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★史春方，軒福杰，李福軍，侯偉軍（杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，浙江杭州310000）

摘要：針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐多臺(tái)給煤機(jī)下煤量不均，或者煤種摻燒分布不均，亦或者因?yàn)闋t內(nèi)風(fēng)量分布不均造成爐內(nèi)燃燒氧量偏差大或者床溫偏差大。本文提出了一種連續(xù)修正給煤量的控制方法，以解決現(xiàn)有的燃燒參數(shù)異常時(shí)需手動(dòng)調(diào)節(jié)修正給煤指令，造成運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題。本方法已通過(guò)了實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；床溫；氧量；給煤修正；自動(dòng)控制

1 引言

鍋爐的燃煤熱值是不固定的，并且循環(huán)流化床鍋爐多臺(tái)給煤機(jī)下煤量也可能不均，或者煤種摻燒后在煤倉(cāng)分布不均，亦或者爐內(nèi)風(fēng)量分布也可能不均，這些會(huì)造成爐內(nèi)燃燒氧含量偏差大，或者床溫偏差大，也可能造成爐內(nèi)局部燃燒不完全或者造成爐內(nèi)熱效率不均，還可能影響鍋爐的脫硫效率及氮氧化物的產(chǎn)生，甚至影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

燃料目標(biāo)是調(diào)節(jié)燃料輸入與鍋爐出口蒸發(fā)量輸出的平衡，燃料輸入（給煤量）當(dāng)鍋爐出口蒸發(fā)量需求不變時(shí)，燃料輸入（給煤量）基本保持不變，但是在燃燒過(guò)程中，可能不同給煤機(jī)下煤量，或者爐內(nèi)風(fēng)量分布不均等原因，造成床溫氧量偏差大。現(xiàn)有大多數(shù)鍋爐都是運(yùn)行人員通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)修正給煤機(jī)指令來(lái)平衡調(diào)節(jié)，造成運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且存在隨意性，后續(xù)可能因調(diào)整不合理造成更大偏差。

本文提供一種方法，可以根據(jù)燃燒參數(shù)氧量或者床溫的監(jiān)測(cè)，根據(jù)分布排列位置，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的偏差，連續(xù)修正給煤指令，替換人工修正，并且可以連續(xù)實(shí)時(shí)地修正，減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也規(guī)避調(diào)整不及時(shí)的問(wèn)題。

2 給煤量指令修正控制方案

2.1 給煤量指令修正控制方案的思路與設(shè)計(jì)

本文提供了一種方法，既可以根據(jù)鍋爐氧量的偏差修正給煤量，也可以根據(jù)床溫的偏差修正給煤量，氧量和床溫區(qū)別是對(duì)給煤量的修正作用方向不同，根據(jù)實(shí)際的選擇。

為實(shí)現(xiàn)上述方法，設(shè)計(jì)思路如下：

（1）以氧量為例，鍋爐在省煤器位置一般都會(huì)安裝有左右側(cè)氧量監(jiān)測(cè)儀表，可以反映爐膛內(nèi)燃燒的變化。那么通過(guò)左右側(cè)氧量的位置區(qū)分，那么我們首先確定左右側(cè)氧量分別為第一、第二爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測(cè)點(diǎn)PV1、PV2。

（2）鍋爐的入爐給煤通過(guò)給煤機(jī)頻率進(jìn)行調(diào)整，那么我們對(duì)應(yīng)地把給煤機(jī)分為第一、第二給煤機(jī)組。每組內(nèi)包含一個(gè)或者多個(gè)給煤機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的給煤機(jī)數(shù)量進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)給煤機(jī)自動(dòng)控制時(shí)，讀取各給煤機(jī)的自動(dòng)狀態(tài)Rmi，輸入到控制模塊單元內(nèi)。

（3）根據(jù)給煤機(jī)組位置選擇對(duì)應(yīng)的燃燒特性監(jiān)測(cè)點(diǎn)：即調(diào)整第一給煤機(jī)組時(shí)，對(duì)應(yīng)的燃燒特性監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化的就為對(duì)應(yīng)的第一爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（4）如果調(diào)整第一給煤機(jī)組，如果左側(cè)氧量變化，那么左側(cè)氧量即為第一給煤機(jī)組對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)燃燒特

