火电厂气力除灰节能控制系统设计与开发

杨晓星，孔德文

（江苏信息职业技术学院电气工程系，江苏无锡 214153）

火电厂气力除灰节能控制系统设计与开发

杨晓星，孔德文

（江苏信息职业技术学院电气工程系，江苏无锡 214153）

介绍火电厂气力除灰的系统现状，设计开发了气力除灰节能控制系统，优化了气力除灰系统各输送单元的运行组合及工作过程，从而进一步降低了用气系统用气流量波动的随机性，提高了其用气过程的规律性，改善了现有气力除灰系统控制方式的控制性能低、能耗浪费严重的问题。

气力除灰；节能；系统开发

一、气力除灰系统的组成及现状

气力除灰系统由电除尘器飞灰处理系统、库顶卸料及排气系统、灰库气化风系统、库底卸料系统、控制用气及布袋脉冲清洗用气系统、除送用空压机系统及空气净化系统、控制系统组成。通过压缩空气作为气力除灰的动力源，由设置在仓泵上的密闭管道，将粉煤灰除去并送到灰库，再通过库底卸料器、散装机、双轴搅拌机向外排灰，实现无污染排灰。

经现场调研发现，当前气力除灰系统运过程中存在输送效率低、能源浪费严重的现象，具体表现为以下几个方面：

（1）除送单元除送效率低（输送灰气比低，浪费严重）；

（2）除送单元输送运行流速高（管道磨损严重）；

（3）气力除送系统（多个除送单元构成）人工

图1 当前除灰系统耗气量波动

二、气力除灰节能控制方案设计

根据气力除灰系统的运行工况，笔者研究了各输送单元输送过程中的耗气机理，分析了各输送单元的用气规律，在不影响正常生产的前提下，研究了如何优化气力除灰系统各输送单元的运行组合及工作过程，从而进一步降低用气系统用气流量波动的随机性，提高用气过程的规律性。

基于以上研究过程，从气力除灰系统各输灰单元的启、停可控手段出发，我们提出了基于动态平衡的新型气力除灰系统的专家控制策略，即电厂中的除灰系统整体调度运行，控制系统进而优化气力除灰系统在不同时段除送单元的运行组合，降低气力除灰系统整体工作过程中用气负荷波动，提高气力除灰系统的运行效率，改善现有气力除灰系统控制方式的控制性能低、能耗浪费严重的问题。该策略的目的是降低峰值用气量，平稳除送用气量。其中气力除灰专家控制系统的上位机包含数据查询、考核管理、系统维护、运行控制与统计、控制误差统计5个模块，下位机有各个机组组成，每个机组有省煤器、一室、二室、三室、四室、五室、六室组成。控制原理示意图如2所示。

图2 气力除灰专家控制系统的控制原理示意图

新增的气力除灰专家控制系统与原有气力除灰程控系统通过以太网进行通信，如图3所示。

图3 气力除灰专家控制系统与原有气力除灰程控柜联通示意图

三、气力除灰节能控制系统软件开发

借助于.NET平台，设计开发了一个基于Web的气力除灰专家控制系统软件。该软件采用B/S（Browse/Server）结构，具有开放式的结构和友好的人机接口。

（一）系统开发环境

技术平台：Microsoft.NET Framework v4. 0；

开发语言：C#3. 5；

开发工具：Visual Studio 2010；

数据库系统：SQL Server 2010；

信息服务器：IIS6. 0；

数据库采用微软的SQL Server，因为它简单、方便用户使用，很多功能可以通过鼠标实现，同时和Windows操作系统无缝连接。

（二）系统架构—B/S架构

本系统按照两层B/S架构设计，由表示层（Web浏览器）和功能层（Web服务、计算服务和数据服务）组成，系统结构如图4所示。

图4 气力除灰节能控制系统软件结构图

1．表示层（Web浏览器）

表示层为用户接口部分，是用户与系统之间交互信息的界面，其主要功能是检查并接收用户输入的数据，显示系统输出的数据。与其功能相对应，表示层的任务主要有两个：一是将Web浏览器提出的服务请求传送给Web服务器；二是Web服务器对用户身份进行验证后用HTTP协议把请求的文件或进行相关计算的结果传送回浏览器，浏览器接受传来的数据并显示。

