循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量控制

循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量控制摘要：循環(huán)流化床鍋爐具有脫硫效果好、燃燒效率高、負載調(diào)節(jié)范圍大等諸多優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)當中應用非常廣泛。本文具體對循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量的控制方法進行分析研究，以供參考。關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；燃燒效率；氧含量；雙交叉燃燒控制燃燒控制系統(tǒng)的特點通過對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)進行分析，發(fā)現(xiàn)其具有多輸入、多輸出以及滯后性大等非線性時變特征，各個參數(shù)在強耦合性的條件下相互作用，具體體現(xiàn)在以下幾點。首先，一個參數(shù)在控制的過程中往往受各條件變量的因素的影響，比如說在控制煙氣含氧量時需要對一級風量、二級風量、燃燒量等多個參數(shù)進行共同操作和調(diào)節(jié)。其次一個參數(shù)又可以對其他多個參數(shù)產(chǎn)生影響，比如說，對一次風量進行調(diào)節(jié)時會對床溫、煙氣含氧量等參數(shù)產(chǎn)生影響，所以需要重視加強鍋爐燃燒效率，首先需要注意對各參數(shù)的強烈耦合性進行重點分析。一般的自動控制系統(tǒng)無法完成該任務，需要注意采取有效的方法對過度負債變化情況進行控制。循環(huán)流化床鍋爐煙氣氧含量控制控制煙氣氧含量主要是為了讓循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率提高，這樣才能有效的保證節(jié)能減排，但是要想讓鍋爐的燃燒效率提高，首先需要確保燃料量和空氣量的最佳配比，如果配比比例過小或者過大，都會導致鍋爐的燃燒效率降低。如果空氣比例過大，會出現(xiàn)一些額外能量損耗，由于空氣當中的氮氣比例達到79%，但是氮氣無法參與燃燒，燃燒時又會吸收一定的熱量向大氣當中排放，使這些熱量也逐步被帶走。盡管這些能量損耗無法避免，但是可以有效的對其進行控制，反之如果運行過程中空氣比例較小，無法充分的進行燃燒，不但會導致燃料當中的熱量損失，還會出現(xiàn)一定的氫氣和一氧化碳等有毒可燃氣體。這些氣體還會對大氣產(chǎn)生污染，所以為了確保爐膛當中燃料可以充分燃燒的條件下需要讓鍋爐爐膛的總風量得到有效控制，這也是保證循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率重要基礎，而煙氣氧含量就是對空氣是否不足或者過剩進行衡量的一個重要標志。圖1能量損失與煙道氣成分的關系如果運行過程中出現(xiàn)空氣過剩的情況，會產(chǎn)生大量的能量損失，如果空氣不足，能量損失也很大，而在此過程中會出現(xiàn)一些有毒可燃氣體。為了防止這些工況的出現(xiàn)，一定要具體對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒是否處于最優(yōu)指標進行衡量，將燃燒不充分出現(xiàn)的可燃氣體和煙氣氧含量兩個參數(shù)進行函數(shù)疊加之后，就會出現(xiàn)能量損失曲線。這一曲線能夠充分的說明調(diào)控是否合理，由于鍋爐當中的過剩空氣量增加，能量損失先變小后增加。當能量損失處于最低點時，也就是鍋爐的最佳燃燒點。在實際運行時，因為燃料燃燒是動態(tài)變化的，因此無法簡單的控制其處于最低點，需要在最佳燃燒點附近劃出一個理想?yún)^(qū)域，在理想?yún)^(qū)域內(nèi)燃燒可以獲得最高的效率，可以通過氧分析儀對煙氣氧含量進行測定，接著將燃空氣燃料比計算出來。循環(huán)流化床鍋爐氧含量控制主要是利用PLC或者DCS以來進行管控，將整個系統(tǒng)的風險比處于理想狀態(tài)，應用過程中主要通過氧化鋯分析儀來進行測定，這樣可以大幅度的縮短測定的時間，而后依照測定的數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)。