吳劍恒,俞金樹(shù),于現(xiàn)軍,張金光,黃靖萍,陳文強(qiáng),高瑞峰

(1.福建省石獅熱電有限責(zé)任公司,福建石獅362700;2.北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司,北京100096)

循環(huán)流化床鍋爐(CFB)在我國(guó)的應(yīng)用雖然只有三十多年,但是作為一種高效清潔的爐型發(fā)展非常迅速,無(wú)論是使用規(guī)模還是數(shù)量都已成為世界第一,特別是近十年來(lái)我國(guó)的CFB鍋爐在大型化、高效化、清潔化、安全化等諸多方面都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。不過(guò)應(yīng)當(dāng)看到,CFB鍋爐的燃燒過(guò)程是一個(gè)多輸入、多輸出的復(fù)雜系統(tǒng),時(shí)變性、非線性和關(guān)聯(lián)性都非常強(qiáng)[1],鍋爐系統(tǒng)特別是燃燒裝置的自動(dòng)化控制涉及到計(jì)算機(jī)、儀表、自動(dòng)化理論、燃燒工藝、機(jī)械設(shè)備等專業(yè)領(lǐng)域,燃燒過(guò)程的優(yōu)化控制非常困難,我國(guó)目前還缺乏有效的整合能力,許多可以應(yīng)用在鍋爐中的先進(jìn)的控制技術(shù)如自適應(yīng)、過(guò)程優(yōu)化、模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)源網(wǎng)絡(luò)等,在我國(guó)盡管也有一些可以短期投入自動(dòng)控制方案的成果報(bào)道,但是大部分僅局限在實(shí)驗(yàn)室中,實(shí)際應(yīng)用到燃燒過(guò)程還有很多困難。我國(guó)大部分中小容量鍋爐只安裝了一些簡(jiǎn)單的測(cè)控儀表,這些儀表往往還很不精確,90%以上的中小型CFB鍋爐目前還在采用落后的手動(dòng)操作,粗放的手動(dòng)操作造成了CFB鍋爐的不穩(wěn)定運(yùn)行,導(dǎo)致飛灰和爐渣的含碳量居高不下,影響了鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,結(jié)焦、爆管等事故也時(shí)有發(fā)生,機(jī)組難以長(zhǎng)周期安全運(yùn)行,特別是在燃用劣質(zhì)的無(wú)煙煤,手動(dòng)操作暴露的問(wèn)題就更多。另外,在企業(yè)尤其是大型連續(xù)生產(chǎn)型企業(yè)中鍋爐裝置的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)具有舉足輕重的地位,很多用戶顧慮到自動(dòng)化改造的風(fēng)險(xiǎn),寧肯維持落后的手動(dòng)操作,先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)推廣阻力很大。

通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)(Boiler Omnipotent optimize Control System,簡(jiǎn)稱BCS)是一種鍋爐自動(dòng)化運(yùn)行控制系統(tǒng),2008年12月中旬石獅熱電公司與北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司合作,在石獅熱電公司4號(hào)爐(DG75/3.82-11型CFB鍋爐)上實(shí)施BCS優(yōu)化控制,12月31日BCS系統(tǒng)投入運(yùn)行。石獅熱電公司4號(hào)鍋爐燃用的福建無(wú)煙煤是一種揮發(fā)份低、碳化程度高、煤質(zhì)脆易爆裂、熱穩(wěn)定性差、入爐煤細(xì)粉含量大的劣質(zhì)煤,而且煤質(zhì)的灰熔點(diǎn)低、易結(jié)焦,因此著火和燃盡都十分困難。4號(hào)鍋爐雖然采用了“高爐膛、低煙速、高爐膛燃燒溫度、中溫旋風(fēng)絕熱分離、中物料循環(huán)倍率、敷設(shè)長(zhǎng)衛(wèi)燃帶”設(shè)計(jì)方案[2],運(yùn)行效果也良好,但在安全可靠的全自動(dòng)操作、優(yōu)化操作從而進(jìn)一步提高鍋爐熱效率方面還存在不少問(wèn)題。2008年12月4號(hào)鍋爐采用BCS系統(tǒng),截至2009年12月底已連續(xù)可靠運(yùn)行的時(shí)間12個(gè)月,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明鍋爐的長(zhǎng)期自控率大于90%,單爐節(jié)能效益超過(guò)1.5%,效果非常顯著。本文將對(duì)BCS優(yōu)化技術(shù)在石獅熱電公司4號(hào)爐的應(yīng)用情況作一個(gè)總結(jié),供同行們參考。

