通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)（BCS）在生物質(zhì)CFB鍋爐的應(yīng)用效果

朱棟彬　胡明超

摘 要：近年來我國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅速，在各家實體企業(yè)的運行過程中都出現(xiàn)了很多的瓶頸問題。特別是DCS控制系統(tǒng)的技術(shù)是鑒于燃煤機組的平臺設(shè)計，目前還沒有一種專門為生物質(zhì)直燃鍋爐設(shè)計的DCS系統(tǒng)。本企業(yè)為了解決這一問題引進運用了通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)（BCS），這項技術(shù)在本企業(yè)的應(yīng)用過程中，真正體現(xiàn)此項技術(shù)的優(yōu)越性和實用性，讓企業(yè)收到了切實的

效益。本文就BCS技術(shù)在本公司的實際運用情況進行簡要的分析。

關(guān)鍵詞：燃燒優(yōu)化控制 鍋爐 生物質(zhì)直燃發(fā)電 經(jīng)濟運行

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0003-02

Abstract：In recent years， the rapid development of China's biomass power generation industry， In the running process of the entity enterprise has appeared in many of the bottleneck problem. Especially the DCS control system technology is the platform design of coal-fired units， There is not a specifically for biomass direct fired boiler DCS system design. The enterprise in order to solve this problem to introduce the general use of combustion optimization control technology （BCS） This technique in the application process of the enterprise， truly reflect the superiority and practicability of this technology， Let the enterprise received tangible benefits. In this paper， the BCS technology in the practical application of this company carries on the brief analysis.

Key Words：Combustion Optimization Control； Boiler； Power Generation of Biomass Direct Combustion； Economic Operation

BCS是“通用燃燒優(yōu)化控制技術(shù)”的英文縮寫。BCS基于各種燃燒器最基本的測控儀表，采用先進的軟測量技術(shù)、多變量解耦技術(shù)、過程優(yōu)化控制技術(shù)、故障診斷與容錯控制技術(shù)及先進的軟件接口來實現(xiàn)燃燒器的全自動優(yōu)化運行，從而使燃燒器達到安全運行、穩(wěn)定運行和經(jīng)濟運行的目的，是集科學(xué)性、通用性、先進性、實用性、安全性與經(jīng)濟性于一身的燃燒優(yōu)化控制技術(shù)。我們企業(yè)是國內(nèi)首個擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電示范項目，也是國內(nèi)首個被聯(lián)合國批準的生物質(zhì)直燃CDM項目。企業(yè)立足于現(xiàn)有鍋爐的工藝、設(shè)備、和操作條件下，通過實施優(yōu)化控制來使其燃燒效率最大化，各項損失達到最小化。

自循環(huán)流化床燃燒技術(shù)出現(xiàn)以來，循環(huán)床鍋爐在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐運行的低成本實現(xiàn)了嚴格的污染排放指標，同時燃用劣質(zhì)燃料，在負荷適應(yīng)性和灰渣綜合利用等方面具有綜合優(yōu)勢，為節(jié)能環(huán)保提供了一條有效的途徑。但是CFB鍋爐的燃燒過程是一個多輸入、多輸出的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是生物質(zhì)直燃的循環(huán)流化床鍋爐，其時變性、非線性和關(guān)聯(lián)性都非常強，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此選用常規(guī)的控制方法解決本企業(yè)生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的自動控制問題變得非常困難。本文通過對本企業(yè)生物質(zhì)直燃CFB鍋爐增加燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)實現(xiàn)鍋爐的自動燃燒控制，提取DCS的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用軟件包發(fā)指令到DCS來實現(xiàn)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化控制，采用相關(guān)技術(shù)建立鍋爐燃燒控制回路的相關(guān)模型，減少能源消耗，確保生物質(zhì)燃料耗均降低2%以上，達到節(jié)能增效的目的，同時減少了運行人員在這些回路中的工作量，另外本企業(yè)的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐還擔負著對外每小時40噸的供汽流量，通過燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)實現(xiàn)鍋爐主蒸汽壓力運行更平穩(wěn)，有利于鍋爐連續(xù)長周期運行，也有利于整個蒸汽管網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

BCS在本企業(yè)的成功應(yīng)用也是經(jīng)歷了很長的試驗、修改、再試驗和再修改的過程，最終在技術(shù)提供方和本企業(yè)的技術(shù)人員共同努力下實現(xiàn)了目前穩(wěn)定的運行狀態(tài)，為我們企業(yè)解決了一些非常嚴重的瓶頸問題：

