杭州優(yōu)穩(wěn)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司(UWNTEK)在循環(huán)流化床(CFB)鍋爐控制方面進(jìn)行了大量的研究并積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn),針對(duì)各種規(guī)模的流化床鍋爐設(shè)計(jì)出了適用的控制方案,并已在多個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)成功實(shí)施。
二、工藝流程簡(jiǎn)介
作為近年來(lái)的新一代燃燒鍋爐,循環(huán)流化床因具有燃料適應(yīng)性廣、燃料效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒技術(shù)潔凈等技術(shù)特點(diǎn)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對(duì)流煙道三部分組成。如下圖所示,其中燃燒系統(tǒng)包括風(fēng)室、布風(fēng)板、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分;氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置和返料裝置兩部分;對(duì)流煙道包括過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等幾部分。
煤和脫硫劑被送入爐膛后,迅速被爐膛內(nèi)存在的大量惰性高溫物料(床料)包圍,著火燃燒。燃燒所需的一次風(fēng)和二次風(fēng)分別從爐膛的底部和側(cè)墻送入,物料在爐膛內(nèi)呈流態(tài)化沸騰燃燒。在上升氣流的作用下向爐膛上部運(yùn)動(dòng),對(duì)水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。大顆粒物料被上升氣流帶入懸浮區(qū)后,在重力及其他外力作用下不斷減速偏離主氣流,并最終形成附壁下降粒子流,被氣流夾帶出爐膛的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過(guò)返料裝置送回爐膛循環(huán)燃燒直至燃盡。未被分離的極細(xì)粒子隨煙氣進(jìn)入尾部煙道,進(jìn)一步對(duì)受熱面、空氣預(yù)熱器等放熱冷卻,經(jīng)除塵器后,由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。
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循環(huán)流化床鍋爐屬于低溫燃燒,床溫要參與控制;至少有五大因素影響床溫;由于爐膛底部溫度較高,磨損嚴(yán)重,因此測(cè)量床溫的熱電偶?jí)勖婚L(zhǎng),更換頻繁。必須采用智能化程度比較高的DCS軟件才能控制好床溫。
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循環(huán)灰濃度控制是CFB鍋爐良好運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。DCS供應(yīng)商必須了解循環(huán)灰濃度重要作用和控制技術(shù),并制定出相應(yīng)的控制方案,才能取得良好的控制效果。
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在天氣不好的情況下,常常會(huì)發(fā)生落料管堵塞的現(xiàn)象。DCS必須認(rèn)真考慮對(duì)策。
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如果采用三曲線機(jī)翼式風(fēng)量測(cè)量裝置,必須保證直管段的長(zhǎng)度。
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由于“料腿”比較長(zhǎng),容易發(fā)生堵塞或者發(fā)生二次燃燒現(xiàn)象,因此,鍋爐廠設(shè)計(jì)方案中必須充分考慮防止這種狀況的發(fā)生。
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混燒煤氣的CFB鍋爐必須充分考慮進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的煤氣量和風(fēng)量以及煤粒直徑、灰的濃度和顆粒直徑,以確保鍋爐帶負(fù)荷的能力和流態(tài)化燃燒的實(shí)現(xiàn)。
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配置高壓羅茨風(fēng)機(jī)是美國(guó)FW公司最成功的經(jīng)驗(yàn)之一。優(yōu)穩(wěn)DCS對(duì)高壓羅茨風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)和功能有深入的了解和豐富的控制經(jīng)驗(yàn),因此可以提供良好的高壓羅茨風(fēng)機(jī)DCS解決方案。
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混燒煤氣的CFB鍋爐點(diǎn)火時(shí)存在爐膛爆炸危險(xiǎn);DCS必須充分考慮必要的安全控制方案。
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循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)與常規(guī)煤粉爐相比,增加了旋風(fēng)分離器、U型閥返料裝置、布風(fēng)板和風(fēng)帽等,燃燒系統(tǒng)滯后大,各參數(shù)(如床溫、床壓)和負(fù)荷間耦合更緊密,從控制角度看,屬于大滯后、多變量、強(qiáng)耦合系統(tǒng)。
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做為DCS供應(yīng)商,優(yōu)穩(wěn)自動(dòng)化公司對(duì)各家鍋爐廠CFB鍋爐的工藝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了了解分析,掌握了各參數(shù)內(nèi)部的耦合性和各控制對(duì)象工藝結(jié)構(gòu)上的差異;從而有針對(duì)性地制定更加優(yōu)化的控制方案。
