220t-h循环流化床锅炉先进控制系统应用

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1、220T/H循环流化床锅炉先进控制系统应用摘要利用专利技术无辨识自适应预估控制器对循环流化床锅炉燃烧过程进行优化，及时、准确的对给煤、床温、床压、炉膛负压和风量控制，实现了燃烧过程自动控制和过程优化。减少煤耗1.5%以上，经济效益明显。关键词循环流化床锅炉OPC先进控制煤耗1.概述锦西石化热电公司现有220T/H循环流化床锅炉3台，25MPa，实时误差控制在0.3MPa。实现燃烧过程一次风量、二次风量的自动控制，目标是自动调节燃烧过程所需的风量，维持烟气含氧量在合适的范围，并确保燃烧及负荷控制的需求。具有故障诊断和自动切换

2、功能，当锅炉系统出现主要仪表和设备故障时能自动切换到DCS手动状态，切换要求为无扰动切换。具有3台锅炉独立控制和联调功能，可根据设备情况灵活设定控制方式，可分别实现部分控制和全体控制。根据现场的情况，为安全起见，优化系统分别设计每台炉子的独立控制系统；每套独立控制系统包括炉膛负压-引风控制、主蒸汽温度控制、燃烧控制(包括主蒸汽压力控制、一次风、二次风控制)和床压控制系统。各控制系统相对独立，又相互联系。可单独投运和切换，投入自动时又相互协调相互影响。三台锅炉可协调控制，以优化现场操作条件，提高效益。2.2.1负压－引风控制

3、系统方案：采用单回路控制方式，被控信号为炉膛负压，调节信号为1＃、2＃引风机挡板开度（改为变频后，调节信号为变频转速控制指令）,控制器算法为IFA算法(无辨识自适应控制).为使控制更加平稳，加入燃烧系统和一次风的控制指令作为前馈信号，使控制系统可以提前动作应对负荷扰动,该控制系统为相对独立的控制系统，需要时可以独立切换为DCS的控制方式。2.2.2燃烧控制系统方案：燃烧控制系统为优化控制系统的核心部分，包括主蒸汽压力-密相温度-给煤控制系统、瓦斯气压力和流量控制系统、一次风、二次风自动调节系统，该系统各部分互相联系、又相对

4、独立，可以独立投运,见图2.3。采用主蒸汽压力-床温-给煤控制系统为三级串级控制系统，同时加入负荷变化的前馈，在保证及时调整负荷的同时，能及时对煤质变化和瓦斯变化情况及时作出反应。控制系统的副控制器为床温，通过对下部床温的多个测点的特殊平均值计算方法(该计算方法可以自动剔除出现测量故障的温度测点)计算出床温的平均值作为被控信号，床温给定则由主控制器(主汽压力控制)自动给出，通过调节给煤量来控制温度。由于存在着左右两路给煤调节，还需设置左右两个连锁给煤控制器来分别调整给煤量。针对本装置设计的瓦斯气压力和流量控制系统的主要控制

5、目标是在维持一定的瓦斯气压力条件下，尽可能的燃烧瓦斯气，以提高经济效益。同时在主蒸汽压力和外界负荷波动时，在保证适当的瓦斯压力的同时，适当地增加或减少瓦斯气，增加调节速度。在维持瓦斯压力的同时产生的瓦斯流量扰动则由主蒸汽压力-床温-给煤控制系统的给煤调节去克服。瓦斯气控制的被控为瓦斯气压力测量值，调节对象为瓦斯气流量调节阀。图2.3燃烧控制系统框图主蒸汽压力-床温-给煤控制系统的串级结构的设置主要为了应对煤质变化和瓦斯压力(流量)变化的情况。由于床温对煤质变化和瓦斯变化反应较为灵敏，串级方式有利于控制器及时对煤质变化和瓦斯

6、变化情况作出反应，及时增加或减少给煤量。引入瓦斯流量和压力信号，作为控制器预估模型的输入信号，通过预估引入前馈，使控制器能及时响应。对于外界负荷变化，主要通过预估引进前馈控制量，使给煤控制器能及时动作。三炉联调时，根据对实时数据的分析合理配置各台炉子的调节量。主蒸汽压力-床温-给煤控制系统的主控、副控均采用IFAP控制器，以应对调节滞后和工况多变的过程特性。给煤控制器和瓦斯气控制可采用IFA控制(无预估)。一、二次风控制目标是为燃烧过程提供足够的氧量和流化风，主要包括风量给定值计算和风量控制两部分。一次风控制的主要目的是维

7、持风煤比稳定和床温工作点的需求，这里风煤比＝，故控制的一次风量会随着给煤量的增减而自动增减。控制器的调整对象为一次风机入口挡板开度。风煤比的给定值在控制器处于“手动”位置时会自动跟踪实际的风煤比值的10分钟平均值(5秒计算一次)，一旦控制器处于“自动”状态，风煤比给定值即为投入自动时的风煤比平均值，在自动控制状态下，根据炉膛粒子分布和床温对风煤比给定进行在线修正。二次风量给定按一、二次风比率、氧量给定计算，并按瓦斯量大小修正。其中一、二次风比率为投自控时的5分钟平均跟踪值,氧量给定由操作人员在操作台设置。二次风控制的调整对

8、象为二次风机入口挡板开度或变频器。总风量的实测值将被引入主蒸汽压力控制系统，作为部分控制参数的校正依据。同时，主蒸汽控制部分的测点和控制结果也将引入风量系统，作为给定计算和风量控制的校正依据和限制依据。风量给定值计算将是在线优化的主要对象，在实现闭环自动控制的基础上，可以对风量的给定计算进行优化处理，以