電廠鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

歐陽軍 文黎平

摘要：電廠鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中，很容易受到客觀因素的影響，如人為操作不當(dāng)、運(yùn)行環(huán)境不佳等，而出現(xiàn)不同程度隱患問題。一旦電廠鍋爐出現(xiàn)運(yùn)行問題，系統(tǒng)燃燒水平勢(shì)必會(huì)受到一定影響。針對(duì)于此，研究人員為進(jìn)一步解決電廠鍋爐運(yùn)行效率不高的問題，選擇利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，深化電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，以期達(dá)到預(yù)期的運(yùn)行效果。文章主要結(jié)合電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，進(jìn)一步提出關(guān)于電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：電廠鍋爐；燃燒控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；

電廠本身就屬于復(fù)雜的運(yùn)行體系，隨時(shí)都有可能發(fā)生機(jī)組負(fù)荷變化問題，給電廠穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重隱患。而對(duì)于這類問題，僅僅憑借人工操作難以得到有效解決。如果處理不當(dāng)，甚至?xí)M(jìn)一步加劇運(yùn)行隱患程度。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，鍋爐燃燒控制問題是影響電廠安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素?？梢哉f，唯有處理好鍋爐燃燒控制問題，才能夠確保電廠運(yùn)行安全。目前，在電廠鍋爐燃燒控制設(shè)計(jì)方面，主要以調(diào)整風(fēng)量、風(fēng)箱與爐膛壓差以及其它變量為主，目的在于將鍋爐控制在最佳運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中。然而，鍋爐運(yùn)行效率始終是一個(gè)比較復(fù)雜的曲面，制約因素較多。針對(duì)于此，我們必須尋求一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方法，加以解決。

1 電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本概述

電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要以主蒸汽壓力控制系統(tǒng)、風(fēng)煤交叉限制回路、送引風(fēng)控制系統(tǒng)等系統(tǒng)為主。其中，主蒸汽壓力控制系統(tǒng)在正式運(yùn)行過程中，往往多以基于直接能量平衡DEB控制方案為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，針對(duì)中間倉儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)鍋爐設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行合理優(yōu)化。結(jié)合多年的應(yīng)用實(shí)踐來看，即便是多數(shù)電廠選用了DEB方案，但是介于自身技術(shù)因素或者參數(shù)選擇不當(dāng)?shù)扔绊懀谧冐?fù)荷過程中，仍舊需要人工手動(dòng)處理，即利用手動(dòng)方式輔助控制主蒸汽壓力范圍[1]。

其中部分機(jī)組壓力控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，難以消除粉直流造成的壓力隱患，往往會(huì)導(dǎo)致燃燒控制系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行失誤問題。對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)而言，在煤機(jī)轉(zhuǎn)速過程中往往會(huì)引起主蒸汽壓力變化，并出現(xiàn)明顯的運(yùn)行不足問題，一旦逃脫控制，很容易造成安全事故。由上述可知，傳統(tǒng)電廠鍋爐燃燒控制方法已經(jīng)很難滿足電廠實(shí)際運(yùn)行需求。針對(duì)于此，我們必須結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，如信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等，做好電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)化工作。

2 電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則分析

鍋爐燃燒控制系統(tǒng)實(shí)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目的在于確保鍋爐內(nèi)的熱量不受損失，且滿足蒸汽負(fù)荷的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性與安全性。針對(duì)于此，我們?cè)趯?shí)行電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，必須嚴(yán)格遵守以下三方面原則：

第一， 在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，必須維持主氣壓數(shù)值，以確保運(yùn)行過程的品質(zhì)；第二，立足于電廠實(shí)際要求，確?？杖急鹊淖罴研ЧＥc此同時(shí)，必須確保燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性；第三，根據(jù)實(shí)際情況，維持爐膛內(nèi)的負(fù)壓效果，并確保實(shí)際運(yùn)行效果[2]。

3 電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1 壓力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

燃油鍋爐燃料控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，主要以控制鍋爐爐膛燃油量的進(jìn)出情況為主，以期滿足機(jī)組負(fù)荷的實(shí)際需求。一般來說，鍋爐壓力調(diào)節(jié)器的輸出與修正后的送風(fēng)量，經(jīng)過相關(guān)設(shè)備的處理作用后，基本上可以視為燃料調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。這種方法主要根據(jù)主蒸汽壓力與壓力定值之間的偏差來調(diào)節(jié)鍋爐燃料的機(jī)組負(fù)荷需求，在實(shí)際操作過程中，比較容易受到運(yùn)行環(huán)境以及人為操作因素的影響，而出現(xiàn)不同程度的隱患問題。針對(duì)于此，建議設(shè)計(jì)人員可以直接采用能量平衡方式，調(diào)節(jié)鍋爐的負(fù)荷指令內(nèi)容。主要根據(jù)汽輪機(jī)的能量需求，調(diào)節(jié)好鍋爐熱量信號(hào)與能量要求之間的偏差問題。