1 通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)簡(jiǎn)介

北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司的BCS研發(fā)工作始于1996年,于2003年11月通過(guò)國(guó)家鑒定。該技術(shù)共包括六大核心技術(shù)、擁有四項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和兩項(xiàng)發(fā)明專利,獲得部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),目前已被推廣應(yīng)用到包括鏈條爐、CFB鍋爐等近十種燃燒裝置上。BCS以先進(jìn)的、高可靠性的DCS系統(tǒng)或高端PLC產(chǎn)品為核心,與各種燃燒裝置最基本的測(cè)控儀表相結(jié)合,采用先進(jìn)的軟測(cè)量、多變量解耦、過(guò)程優(yōu)化控制、故障診斷與自愈控制技術(shù),以及先進(jìn)的軟件接口,實(shí)現(xiàn)燃燒裝置的全自動(dòng)優(yōu)化控制,達(dá)到鍋爐安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的所有目標(biāo)[3]。BCS核心技術(shù)與各種燃燒裝置的關(guān)系見(jiàn)圖1。

BCS系列技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件的要求很低,甚至不需要現(xiàn)場(chǎng)安裝有燃料量、風(fēng)量、廢氣分析等儀表;對(duì)現(xiàn)有的儀表精度要求也很低,只要現(xiàn)有的測(cè)控儀表變化趨勢(shì)正確就可以,而且BCS技術(shù)的通用性很強(qiáng),已被推廣應(yīng)用到近十種燃燒裝置上,理論上只要有燃燒就可以采用該技術(shù),特別是BCS技術(shù)的效果明顯可以量化(北京和隆優(yōu)化承諾承擔(dān)節(jié)能效益達(dá)不到最低1%的全部風(fēng)險(xiǎn)),非常符合目前我國(guó)用戶的要求。

圖1 BCS核心技術(shù)與各種燃燒裝置的關(guān)系

2 BCS技術(shù)在4號(hào)爐上的應(yīng)用

石獅熱電公司3號(hào)和4號(hào)鍋爐原來(lái)已經(jīng)配套使用了浙江中控技術(shù)有限公司DCS(Distributed Control System,分散控制系統(tǒng))的系統(tǒng)SUPCON JX-300X,根據(jù)4號(hào)CFB鍋爐的具體情況,改造方案設(shè)計(jì)了一套基于OPC(OLE(Object Linking and Embeding)for Process Control,對(duì)象鏈接和嵌入技術(shù)在過(guò)程控制方面的應(yīng)用)通訊標(biāo)準(zhǔn)的CFB-BCS負(fù)責(zé)全部?jī)?yōu)化控制模型的計(jì)算,原DCS系統(tǒng)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采樣和控制輸出,它們之間的關(guān)系如圖2。另外,改造方案還安裝了一套安全性很高的遠(yuǎn)程服務(wù)支持系統(tǒng),可以隨時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行服務(wù)。