性監(jiān)測(cè)點(diǎn)。右側(cè)氧量即為第二給煤機(jī)組對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（5）當(dāng)給煤機(jī)數(shù)量為單數(shù)時(shí)，中間的給煤機(jī)可以不參與分組，也可以根據(jù)實(shí)際影響參與分組設(shè)計(jì)。當(dāng)燃燒監(jiān)測(cè)點(diǎn)為多個(gè)時(shí)，根據(jù)位置設(shè)計(jì)，先單側(cè)進(jìn)行信號(hào)處理后再參與邏輯計(jì)算。

（6）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)給煤機(jī)歷史操作特性，在權(quán)重計(jì)算模塊中選擇組內(nèi)設(shè)備的指令修正方式：均分、等比例等，并且我們需要根據(jù)設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。給煤量修正方法框圖如圖1所示。

2.2 給煤量指令修正控制方案的邏輯實(shí)現(xiàn)

本文的方法已經(jīng)基于和利時(shí)MACSV6系統(tǒng)進(jìn)行封裝，封裝為專有的控制器計(jì)算塊，根據(jù)之前設(shè)計(jì)的檢測(cè)點(diǎn)和給煤機(jī)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算出單臺(tái)給煤機(jī)的修正指令。本文采集的是以4臺(tái)給煤機(jī)為例。鍋爐氧量和床溫均參與修正，兩種狀態(tài)參數(shù)均可以通過(guò)控制器計(jì)算塊實(shí)現(xiàn)，只需要控制器計(jì)算塊中調(diào)整參數(shù)設(shè)置。單臺(tái)修正指令計(jì)算出來(lái)后，與設(shè)備的實(shí)際指令相加，偏差修正實(shí)際指令。

對(duì)鍋爐內(nèi)第一給煤機(jī)組對(duì)應(yīng)的第一爐內(nèi)燃燒特性檢測(cè)點(diǎn)的第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)、鍋爐內(nèi)第二給煤機(jī)組對(duì)應(yīng)的第二爐內(nèi)燃燒特性檢測(cè)點(diǎn)的第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性檢測(cè)點(diǎn)和第二爐內(nèi)燃燒特性檢測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)分別為多個(gè)時(shí)，燃燒特性檢測(cè)點(diǎn)先進(jìn)行處理，可以為多點(diǎn)的平均值，也可以大選或者小選。

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值大于等于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)修正模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的給煤機(jī)單次修正量Y、第一給煤機(jī)組和第二給煤機(jī)組參與調(diào)整的給煤機(jī)數(shù)量修正各給煤機(jī)指令，以均分為例：

根據(jù)公式：

計(jì)算第i給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量Zi，Ni為第i給煤機(jī)組參與調(diào)整的給煤機(jī)數(shù)量。

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)均為爐內(nèi)床溫時(shí)：當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)小于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，控制第一給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別上調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別下調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)大于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，控制第一給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別下調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別上調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量。單臺(tái)給煤修正指令計(jì)算出后，與給煤機(jī)總指令相加后得到最終指令。氧量修正模塊如圖2所示，1#2#給煤機(jī)指令如圖3所示。

圖2 氧量修正模塊

圖3 1#2#給煤機(jī)指令

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)均為爐內(nèi)氧含量時(shí)：當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)小于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，控制第一給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別下調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別上調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)大于第二爐內(nèi)燃燒特性且持續(xù)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，控制第一給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別上調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個(gè)給煤機(jī)分別下調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺(tái)給煤機(jī)指令修正量。單臺(tái)給煤修正指令計(jì)算出后，與給煤機(jī)總指令相加后得到最終指令。床溫修正模塊如圖4所示，3#4#給煤機(jī)指令如圖5所示。

