燃烧的复杂性和特殊性，对一般煤粉锅炉和其他过程控制对象行之有效的常规控制方法，已难保证循环流化床锅炉各项控制指标的实现。有别于常规控制，中控锅炉APC先进控制解决方案采用多变量模型预测控制、专家规则控制等智能控制策略，

能够更好地结合专家经验的同时克服系统大滞后、强耦合、多干扰等控制难点，可以较好地实现CFB锅炉系统安全高效率的燃烧自动控制，各项指标稳定度大幅提升，经济效益比较可观。防止冷凝水

3 项目可行性分析

3.1 现场概述

贵公司炉机系统属中小型循环流化床多炉多机系统，实行母管制运行方式。

一次检测仪表性能良好，风机调节为挡板和变频控制，主汽温度挡板调节，除挡板调节死区稍大外，其余执行器调节死区小于1%，即执行器死区情况基本满足优化控制需求。

流化床控制系统采用中控DCS系统，DCS上配置传统的PID自动控制回路中，汽包水位控制回路、给煤控制、一次风控制、二次风控制、引风控制、减温水控制等大部分回路，现场均由操作人员手动操作。

3.2 优化空间

3.2.1 数据分析

对现场DCS数据进行取样分析，以#炉为例，数据包选取年10月1日至年10月20日，总计20天的数据，进行离线统计分析，主要分析主汽压力、主汽温度、烟氧含量、炉膛负压、床层温度、床层压差六个指标的平均值与平均波动幅度两项特性值。如下表所示：

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序号	指标	平均值	平均波动范围	备注
1	主汽压力	8.3MPa	+0.5Mpa
2	主汽温度	540℃	+0.5℃
3	烟氧含量	3.5%	+1%	氧量较低
4	炉膛负压	10Pa	+120Pa
5	床层温度	955℃	+15℃	床温较高
6	床层压差	8.9KPa	+0.3KPa

通过数据统计结果分析可知，由于现场燃煤的挥发分较高，氧量平均值较低，同时床温已经较高，因此燃烧效率本身提高空间就有限了，但各指标的平稳度还是有提升空间的，同时通过综合调整，可适当提高锅炉的传热效率，从而进一步提升锅炉的燃烧效率。

3.2.2 优化空间

通过现场数据分析，包括与领导、相关技术人员、DCS技术人员的技术交流沟通，评估现场发现存在如下可提升的空间：

（1）各指标的稳定性可进一步提升，波动幅度可减少30%以上；

（2）各指标的经济运行匹配有待于进一步优化，提高锅炉效率降低煤耗，实现经济运行之目的；

即，贵方现场锅炉燃烧系统存在可观的优化空间。

3.3 项目可行性分析

现场的现有设备，仪表，控制系统条件是否满足优化控制系统需求呢？通过现场考察分析发现，一次检测元件的性能良好，保证了测量信号的质量，在改善风量挡板调节精度后，可为优化控制提供了良好的控制手段，DCS系统可以提供实时运行数据库。

综上所述，我们可以得出如下结论：

（1）现场存在较大的优化空间，具备经济效益挖潜空间。

（2）现场设备、仪表、系统条件良好，满足优化控制系统需求条件。

暨在对现场外围硬件设备不进行大幅改造或追加投资的情况下，现场满足实施锅炉自动燃烧控制技术的条件，能够通过对控制系统的优化提升，使得循环流化床能够全自动运行，降低运行人员劳动强度的同时，又能提高机组的经济运行能力，达到节能降耗的目的。

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