超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計與優(yōu)化分析

摘 要：本文主要針對超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計與優(yōu)化展開深入的研究，根據(jù)循環(huán)硫化床鍋爐燃燒技術的概念，闡述了CFB鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務和目標等，然后又提出了幾點切實可行的設計優(yōu)化措施，主要包括超臨界CFB鍋爐機組預測控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)設計、超臨界CFB鍋爐機組MPC協(xié)調(diào)系統(tǒng)設計，進而使其能實現(xiàn)超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計。

關鍵詞：超臨界循環(huán)硫化床鍋爐;機組協(xié)調(diào)控制性系統(tǒng);設計;優(yōu)化

引言：循環(huán)硫化床鍋爐還可稱為CFB鍋爐，且循環(huán)硫化床鍋爐技術這種燃燒技術近年來已經(jīng)得到了發(fā)展，而且在鍋爐燃燒這方面由于以燃油燃氣為主，再加上循環(huán)硫化床鍋爐技術具有非常的多的特點其作為高效清潔燃煤技術，其中這主要由于是具有污染小、安全可靠的優(yōu)點，且具有的效應已經(jīng)得到人們的關注，在燃煤技術中已經(jīng)占據(jù)一定地位。在超臨界循環(huán)流化床鍋爐商業(yè)化發(fā)展下，對于循環(huán)硫化床鍋爐技術人們提供自動化運行的概念。所以加強對超臨界硫化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設計，并積極的優(yōu)化，進而促使該系統(tǒng)更好地運行。

一、循環(huán)硫化床鍋爐燃燒技術的概念

循環(huán)流化床鍋爐技術具有非常多的特點，如不僅污染小還安全可靠，最重要的一點就是具有燃燒適應性，而且由于自身的優(yōu)勢已經(jīng)逐漸的滲透在工業(yè)鍋爐和廢棄物處理領域中，并得到了應用，同時對于這種循環(huán)硫化床鍋爐技術而言具有非常大的發(fā)展空間，但燃燒系統(tǒng)所涉及的方面比較多，且具有一定的復雜性，燃料燃燒形成飛灰始終在鍋爐燃燒系統(tǒng)中流動，流動狀態(tài)燃燒飛灰濃度很有可能關系到其他控制技術起到的應用價值的展現(xiàn)，所以在循環(huán)硫化床鍋爐工作中其操作這方面還應以人工形式為主加以調(diào)節(jié)。

所以就當前的情況來看必須要將以下問題充分的考慮好解決好，其中該問題為如何實現(xiàn)對各個參數(shù)之間的影響調(diào)節(jié)，讓控制系統(tǒng)操作變得不再復雜化，使其能更加簡單，還有就是通過全面的分析循環(huán)硫化床鍋爐控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設計優(yōu)化。

二、CFB鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務和目標

CFB鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務和目標為：鑒于鍋爐負荷的實際需求，不僅要充分的滿足，還應穩(wěn)定主汽壓力，實現(xiàn)對床溫和床壓的控制，并合理維持好合理的風煤比，不斷的提升燃燒效率控制污染物排放等。但由于床溫和主汽壓力兩者之間具有較強的耦合，為更好的控制通過控制量與被控制量一一配對的單回路分別的控制難以獲得良好的效果，與此同時這在CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)控制這方面作為一項難點，而且這點還是CFB建模必須要考慮的。

一方面床溫控制。床溫這一變量是CFB鍋爐必要關注的，它指的就是爐膛中密相區(qū)固體物料的溫度，其中這一獲取主要就是由爐膛內(nèi)部熱電偶測量出來的溫度求平均值。根據(jù)CFB鍋爐控制參數(shù)的耦合特征得知，一次風量、燃料量以及石灰石量作為影響床溫最主要的因素。而且在調(diào)節(jié)床溫這方面當以燃料量為主，那么這從某種程度上來看會出現(xiàn)鍋爐主汽壓力的波動，且對于床溫調(diào)節(jié)通過燃料量這種方式比較滯后;而通過石灰量加強對床溫的調(diào)節(jié)會關系到整個床壓，最重要的一點就是還不利于實現(xiàn)污染物排放;為此在控制床溫這方面，調(diào)節(jié)一次風量成為最重要手段，但由于調(diào)節(jié)的范圍有限，難以提高控制的水平。