圖4 床溫修正模塊

圖5 3#4#給煤機(jī)指令

在第一次修正后，繼續(xù)判斷第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值是否大于等于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值，若是，則繼續(xù)通過(guò)給煤機(jī)單次修正量Y進(jìn)行單次修正，直至第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值小于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值，以進(jìn)行連續(xù)修正。對(duì)第一給煤機(jī)組、第二給煤機(jī)組參與作業(yè)的給煤機(jī)數(shù)量進(jìn)行給煤指令修正時(shí)，可通過(guò)均分或等差的方式進(jìn)行設(shè)置。

3 給煤量指令修正控制方案的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

本方法在山東某熱電廠2×220t/h循環(huán)流化床中得到應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)4臺(tái)給煤機(jī)，2個(gè)氧量測(cè)量點(diǎn)。當(dāng)氧量偏差超過(guò)0.25且持續(xù)時(shí)間超過(guò)2分鐘時(shí)，氧量對(duì)煤量修正模塊啟動(dòng)，自動(dòng)計(jì)算出單臺(tái)給煤機(jī)修正指令，之后修正單臺(tái)給煤機(jī)指令。如圖6所示，當(dāng)氧量存在偏差時(shí)，可以多次連續(xù)修正，在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，氧量修正模塊啟動(dòng)四次，對(duì)給煤指令進(jìn)行修正。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果圖（氧量）

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，我們可以得出以下對(duì)比：

（1）現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制給煤的現(xiàn)場(chǎng)，需要運(yùn)行人員時(shí)刻監(jiān)盤，當(dāng)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)偏差時(shí)需要人員去手動(dòng)修正，并且修正幅度隨意，造成人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且存在修正不及時(shí)或者修正過(guò)調(diào)、欠調(diào)情況；

（2）對(duì)于原有自動(dòng)控制的給煤現(xiàn)場(chǎng)，一旦監(jiān)測(cè)點(diǎn)偏差，需要運(yùn)行人員解除自動(dòng)手動(dòng)修正或者通過(guò)人工偏置修正，整個(gè)過(guò)程也需要人工干預(yù)，也存在修正不及時(shí)或者修正過(guò)調(diào)、欠調(diào)情況；

（3）本方法可以解決以上手動(dòng)及原有自動(dòng)面臨的問(wèn)題，本方法可以自動(dòng)、及時(shí)、連續(xù)的修正給煤機(jī)指令，并且可以根據(jù)分組情況選擇等比例分配、均值分配等幅值修正方法。對(duì)于鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行作用性更高，并且減輕運(yùn)行人員操作勞動(dòng)強(qiáng)度，在整個(gè)調(diào)整過(guò)程免干預(yù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方法對(duì)爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)自動(dòng)修正各給煤機(jī)給煤量，進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)修正，降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，增加鍋爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性。最終對(duì)于鍋爐的穩(wěn)定燃燒起到重要作用，并且得到了用戶的認(rèn)可。本方法適用范圍廣，不僅適用于氧量對(duì)煤量修正回路，也適用于床溫對(duì)煤量修正回路，還可以擴(kuò)展到其他工藝多設(shè)備控制影響工藝點(diǎn)對(duì)稱布置的工藝現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)對(duì)稱工藝點(diǎn)出現(xiàn)偏差時(shí)，可以使用本方法修正設(shè)備組內(nèi)多設(shè)備的指令，達(dá)到對(duì)稱工藝點(diǎn)平衡的目的。

作者簡(jiǎn)介：

史春方 （1986-），男，吉林長(zhǎng)春人，學(xué)士，中級(jí)工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，研究方向是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、燃燒優(yōu)化。

軒福杰 （1986-），男，山東菏澤人，學(xué)士，中級(jí)工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，研究方向是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、燃燒優(yōu)化。

李福軍 （1982-），男，浙江杭州人，學(xué)士，中級(jí)工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，研究方向是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、燃燒優(yōu)化。

侯偉軍 （1981-），男，河北石家莊人，碩士，中級(jí)工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，研究方向是工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、燃燒優(yōu)化。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年10月刊