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主蒸汽母管壓力控制軟件
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建立智能化的負(fù)荷分配系統(tǒng);
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以主蒸汽壓力穩(wěn)定為核心,調(diào)節(jié)燃料量和風(fēng)量;
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床溫主要依靠煤量和風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié);
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主蒸汽壓力的偏差對(duì)調(diào)節(jié)回路加以修正。
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床層溫度控制軟件
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床層壓力控制軟件
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主汽壓力控制軟件
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一次風(fēng)量控制軟件
CFB鍋爐一次風(fēng)至少發(fā)揮了4個(gè)方面的作用:
(1)流化狀態(tài)的建立取決于一次風(fēng)量;
(2)床溫的高低受到一次風(fēng)量變化的明顯影響;
(3)床料在密相區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的流態(tài)化燃燒取決于一次風(fēng)量;
(4)床壓的高低受到一次風(fēng)量一定程度的影響。
UWNTEK系統(tǒng)對(duì)于一次風(fēng)控制的解決方案是:
(1)根據(jù)負(fù)荷指令來(lái)確保一次風(fēng)量和給煤量匹配,并且實(shí)現(xiàn)雙交叉燃燒控制,即加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)后加煤,減負(fù)荷時(shí)先減煤后減風(fēng)。
(2)采用專家智能控制系統(tǒng)軟件小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)床溫(一般為風(fēng)量的0-5%范圍內(nèi)),既確保鍋爐穩(wěn)定燃燒,又確保床溫控制在850-950℃范圍內(nèi)。
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二次風(fēng)量控制軟件
二次風(fēng)要確保從密相區(qū)逸出的可燃物在稀相區(qū)(懸浮段)得到進(jìn)一步的富氧燃燒。
UWNTEK系統(tǒng)對(duì)二次風(fēng)控制的解決方案是:
(1) 確保煙氣含氧量在3—5%范圍內(nèi);
(2) 包括一、二次風(fēng)在內(nèi)的總風(fēng)量應(yīng)當(dāng)和料量匹配,同時(shí)滿足負(fù)荷指令的要求。并且要求二次風(fēng)以實(shí)現(xiàn)雙交叉控制:實(shí)現(xiàn)加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)后加料;減負(fù)荷時(shí)先減料后減風(fēng)。
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播煤風(fēng)風(fēng)量控制軟件
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爐膛壓力控制軟件
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石灰石流量控制軟件
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啟動(dòng)點(diǎn)火控制軟件
目前,大多數(shù)CFB鍋爐采用了先進(jìn)的床下點(diǎn)火技術(shù):在左右一次風(fēng)室各設(shè)置一支油槍;通常設(shè)置冷卻風(fēng)來(lái)把油槍出口溫度控制在850°C以下;為了安全,應(yīng)當(dāng)設(shè)置點(diǎn)火油槍的火焰監(jiān)視系統(tǒng)。
UWNTEK系統(tǒng)對(duì)CFB鍋爐點(diǎn)火控制的解決方案是:
在保證爐膛負(fù)壓為50—100pa的條件下,啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī),由UWNTEK系統(tǒng)控制一次風(fēng)門開度使得床料逐步流化。然后按照預(yù)定的點(diǎn)火溫升曲線,投油燃燒。當(dāng)爐膛溫度超過(guò)500-550°C以上時(shí),可以投料燃燒。
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汽包水位控制軟件
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主蒸汽溫度控制軟件
實(shí)施先進(jìn)的“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”戰(zhàn)略,“全廠一體化”解決方案:
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模擬量控制系統(tǒng)(MCS)的控制軟件
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順序控制系統(tǒng)(SCS)的控制軟件