（1）BCS自動燃燒優(yōu)化技術(shù)使鍋爐燃燒效率提高了1%～3%，鍋爐各種運行曲線明顯優(yōu)化，床溫曲線和主蒸汽壓力、溫度曲線最為明顯。在沒有運用BCS系統(tǒng)之前主要依靠人為的手動在DCS界面上實現(xiàn)操作，對各種參數(shù)的變化趨勢判斷明顯不夠及時，再者人工調(diào)節(jié)要逐個對變化的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，這就是人工操作的弊端，不能實現(xiàn)對多個參數(shù)執(zhí)行同步調(diào)節(jié)，往往會出現(xiàn)調(diào)節(jié)滯后的問題，但這一問題在BCS應(yīng)用上基本得到了解決，在系統(tǒng)上實現(xiàn)了各個參數(shù)變化同時采集信息并且同步進行協(xié)調(diào)修正各種參數(shù)，在采集和修正的同時發(fā)出調(diào)節(jié)控制指令實現(xiàn)各部閥位的在線同步調(diào)整，使個參數(shù)始終保持在一個最為優(yōu)化的狀態(tài)下運行。在實現(xiàn)多參數(shù)同步調(diào)節(jié)的同時，BCS系統(tǒng)還運用模擬計算功能實現(xiàn)需要調(diào)節(jié)的各項參數(shù)之間互相修正調(diào)整數(shù)值，保證各項參數(shù)不會出現(xiàn)過調(diào)的現(xiàn)象，縮短了參數(shù)修正時間，優(yōu)化燃燒過程，提升了鍋爐的運行效率。

（2）在很大程度上BCS自動燃燒優(yōu)化技術(shù)保證了生物質(zhì)燃料的充分燃燒和穩(wěn)定燃燒，有效地解決了煙囪冒黑煙和粉塵過量生成的環(huán)保難題。鍋爐運行過程中進入爐膛燃燒的生物質(zhì)燃料品種復(fù)雜，各種熱值和水份的燃料摻混在一起使燃料成份多變化，依靠人工調(diào)節(jié)給料很難實現(xiàn)爐膛床溫和給料量的最佳配比，這樣就很難實現(xiàn)燃料在爐膛內(nèi)的充分燃燒。通過BCS控制系統(tǒng)的介入，通過爐膛入口前的在線燃料檢測裝置給出的燃料分析模擬值結(jié)合爐膛床溫值和風量的配比值進行計算，給出一個合理的燃料給量，通過這一個量向給料螺旋下達指令，給出最佳的給料量，使燃料在爐膛內(nèi)完成最充分的燃燒過程。只有實現(xiàn)充分的燃燒才能使燃料得以有效利用 ，明顯使飛灰含碳量降低由原來的4左右%降到2%左右，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

（3）極大地降低了運行工人的勞動強度，它打破了DCS操作系統(tǒng)長期以來基本處于人工操作的局面，消除了運行過程中容易出現(xiàn)的監(jiān)控判斷盲區(qū)，參數(shù)監(jiān)控更加全面、及時，同時大大降低了需要人工干預(yù)調(diào)整出現(xiàn)誤操作的可能性，安全生產(chǎn)效率顯著提高。

（4）明顯體現(xiàn)出BCS自動燃燒優(yōu)化技術(shù)使鍋爐生產(chǎn)運行更加平穩(wěn)和更加安全。運用優(yōu)化技術(shù)控制進行運行的鍋爐經(jīng)過一個運行周期后，停役檢修時對受熱面情況檢查與過去對比發(fā)現(xiàn)明顯的變化，受熱面清潔程度和磨損狀況得以明顯改觀，呈現(xiàn)良性變化趨勢，熱交換效率得以提升，排煙溫度得到優(yōu)化降低，設(shè)備出力提升，效率提升。

鑒于以上各種問題的逐一解決，我們企業(yè)收到了一定的實效，為企業(yè)增加了相當?shù)氖找妫瑢崿F(xiàn)鍋爐的全自動優(yōu)化控制，使煙囪黑煙消失，爐膛溫度控制精度在90%時間為±5℃，減少有害氣體排放，更突出的實現(xiàn)斷燃料故障快速報警并全自動處理斷燃料故障造成的波動，是我們企業(yè)生物質(zhì)直燃鍋爐的單位生物質(zhì)燃料耗降低0.2～0.3公斤每千瓦時。按照本企業(yè)當前的生物質(zhì)燃料收購價格270元/噸和一年1.4億的上網(wǎng)電量計算，年收益在750萬元左右，該項技術(shù)在本企業(yè)的應(yīng)用投資回收期為4～6個月時間。

以上是經(jīng)過本企業(yè)長期的試驗和總結(jié)，結(jié)合企業(yè)所處地區(qū)的實際環(huán)境因素，對解決生物質(zhì)燃料入爐的優(yōu)化燃燒，降低企業(yè)經(jīng)營成本的瓶頸問題總結(jié)出的一個針對本企業(yè)的操作管理模式，為本企業(yè)解決了相當?shù)碾y題。本文在此提出為生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)內(nèi)的企業(yè)作為參考。