优化火电厂自动控制系统的重要性及对策

张拥军

摘要:文章在总结剖析目前火电厂热能保护利用的基础上,进一步阐述了应用先进自动控制系统后锅炉在燃烧控制方面的优良性以及燃烧的经济性。

关键词:节约能源;优化燃烧;自动控制;经济性

一、发电厂锅炉燃烧过程中存在的问题及对策

燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统,主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统,其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成,各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求,同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的,可以用3个控制器控制这3个控制变量,但彼此之间应互相协调,才能可靠工作。对给定出水温度的情况,则需要调节鼓风量与给煤量的比例,使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压,以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火,保证了人员的安全和环境卫生。燃烧过程自动控制系统的方案,与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关,对不同的情况与要求,控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统,设计控制系统时,充分考虑工程实际问题,既保证符合运行人员的操作习惯,又要最大限度的实施燃烧优化控制。当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时,必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。

二、使用自动控制系统优化燃烧的必要性

煤作为我国的主要能源,其中工业锅炉的耗煤量占很大比例。目前,这些工业锅炉大多效率都很低,不但白白地浪费了能源,而且污染了环境。过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控,一般较难达到满意的结果而计算机提供了诸如数字滤波,积分分离PID,选择性PID,参数自整定、自寻优PID等各种灵活算法,以及“模糊判断”功能,是常规仪表和人力难以实现或无法实现的。在工业锅炉温度检测控制系统中使用自动控制系统可大大改善了对锅炉的监控品质,提高了平均热效率,从而节省了能源和减少了污染。自动控制包括对主机、辅助设备和公用系统的控制。热工控制系统的功能是控制各种热工过程的参数,包括温度、压力、流量、液位(或料位)等,使其处于最佳状态,以达到火电厂的安全、经济运行。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量既影响主汽压力,也影响送、引风量的控制,还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数,所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动,改善系统的调节品质。另外,由于大型机组容量大,各部分之间联系密切,相互影响不可忽略。只要掌握锅炉燃烧的三相控制任务以及主电路的设计就可以使锅炉的燃烧达到最优化,也可以使环境不受污染,三相控制任务为送风量、送水量、蒸汽量,主电路全刻度指示调节器、执行器、触发器、晶体管、DZ-III型电动压力变送、阀门这六项,只要合理的选用器件,合理的控制送风量、送水量以及蒸汽量就可以保证锅炉的燃烧完全,使电厂的发电量达到最高,同时也可以保证环境不被污染。

三、优化燃烧质量,加强自动控制的措施

锅炉燃烧优化控制系统在现有的基础上对数据进行优化处理,达到了燃烧控制优化的目的,使机组在正常运行范围,锅炉燃烧效率得到有效提高。电厂是一个复杂的系统,随时可能发生机组负荷和其他干扰因素变化,依靠人工很难使机组控制在最佳运行状态,这其中最典型的就是锅炉燃烧控制。燃料费用是主要的发电成本,烟气排放又是电厂主要污染源。随着电力工业的迅猛发展,节能降耗,提高火电机组运行的可靠性和经济性已成为电厂节能工作的重要内容。为达到这一目的,必须利用自动化装置,对机组状态、参数和自动调节系统进行监视。当发生事故时,自动采取措施,以防止事故进一步扩大或保护生产设备使之不受破坏。如汽机的超速保护和锅炉的超压保护等。自动保护、自动调节、自动地适应外界条件变化,使生产过程维持在规定的工况下进行,主要是锅炉水位调节、汽温调节、燃烧调节、辅助设备调节等。有时自动调节系统本身也发生故障,这就要求有自身保护。自动控制主要有以下作用:提高机组运行的安全可靠性;提高运行的经济性;提高劳动生产率。自动化系统的结构,由于计算机的广泛应用和功能的扩大,正发生巨大的变化。小型计算机的引入,在传统概念的自动化系统4个组成部分上叠加了上微机。微机分布系统的功能已能代替仪表显示和调节控制。传统的自动控制系统已由一体化的微机系统所取代,系统结构更趋简单。计算机系统将作为自动控制系统的主要部分与发电机组同步投产。

四、结束语

锅炉的运行决定着整个电厂的发电量,锅炉的燃烧完全也会使空气不受污染,同时也可以使电厂的发电量达到最高。为了实现经济燃烧,当燃料量改变时,必须相应的改变送风量,使送风量与燃料量相适应。燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量,过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例。燃烧控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调,可以达到锅炉的最高热效率,保证机组的经济性。

参考文献:

1、候志林.过程控制与自动化仪表[M].机械工业出版社,1998.

2、黄少鹗.运用连续飞灰含碳量监测系统优化锅炉燃烧[J].电站辅机,2004(3).

3、武俊峰,宋清昆.工业锅炉燃烧系统优化控制[J].工业技术经济,1998(2).

(作者单位:神华准能发电厂热工车间)