圖2 DCS系統(tǒng)和BCS系統(tǒng)之間的關(guān)系

2.1 基本控制回路

石獅熱電公司是國(guó)家級(jí)環(huán)保示范工業(yè)區(qū)——石獅市大堡工業(yè)區(qū)和伍堡工業(yè)區(qū)的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施,擁有2臺(tái)35 t/h和2臺(tái)75 t/hCFB鍋爐,2臺(tái)6 MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)6 MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組,1999年建成投運(yùn),采用集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)的方式,將壓力0.6 MPa和溫度190℃(用戶端參數(shù))的過(guò)熱蒸汽供給2個(gè)工業(yè)區(qū)內(nèi)眾多漂染、染整、水洗、電鍍等企業(yè),取代高能耗、重污染、低效率的分散供熱的小鍋爐,具有明顯的節(jié)能、環(huán)保和社會(huì)效益[4]。由于大部分用戶的生產(chǎn)都是間歇式的,用汽量根據(jù)定單情況不斷變化,隨機(jī)性強(qiáng),再加上所燃用的福建無(wú)煙煤屬典型難燃的高變質(zhì)煤種[5],并且采購(gòu)渠道多樣化,煤種復(fù)雜多變,入爐煤的發(fā)熱量波動(dòng)較大且頻繁。這些因素經(jīng)常造成鍋爐蒸發(fā)量的巨大波動(dòng),有時(shí)會(huì)突降40%B-MCR(鍋爐額定連續(xù)蒸發(fā)量),尤其是每天的交接班時(shí)間,汽包水位波動(dòng)幅度超過(guò)±50 mm、主汽溫度波動(dòng)超過(guò)±25℃。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出的目的,改造采用的基本控制回路包括了帶燃燒因素前饋算法的汽包水位三沖量控制回路和帶燃燒因素前饋算法的主汽溫度控制回路。所謂燃燒因素前饋算法就是以額定負(fù)荷下燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)高過(guò)前煙氣溫度為基準(zhǔn)的煙氣溫度PD算法,將該算法引入這兩個(gè)回路的主調(diào)輸出中,用于提前克服因各種因素引起的爐膛內(nèi)燃燒強(qiáng)度的變化對(duì)汽包水位和主汽溫度的影響。采用這樣的控制,在鍋爐蒸發(fā)量較大范圍波動(dòng)的情況下,汽包水位的控制精度可以達(dá)到±15 mm,主汽溫度的控制精度為±10℃,供汽的穩(wěn)定性有了很大的提高。

2.2 CFB鍋爐燃燒優(yōu)化控制回路

CFB鍋爐燃燒優(yōu)化控制回路包括:①鍋爐負(fù)荷優(yōu)化控制回路;②一次風(fēng)優(yōu)化控制回路;③二次風(fēng)優(yōu)化控制回路;④爐膛負(fù)壓優(yōu)化控制回路和⑤基于專家系統(tǒng)的床溫優(yōu)化控制回路;這五個(gè)回路的設(shè)計(jì)和正常運(yùn)行是鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵所在。其中回路①-④的功能框圖見(jiàn)圖3。

圖3中,FQ,FM1,FM2,F1F,F2F和PFY分別為該爐的蒸汽流量、給煤流量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量和爐膛負(fù)壓測(cè)量信號(hào);FQ0,FM0,F1F0分別為該爐的基本操作負(fù)荷、基本操作負(fù)荷下的給煤量和該爐一次風(fēng)最小流化風(fēng)量;GYFL1、GYFL2分別為全自動(dòng)模式下給操作人員專門設(shè)計(jì)的一次風(fēng)、二次風(fēng)人工經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化值入口;DFQ/DFM2/DUM分別為啟動(dòng)多爐協(xié)調(diào)功能后模型對(duì)該爐輸出的負(fù)荷調(diào)整增量、煤量調(diào)整增量和給煤變頻變化量;DF2F/DPFY分別為BCS燃燒優(yōu)化模型輸出的最佳風(fēng)量增量和爐膛負(fù)壓增量。從圖3可以看出,如果該爐被定為調(diào)節(jié)爐,則多爐多機(jī)協(xié)調(diào)模型根據(jù)管網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)的幅度和快慢以及該爐的可調(diào)能力計(jì)算出該爐負(fù)荷變化的增量以及相對(duì)應(yīng)的煤的增量和給煤變頻的增量,同時(shí)一次風(fēng)、二次風(fēng)以及爐膛負(fù)壓控制回路都會(huì)立即跟隨調(diào)整;當(dāng)工況接近穩(wěn)定,BCS優(yōu)化模型自動(dòng)啟動(dòng),將對(duì)新工況下的風(fēng)量和爐膛負(fù)壓控制點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化,直至燃燒效率最大。這幾個(gè)回路的運(yùn)行曲線參見(jiàn)圖4-圖6。

圖3 CFB燃燒優(yōu)化控制模型

床溫控制精度的高低是影響鍋爐的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最大的因素,因此對(duì)CFB鍋爐來(lái)說(shuō)床溫控制是最重要的一個(gè)回路。對(duì)中溫返料的CFB鍋爐來(lái)說(shuō),床溫的穩(wěn)定可以通過(guò)返料量來(lái)控制,但是原來(lái)采用手動(dòng)操作無(wú)法得到一個(gè)穩(wěn)定的燃燒氛圍,導(dǎo)致沖灰、斷灰現(xiàn)象頻繁發(fā)生,因此床溫的波動(dòng)幅度一般都在50℃以上;波動(dòng)大時(shí)還需要輔以煤量、風(fēng)量的調(diào)整,這又會(huì)造成灰、渣含碳量的大幅度波動(dòng)。BCS采用了基于專家系統(tǒng)的床溫優(yōu)化控制模型,見(jiàn)圖7。