根據(jù)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行方式,通過(guò)DCS組態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了爐、機(jī)各輔助設(shè)備的啟停順序和連鎖功能,從而大大提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于循環(huán)流化床鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組各輔助系統(tǒng)的運(yùn)行方式日益成熟,已基本形成了特定的運(yùn)行方式,所以DCS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)爐、機(jī)各輔助設(shè)備順控也已常規(guī)化。
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)的控制軟件
DAS系統(tǒng)通過(guò)I/O卡直接從過(guò)程對(duì)象中獲取數(shù)據(jù),也可以從其它子系統(tǒng)如MCS、SCS站采集和處理所有與機(jī)組有關(guān)的測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。在操作站上進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的集中監(jiān)視和操作, DAS系統(tǒng)具有顯示、記錄、性能計(jì)算、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索等功能。
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爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)(FSSS)的控制軟件
FSSS包括燃料安全系統(tǒng)(FSS)和燃燒器控制系統(tǒng)(BCS)。
FSS包括下列爐膛吹掃、鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)、鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)、燃料跳閘四個(gè)功能;
BCS包括下列鍋爐點(diǎn)火準(zhǔn)備、點(diǎn)火槍點(diǎn)火、燃油槍點(diǎn)火、煤燃燒控制四個(gè)功能,對(duì)給煤機(jī)及相關(guān)的風(fēng)門擋板的啟/停和開/關(guān)、跳閘進(jìn)行程控和監(jiān)視。
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汽機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)的控制軟件
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汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)(ETS)的控制軟件
汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組危急情況下的保護(hù)系統(tǒng),包括汽機(jī)的緊急跳閘、油系統(tǒng)投入、抽汽逆止門的控制(信號(hào)包括:汽機(jī)超速、潤(rùn)滑油壓低、軸向位移大、凝汽器真空低、汽機(jī)軸瓦溫度高、汽機(jī)軸承回油溫度高、手動(dòng)停機(jī))。優(yōu)穩(wěn)公司可根據(jù)不同汽輪機(jī)廠家的設(shè)備和用戶的特殊要求提供配套成熟的保護(hù)控制方案。
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電氣控制系統(tǒng)(ECS)的控制軟件
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全廠實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)的控制軟件
鍋爐控制系統(tǒng)畫面
汽機(jī)控制系統(tǒng)畫面
UW500 DCS體系架構(gòu)
循環(huán)流化床鍋爐的測(cè)量點(diǎn)數(shù)(以35t/h為例)
序號(hào) |
名稱 |
AI |
AO |
DI |
DO |
1 |
鍋爐本體 |
103 |
10 |
56 |
24 |
2 |
減溫減壓 |
12 |
1 |
0 |
0 |
3 |
給水系統(tǒng) |
11 |
2 |
1 |
0 |
4 |
電氣系統(tǒng) |
25 |
10 |
72 |
48 |
|
合計(jì) |
151 |
23 |
129 |
72 |
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DCS系統(tǒng)配置
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主控制柜一臺(tái);
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輔助控制柜一臺(tái);
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工程師站一臺(tái),操作臺(tái)兩臺(tái);
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打印機(jī)一臺(tái);
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配套UPS電源;
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根據(jù)測(cè)點(diǎn)配置模塊,可增減控制柜
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五.典型業(yè)績(jī)清單
典型客戶 |
項(xiàng)目名稱 |
淄礦集團(tuán)埠村煤礦電廠 |
150t循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目 |
華能電力集團(tuán) |
2*35t/h流化床項(xiàng)目 |
張家港市大新熱電有限責(zé)任公司 |
35t循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目 |
四川意龍紡織印染有限公司 |
45t流化床鍋爐項(xiàng)目 |
東營(yíng)市佳昊化工有限責(zé)任公司 |
130t流化床鍋爐二期項(xiàng)目 |
山東臨邑海奧生物科技有限公司 |
20t流化床鍋爐項(xiàng)目 |