以往DEB調(diào)節(jié)方法主要是在確保機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定之后，根據(jù)汽輪機(jī)能量需求與鍋爐熱量信號(hào)發(fā)出的指令進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。介于鍋爐內(nèi)部串級(jí)系統(tǒng)的控制品質(zhì)要比常規(guī)單回路控制系統(tǒng)高得多。針對(duì)于此，建議設(shè)計(jì)人員在具體設(shè)計(jì)過程中，最好嚴(yán)格遵循電廠鍋爐運(yùn)行要求，利用自動(dòng)化技術(shù)，優(yōu)化DEB控制系統(tǒng)的燃燒率效果，解決以往的不足問題。與此同時(shí)，根據(jù)被控對(duì)象慣性時(shí)間的增加，在比例帶的設(shè)定方面盡量以實(shí)際情況為主，以便確保電廠鍋爐最終的運(yùn)行效果，防止出現(xiàn)運(yùn)行隱患問題。需要注意的是，對(duì)于中儲(chǔ)式鍋爐而言，必須克服給粉機(jī)的給粉量與轉(zhuǎn)速之間存在的非線性問題，修正燃料量信號(hào)以確保給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速速率[3]。

3.2 送、引風(fēng)控制系統(tǒng)優(yōu)化

結(jié)合以往的情況來看，國內(nèi)200MW及以下的容量機(jī)在送、引風(fēng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)效果方面，往往難以達(dá)到理想化狀態(tài)。究其原因，主要是因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)或者爐膛負(fù)壓過于靈敏等問題造成的。針對(duì)于此，建議設(shè)計(jì)人員應(yīng)該采取合理的措施，優(yōu)化送、引風(fēng)控制系統(tǒng)內(nèi)容。介于送、引風(fēng)被控對(duì)象屬于慣性應(yīng)用環(huán)節(jié)，對(duì)這兩個(gè)控制對(duì)象基本上不需要采用模糊控制等復(fù)雜算法，比較可行的方法可以基于常規(guī)PID控制系統(tǒng)上，加強(qiáng)運(yùn)行人員的操作效果。

與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)風(fēng)、煤交叉限制回路的設(shè)計(jì)方案予以高度重視，目的在于進(jìn)一步確保基于穩(wěn)定負(fù)荷條件下，加強(qiáng)送風(fēng)控制系統(tǒng)的風(fēng)量效果。另外，在減負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該在實(shí)際煤量降低之后，才能夠減少風(fēng)量指令。結(jié)合現(xiàn)狀來看，我國多數(shù)DCS中的風(fēng)、煤交叉回路在實(shí)際運(yùn)行過程中，存在的隱患問題較為明顯，最好直接解除風(fēng)、煤交叉回路設(shè)置，確保鍋爐燃燒效果。必要時(shí)，可以采取自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行調(diào)控，降低以往人為操作的失誤[4]。

3.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在鍋爐控制中的實(shí)踐應(yīng)用

實(shí)行電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目的在于提高鍋爐燃燒效率與降低煙氣等污染物的排放濃度，確保周圍環(huán)境安全。為進(jìn)一步達(dá)成上述目標(biāo)，建議設(shè)計(jì)人員在原有DCS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，以期達(dá)到預(yù)期的控制要求。在具體應(yīng)用過程中，建議設(shè)計(jì)人員采取線性最小二乘算法辨別參數(shù)數(shù)據(jù)情況，解決神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的校正問題。

4結(jié)論

總而言之，實(shí)行電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)電廠安全運(yùn)行而言，具有重要意義。根據(jù)文章所述的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，基本上可以達(dá)到提升鍋爐燃燒效率以及節(jié)省燃料費(fèi)用的目的。與此同時(shí)，還可以達(dá)到降低煙氣污染物排放程度的目的，利于環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略內(nèi)容的有效落實(shí)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，通過應(yīng)用上述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，生產(chǎn)過程控制大體上充分體現(xiàn)出自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化以及信息化的特點(diǎn)，有效規(guī)避了以往工作效率不高的問題，值得推行與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中電建湖北電力建設(shè)有限公司）