圖7中,TCW1-TCWn為密相層床溫;PFL1和PFL2為返料風(fēng)壓;FQR和FQ分別為該爐負(fù)荷控制點(diǎn)和測(cè)量值;TCW0為額定負(fù)荷下基本床溫控制點(diǎn);PFL0為額定負(fù)荷下基本返料風(fēng)壓控制點(diǎn);PFLJ1/PFLJ2為返料器入口靜壓;TFL1/TFL2為返料器料溫。床溫控制點(diǎn)也是浮動(dòng)的(BCS技術(shù)下的很多控制點(diǎn)都是浮動(dòng)的,如汽包水位、爐膛負(fù)壓、氧含量、返料風(fēng)壓等),改變?cè)摖t的負(fù)荷控制點(diǎn),床溫的實(shí)際控制點(diǎn)也將隨之而變,例如負(fù)荷提高后床溫也做相應(yīng)提高。主回路采用床溫-返料風(fēng)壓-返料量的串級(jí)控制并包含了三部分的輔助功能:一是床溫專家系統(tǒng),它保證了在發(fā)生諸如沖灰、斷煤、煤質(zhì)急劇波動(dòng)等惡劣工況下的快速反應(yīng)能力,極大提高了該模型的抗干擾能力;二是監(jiān)控返料器工作的不平衡故障,故障發(fā)生后及時(shí)啟動(dòng)返料器不平衡工況的自愈控制功能,自動(dòng)恢復(fù)返料器的平衡運(yùn)行;三是當(dāng)發(fā)生了更嚴(yán)重問(wèn)題并且前兩項(xiàng)措施都不能保證床溫運(yùn)行安全而有滅火或結(jié)焦危險(xiǎn)時(shí),則緊急啟動(dòng)床溫安全控制模型,自動(dòng)切斷常規(guī)負(fù)荷控制而大幅度調(diào)整風(fēng)煤量。圖8和圖9是床溫控制曲線,可看出BCS技術(shù)非常完美地解決了床溫的高精度控制難題,即使出現(xiàn)比較大的擾動(dòng)(如發(fā)生沖灰),床溫的控制精度也很快被穩(wěn)定住并保持在R±5℃的高精度。

圖4 一個(gè)班的負(fù)荷優(yōu)化控制曲線

圖5 一個(gè)小時(shí)的負(fù)荷優(yōu)化控制曲線

圖6 一個(gè)小時(shí)的二次風(fēng)優(yōu)化控制曲線

圖7 BCS床溫優(yōu)化控制模型

圖8 一天中分別手動(dòng)和自動(dòng)操作12 h的床溫曲線比較

圖9 一個(gè)小時(shí)內(nèi)的床溫-返料風(fēng)壓串級(jí)控制曲線

2.3 CFB鍋爐緊急處理回路

很多原因會(huì)導(dǎo)致鍋爐斷煤,斷煤的頻繁發(fā)生不僅大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,還會(huì)對(duì)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的極大干擾。改造前4號(hào)爐的2號(hào)給煤系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生斷煤,有時(shí)一個(gè)班多達(dá)十次以上。采用BCS技術(shù)的CFB鍋爐緊急處理包括了斷煤故障診斷與全自動(dòng)處理控制回路和返料系統(tǒng)故障診斷與自愈控制回路,中斷煤自動(dòng)處理功能可靠地解決了這一問(wèn)題,故障處理與恢復(fù)過(guò)程都很平穩(wěn),對(duì)床溫的影響幾乎為零。斷煤處理曲線見(jiàn)圖10。

圖10 4號(hào)爐給煤系統(tǒng)斷煤自動(dòng)處理曲線

由于燃燒狀態(tài)的不穩(wěn)定、返料器設(shè)備性能的變化以及返料系統(tǒng)測(cè)控儀表的問(wèn)題等會(huì)時(shí)常發(fā)生兩個(gè)返料器返料量不平衡的問(wèn)題,如果不能不及時(shí)處理可能會(huì)積累造成返料器不下灰的故障形成大沖灰,導(dǎo)致床溫比較大的波動(dòng),BCS技術(shù)中的返料系統(tǒng)故障診斷與自愈控制回路,可以在某一返料器剛剛發(fā)生返料不暢時(shí)立即根據(jù)返料量不平衡的趨勢(shì)增加返料風(fēng)壓,將不平衡消滅在萌芽狀態(tài),慢慢恢復(fù)至兩返料器均勻回料狀態(tài),達(dá)到故障自愈的效果,見(jiàn)圖11。