2.1燃料、送風的雙交叉燃燒控制在機組實際進行操作過程中，因為燃料系統(tǒng)具有較強耦合性，在負荷變化時要想準確對空氣量和燃料量進行匹配是非常困難的，特別是在空氣配送不足的條件下，燃料無法進行充分的燃燒，可能會出現(xiàn)冒黑煙等問題，最終造成環(huán)境污染和較大的安全風險，因此在負荷變化時一定要注意總風量稍超過燃料量，這樣可以通過送風量或燃料雙交叉限制等措施進行控制，合理的進行參數(shù)的調(diào)控。在過度負載增加條件下，首先，對風量進行控制，讓總風量增加，然后適當增加自然流量，如果鍋爐的負載減小，可以首先將重燃量進行控制，而后減少總送風量。這樣在負荷變化時，總風量具有一定的裕度，這樣可以防止出現(xiàn)冒黑煙的問題。在實踐操作是為了確保系統(tǒng)的安全性，適當添加一個充分燃燒的保護控制措施，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。2.2帶氧含量校正的送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實際操作中主要是對風燃比進行調(diào)節(jié)來控制燃氣氧含量，但是控制風燃比時通常使用的是爐膛的總送風量，循環(huán)流化床鍋爐的燃料量會由于水蒸氣負荷而出現(xiàn)一定的變化，但是在燃料量負荷變化的同時，只是利用氧含量來對總送風量進行調(diào)節(jié)。另外因為燃燒工況和煤質(zhì)的變化在燃燒時，往往燃燒系統(tǒng)并非控制最佳風扇比的最優(yōu)選擇。最合理的方案是通過負荷變化指令的方式來對風量比進行間接平衡，接著對煙氣氧含量的信號進行有效的微調(diào)和修正，以保證入內(nèi)燃料的經(jīng)濟性。通過現(xiàn)場實踐和分析發(fā)現(xiàn)在符合不同的條件下，合適的風燃比會出現(xiàn)一定的變化，另外最佳的氧含量值也會產(chǎn)生變化，這時候就需要通過數(shù)學模型來匹配各負載下的最佳方案比和氧含量值，通過數(shù)學模型來對空燃比進行計算。對總量進行控制的同時，還需要利用氧含量值對后續(xù)風量反饋值進行校準。在實際操作過程中，需要進一步對送風控制方案進行改進，增設氧量校正的管控系統(tǒng)。在后續(xù)運行過程中，利用pid控制器來最終將總風控量輸出，在此過程中需要形成負荷與最佳氧含量關系的運算回路，對調(diào)節(jié)回路的慣性和延遲進行改善和調(diào)節(jié)，通過比對分析后提高控制性能。案例分析某熱島中心需要建設一個鍋爐，其規(guī)模為2x490t/h,另外還需要匹配兩個高溫高壓抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，其中一個型號為c25mw，另一個為cb30mw。在運行過程中，使用氧化鋯分析儀來測定煙氣氧含量，其精度為1%，響應時間小于10秒，通過法蘭進行連接，設定在鍋爐煙道低過出口位置，通過二路輸入去壞點，取平均值進行計算，現(xiàn)場控制室使用DCS作為控制管理中心。初步風量指令主要來自于鍋爐的負荷控制回路，通過一定的函數(shù)分析之后，實際總?cè)剂狭坑嬎愠鰜淼淖钚≡试S風量和30%BMCR的風量同時送入到大選器當中，對兩個值進行比對依照最大風量值為最終的總風量值。計算之后，將數(shù)據(jù)送入到pid控制系統(tǒng)當中，進行二次風量的控制，另外還需要將鍋爐的負載數(shù)據(jù)送入到函數(shù)器當中，作為控制系統(tǒng)運行計算時的前饋信號。在經(jīng)過函數(shù)去計算之后，獲得煙氣氧含量的理想值，并且與氧化鋯分析的測試偏差進行比對，共同送入到pid控制系統(tǒng)當中，經(jīng)過控制后輸出二次風量值。該系統(tǒng)運行過程中除了使用自動控制模式之外，也可以使用手動方法進行控制，在操作過程中需要注意由操作員手動控制二次風量時，也需要切換總風量控制機構(gòu)，用手動模式依照實際情況合理進行微調(diào)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。結(jié)束語當前我國在環(huán)保方面的要求逐步提高，在循環(huán)流化床的節(jié)能減排方面也提出了一定的規(guī)范和要求，需要重視加強管控，合理地進