2．功能层（Web服务器、计算服务和数据库服务）

功能层是应用的主体，包括了IIS服务、数据库存储（如果有条件可以把数据库单独放在数据服务器上，这样就组成了三层B/S架构）。它的任务是接受用户的请求，首先执行相应的扩展程序与数据库进行连接，通过SQL等方式提出数据处理申请，数据库服务将数据处理的结果提交给Web服务器，再传送回客户端。借助于.NET平台和数据库技术，实现实时、历史数据的查询，综合分析除灰系统的耗气、能耗，对除灰系统压力异常、各除送单元运行故障等进行报警提示，并且能够实现对各除送单元的远程控制、自动控制——专家控制算法。

3．气力除灰专家控制系统主界面

气力除灰节能控制系统主界面如图5所示。

图5 气力除灰专家控制系统主界面

四、系统节能效果与分析

在气力除灰专家控制系统主界面上，点击“未投”将气力除灰专家控制系统切换到“已投”在线模式对各电厂运行进行优化控制，此时运行人员注意观察灰斗里正常料位变化情况。各电场长时间运行后，在各电场正常运行情况下灰斗里未出现长时间高料位。说明此时气力除灰专家控制系统在合理的时间内能够满足除灰的要求。气力除灰控制系统控制效果如图6所示。

图6 气力除灰控制系统控制效果图

观察气力除灰专家控制系统主界面上待除灰电场的等待时间，当其为长时间超过除送等待时间设定值时，说明系统优化控制功能正常。

由图6可知控制系统合理配置各电场启动除送时间，避免了多条除送线同时启动除送，造成管网压力瞬间跌落，影响除送，避免了长时间没有除送线启动，造成管网压力长时间憋高，避免了空主机频繁加卸载，造成了很大的浪费。

五、结束语

基于动态平衡的新型气力除灰系统，通过把电厂中的除灰系统整体调度运行，控制系统进而优化气力除灰系统在不同时段除送单元的运行组合，降低气力除灰系统整体工作过程中用气负荷波动，提高气力除灰系统的运行效率，改善现有气力除灰系统控制方式的控制性能低、能耗浪费严重问题。该系统实现了降低峰值用气量和平稳除送用气量的目的。通过消峰平谷，均衡用气，优化除送单元运行条数，最终实现减少空压机运行台数1~2台。

[1]杨代刚.火电厂节能减排现状问题及对策探讨[J].低碳世界，2013（7）：108-109.

[2]董青,王兴武,张照彦.火电厂节能评价指标体系研究[J].中国电力教育，2011（9）：56-57.

[3]白光元.Java Web整合开发完全自学手册[M].北京：机械工业出版社，2009.

（编辑：林钢）

The Design and Development of Energy-Saving Control System for Pneumatic Ash Disposal in Thermal Power Plants

YANG Xiao-xing，KONG De-wen
（School of Mechanical and Power Engineering,Jiangsu College of Information Technology, Wuxi,214153,China）

This paper first presents the status quo of the pneumatic ash removal system employed in thermal power plants,and then introduces the design and development of an energy-saving control system for pneumatic ash handling.The system has optimized the combination and the working process of the conveying units,so as to further reduce the random pneumatic flow fluctuation in the pneumatic system,improve the regularity of pneumatic process,and has solved the problems of poor control and energy waste in the present pneumatic ash handling system.

pneumatic ash disposal;energy-saving;system development

TP 273

A

1671-4806（2014）06-0104-03

2014-09-30

江苏省高等学校大学生实践创新训练课题（201313108004Y）

杨晓星（1982—），女，江苏常州人，助理实验员，助理实验师，工程硕士，研究方向为机械工程；孔德文（1981—），男，山东临沂人，工学博士，研究方向为全动系统的节能、测量仿真与控制。