從圖11中可看出:當(dāng)診斷出返料器不平衡現(xiàn)象發(fā)生后(兩返料器溫差大于15℃)則以一定的速率將返料不暢的返料器返料風(fēng)壓慢慢增加,直至返料暢通。過(guò)一定時(shí)間后就發(fā)現(xiàn)返料溫差(綠線,光標(biāo)處)就在0℃附近了,此時(shí)該返料器的返料風(fēng)壓比另一返料器高出0.34 kPa,再穩(wěn)定一定時(shí)間后自愈控制器就將該風(fēng)壓增量清零。

圖11 返料器不平衡故障的自愈控制曲線

2.4 安全控制技術(shù)

BCS的安全控制包括安全運(yùn)行空間設(shè)計(jì)、智能語(yǔ)音報(bào)警技術(shù)和安全聯(lián)鎖,系統(tǒng)既保留了原DCS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖功能的完整性,又設(shè)計(jì)出了安全可靠的BCS-DCS系統(tǒng)間的無(wú)擾切換功能。4號(hào)爐作為調(diào)節(jié)爐時(shí),負(fù)荷變化區(qū)間設(shè)置為60～85 t/h,通過(guò)BCS的安全限幅功能可以根據(jù)需要設(shè)置所有的變頻器的變頻和閥門最大運(yùn)行區(qū)間的上下限,確保鍋爐在全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下的安全生產(chǎn)。BCS的智能語(yǔ)音報(bào)警功能將所出現(xiàn)的各級(jí)別報(bào)警快速定位到點(diǎn)(比如“二號(hào)給煤系統(tǒng)發(fā)生斷煤,請(qǐng)注意！”),操作人員不必時(shí)刻盯著屏幕,只聽(tīng)報(bào)警聲音就可以了,極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于BCS設(shè)計(jì)了OPC鏈路異常報(bào)警及全自動(dòng)無(wú)擾切換功能,整個(gè)通訊所涉及到的DCS操作員站、DCS控制站、BCS優(yōu)化站、網(wǎng)絡(luò)等,只要有一點(diǎn)出現(xiàn)故障都會(huì)立即切換到DCS手動(dòng)狀態(tài),保證可以安全過(guò)渡。

2.5 其他

評(píng)價(jià)BCS技術(shù)運(yùn)行的效果或操作人員的技術(shù)水平也是系統(tǒng)所非常關(guān)注的。BCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)了“鍋爐運(yùn)行及操作質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)”界面,無(wú)論是手動(dòng)生產(chǎn)還是自動(dòng)運(yùn)行都可啟動(dòng)評(píng)價(jià)功能,“隨機(jī)考核”可用來(lái)隨時(shí)對(duì)操作者進(jìn)行若干時(shí)間的操作水平評(píng)估,“連續(xù)考核”可持續(xù)評(píng)價(jià)每個(gè)班的操作效果。界面中的“燃燒效率”、“運(yùn)行穩(wěn)定性參數(shù)”及“操作質(zhì)量參數(shù)”可以作為評(píng)價(jià)時(shí)間內(nèi)鍋爐運(yùn)行的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。需要說(shuō)明的是燃燒效率是基于一個(gè)人工輸入的燃煤的低位發(fā)熱值在線計(jì)算出來(lái)的,它不是一個(gè)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),操作人員平時(shí)用它來(lái)判斷煤質(zhì)是否發(fā)生了突變。

燃燒優(yōu)化的調(diào)整是一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)周期的工作,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間一般會(huì)持續(xù)一個(gè)月以上,為此北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程服務(wù)支持系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的零響應(yīng)時(shí)間的不間斷服務(wù),和隆公司的技術(shù)專家可以隨時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提高服務(wù)。