另一方面主汽壓力控制。鑒于鍋爐蒸汽負荷的需求使其燃料所提供熱量能更好地適應，與此同時不斷提高鍋爐經(jīng)濟運行水平，達到環(huán)保達標，作為CFB鍋爐主蒸汽壓力控制的主要任務?，F(xiàn)有主蒸汽壓力控制實現(xiàn)主要就是以加強對燃料量控制這種方式為主。其中在燃料量控制這主要就是就主汽壓力進行實測，但由于CFB鍋爐煤粉爐主汽壓力的信息存在滯后性，與此同時隨著燃料量不斷的變化，會致使床溫發(fā)生波動，往往不利于提升控制水平。

總之，CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)相對而言比較復雜，要想達到超臨界CFB鍋爐內(nèi)各項指標，如果以傳統(tǒng)煤粉爐燃燒系統(tǒng)的常規(guī)PID單回路控制策略為主難以實現(xiàn)。為此，有必要從現(xiàn)有的機組模型結(jié)構(gòu)入手加以完善改進，進而采取有效的控制措施，不斷的提升現(xiàn)場運行控制水平。

三、超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計與優(yōu)化

（一）超臨界CFB鍋爐機組預測控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)設計

鑒于CFB機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計，工程界和學術界設計了各種的形式，且為迅速相應自動發(fā)電控制作為協(xié)同控制系統(tǒng)最重要的一項目標。強化機組的AGC負荷響應能力，為機組的參數(shù)運行提供重要的保障，有助于確保機組的安全。預測控制算法非常的重要，其中這主要體現(xiàn)在處理多變量和大遲延對象控制問題上體現(xiàn)。為此，本文加強對MPC算法的應用逐漸地實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的控制器協(xié)調(diào)設計[1]。

預測模型和滾動優(yōu)化以及在線校正作為模型預測控制算法最主要的特征，且還具有一定的優(yōu)勢，其中這在實現(xiàn)對復雜多變量控制系統(tǒng)問題處理上就能體現(xiàn)出來，而且由于具有處理約束能力，對于操作可行性的要求在具體工業(yè)生產(chǎn)的過程中能夠更好地滿足[2]。在控制器設計這方面加強對預測控制算法的應用主要就是：把已知問題實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，并通過實時數(shù)據(jù)滾動優(yōu)化，求解出控制量的次優(yōu)解，進而對系統(tǒng)期望值能實現(xiàn)跟蹤，且偏差波動范圍小。

（二）超臨界CFB鍋爐機組MPC協(xié)調(diào)系統(tǒng)設計

除了鍋爐燃燒系統(tǒng)，超臨界CFB鍋爐機組不同于超越臨界煤粉爐機組，但在動態(tài)特性這方面兩者非常的相似。為此就當前的情況來看，超臨界CFB鍋爐機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設計所采用的結(jié)構(gòu)仍是以直流爐機組類似的結(jié)構(gòu)為主，其中這主要將主汽閥門和給水量作為具體的輸出量，輸出量就是機組功率和主汽壓力[3]。

結(jié)束語：總而言之，通過采取有效的措施超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計與優(yōu)化，能不斷的提升超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)安全可靠性，進一步推動該系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王映奇.天然氣點火系統(tǒng)在超臨界循環(huán)流化床鍋爐中的應用[J].山西電力，2021（06）：61-64.

[2]侯益銘，王智微，王晉權.超臨界循環(huán)流化床機組負荷快速響應的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化[J].熱力發(fā)電，2019，48（10）：33-37.

[3]任建立.300MW超臨界循環(huán)流化床自平衡給水控制系統(tǒng)研究[J].電子世界，2019（02）：158-159.

于大鵬，男，漢族，黑龍江省七臺河市 1994.10.03 本科 動力工程助理工程師 廣東華電韶關熱電有限公司 超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組 集控運行