循環(huán)流化床自動(dòng)化解決方案

 一、前言
    中控在循環(huán)流化床鍋爐控制方面進(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
    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。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。

三、控制方案
    循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、多變量輸入多變量輸出、變量關(guān)聯(lián)耦合性強(qiáng)、輸入輸出非線性、大滯后等特點(diǎn)，如果運(yùn)行中不能滿足其對(duì)熱工參數(shù)的特殊要求，極易釀成事故。

    中控DCS系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用主要功能有：

     1. 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理功能（DAS）
    DAS系統(tǒng)通過I/O卡直接從過程對(duì)象中獲取數(shù)據(jù)，也可以通過SCnetⅡ或從其它子系統(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。

     2. 模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功能（MCS）
   汽包水位控制: 中控獨(dú)創(chuàng)了汽包水位控制模塊FB_BoiLCon，該模塊中集成了基于直接物質(zhì)平衡的專家控制、前饋單回路控制、前饋串級(jí)控制（三沖量控制）的3種控制方案，可以很好的解決汽包水位控制。

   主蒸汽溫度控制: 主蒸汽溫度位控制是鍋爐控制中的基本控制，通常采用由主汽溫度、爐膛出口煙氣溫度（或主汽流量）及減溫后溫度（或噴水減溫水流量）等參數(shù)組成的串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)。

   主蒸汽壓力控制: 中控獨(dú)創(chuàng)了專家智能結(jié)合前饋單回路的先進(jìn)控制方案，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。通過專家控制系統(tǒng)對(duì)平均床溫進(jìn)行分析，針對(duì)恒壓切換與恒負(fù)荷切換兩種情況將主汽流量與分析后的結(jié)果相加作為前饋量，根據(jù)是否存在負(fù)荷分配得出主汽壓力的設(shè)定值，通過調(diào)節(jié)給煤量穩(wěn)定主汽壓力值。

    爐膛負(fù)壓控制: 爐膛負(fù)壓控制是保證鍋爐安全燃燒的首要控制對(duì)象。中控建立了爐膛負(fù)壓控制模塊FB_NegPCon，該模塊集中了前饋單回路控制方案，以鍋爐總進(jìn)風(fēng)量作前饋。

    床溫控制: 中控在循環(huán)流化床燃燒控制上形成了一套成熟的模糊控制方案，把燃料量控制、料床溫度控制、主蒸汽壓力控制綜合起來(lái)考慮。這是因?yàn)闊崃ο到y(tǒng)中的燃燒控制系統(tǒng)和汽水控制系統(tǒng)是相互耦合，難以割裂開的，所以專家智能方案將整個(gè)復(fù)雜的燃燒過程合理的拆分成幾個(gè)相互獨(dú)立的部分，參數(shù)間的耦合通過建立合理的數(shù)學(xué)模型，以克服循環(huán)流化床鍋爐復(fù)雜的燃燒過程特性，從根本上解決了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制。

    3. 爐、機(jī)各輔助設(shè)備順控功能(SCS)

    根據(jù)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行方式，通過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。

    4. 爐膛安全監(jiān)控功能 (FSSS)

    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。

    5.  汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）

    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)）。浙大中控可根據(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。

    6. 汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）

    汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)是控制汽機(jī)運(yùn)行的主要參數(shù)，中控經(jīng)過多年的理論研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施相結(jié)合開發(fā)了新一代汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按分級(jí)分層控制的原則設(shè)計(jì)，以便高一級(jí)控制系統(tǒng)故障退出時(shí)可降至較低一級(jí)繼續(xù)維持安全運(yùn)行，同時(shí)可以提供幾種可供運(yùn)行人員選擇的運(yùn)行方式，如手動(dòng)運(yùn)行方式、自動(dòng)運(yùn)行方式、遙控運(yùn)行方式，任兩種運(yùn)行方式之間，均能進(jìn)行無(wú)擾切換。

四、典型業(yè)績(jī)清單

    下面是中控循環(huán)流化床鍋爐部分業(yè)績(jī)清單：

（轉(zhuǎn)載）