3 運(yùn)行效果

BCS在軟測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了可反映鍋爐燃燒效率的燃燒效果中間變量,然后通過(guò)自尋優(yōu)技術(shù)和滾動(dòng)優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)鍋爐的最佳燃燒,燃燒效果可以從改造后鍋爐的噸汽煤耗和飛灰含碳量的降低得以驗(yàn)證,2009年1-11月份,4號(hào)鍋爐CFBBCS的長(zhǎng)期自動(dòng)控制投入率在90%以上,具有良好的先進(jìn)性、安全性以及很強(qiáng)的抗干擾能力。BCS投入后,增加了爐渣排放量,當(dāng)然飛灰量也相應(yīng)減少。與去年同期相比,飛灰含碳量由19.13%降低到15.97%,降低了3.16個(gè)百分點(diǎn),鍋爐效率提高約1.5%,見(jiàn)表 1。

表1 4號(hào)鍋爐投運(yùn)燃燒優(yōu)化系統(tǒng)前后飛灰含碳量的變化 %

鑒于CFB-BCS在4號(hào)鍋爐上取得了良好的效果,石獅熱電公司于2009年8月與北京和隆優(yōu)化簽訂了另外三臺(tái)CFB鍋爐(1號(hào)、2號(hào)鍋爐的額定蒸發(fā)量為35 t/h,3號(hào)爐為75 t/h)的燃燒優(yōu)化及多爐多機(jī)協(xié)調(diào)優(yōu)化的項(xiàng)目合同,于2009年10月底全面投入運(yùn)行,能有效提高發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化水平,促進(jìn)企業(yè)的科技進(jìn)步,整體機(jī)組效率會(huì)提高2%以上。

目前,福建省已有100多臺(tái)CFB鍋爐在運(yùn)行中,總?cè)萘考s為15 000 t/h。若這些CFB鍋爐全部使用BCS,按照噸汽原煤耗平均降低2 kg,并且鍋爐年運(yùn)行時(shí)間按5 500 h計(jì)算,則每年可節(jié)約應(yīng)用基低位發(fā)熱量為20 908 kJ/kg的原煤165 000 t,折算為117 858 t標(biāo)煤,為企業(yè)節(jié)省開(kāi)支9 429萬(wàn)元(標(biāo)煤價(jià)格取人民幣800元/t)。同時(shí),每年可以減少SO2排放2 465 t,減少NOx排放1 548 t,減少粉塵排放15 735 t,減少CO2排放295 433 t,給國(guó)家和企業(yè)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

石獅熱電公司4號(hào)爐的BCS技術(shù)改造取得了預(yù)期的效果,實(shí)現(xiàn)了全部的預(yù)期目標(biāo)。

(1)在65～85 t/h負(fù)荷范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了汽包水位、主汽溫度、鍋爐負(fù)荷、一次風(fēng)、二次風(fēng)、爐膛負(fù)壓和床溫等七個(gè)回路的全部自動(dòng)控制和優(yōu)化運(yùn)行,長(zhǎng)期可靠自控率超過(guò)90%。

(2)BCS技術(shù)非常完美地解決了燃燒福建無(wú)煙煤CFB鍋爐的高精度控制難題,在鍋爐蒸發(fā)量較大范圍波動(dòng)的情況下,床溫控制精度達(dá)到R±10℃(90%時(shí)間都在5℃以內(nèi)),蒸汽母管壓力的控制精度達(dá)到R±0.1 MPa,主汽溫度的控制精度為±10℃,汽包水位的控制精度可以達(dá)到±15 mm。

(3)能可靠的自動(dòng)處理斷煤故障和返料器的不平衡故障。

(4)爐渣含碳量降低0.2%,飛灰含碳量降低3%,放渣量比原來(lái)手動(dòng)操作增加20%以上,燃燒效率提高了1.5%以上。

最后需要說(shuō)明的是,BCS技術(shù)的應(yīng)用有三個(gè)最基本條件:一是現(xiàn)場(chǎng)必須已經(jīng)安裝了支持OPC通訊協(xié)議的DCS或高端PLC系統(tǒng);二是鼓風(fēng)、引風(fēng)能力應(yīng)有可調(diào)節(jié)余地,一般要求在額定負(fù)荷下閥門的變頻開(kāi)度不大于70%;三是要求一次風(fēng)、二次風(fēng)、返料風(fēng)、引風(fēng)等的控制是用電動(dòng)閥門的現(xiàn)場(chǎng),要求閥門的精度滿足1.5%,否則它會(huì)影響優(yōu)化控制效果。

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