通用燃烧优化控制技术（BCS）在生物质CFB锅炉的应用效果
时间：2020-04-29 05:18:04 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：近年来我国生物质发电行业发展迅速，在各家实体企业的运行过程中都出现了很多的瓶颈问题。特别是DCS控制系统的技术是鉴于燃煤机组的平台设计，目前还没有一种专门为生物质直燃锅炉设计的DCS系统。本企业为了解决这一问题引进运用了通用燃烧优化控制技术（BCS），这项技术在本企业的应用过程中，真正体现此项技术的优越性和实用性，让企业收到了切实的
效益。本文就BCS技术在本公司的实际运用情况进行简要的分析。
关键词：燃烧优化控制 锅炉 生物质直燃发电 经济运行
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：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“通用燃烧优化控制技术”的英文缩写。BCS基于各种燃烧器最基本的测控仪表，采用先进的软测量技术、多变量解耦技术、过程优化控制技术、故障诊断与容错控制技术及先进的软件接口来实现燃烧器的全自动优化运行，从而使燃烧器达到安全运行、稳定运行和经济运行的目的，是集科学性、通用性、先进性、实用性、安全性与经济性于一身的燃烧优化控制技术。我们企业是国内首个拥有完全自主知识产权的国产化生物质直燃循环流化床锅炉发电示范项目，也是国内首个被联合国批准的生物质直燃CDM项目。企业立足于现有锅炉的工艺、设备、和操作条件下，通过实施优化控制来使其燃烧效率最大化，各项损失达到最小化。
自循环流化床燃烧技术出现以来，循环床锅炉在世界范围内得到广泛的应用，循环流化床锅炉运行的低成本实现了严格的污染排放指标，同时燃用劣质燃料，在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势，为节能环保提供了一条有效的途径。但是CFB锅炉的燃烧过程是一个多输入、多输出的复杂系统，特别是生物质直燃的循环流化床锅炉，其时变性、非线性和关联性都非常强，很难建立精确的数学模型，因此选用常规的控制方法解决本企业生物质直燃循环流化床锅炉的自动控制问题变得非常困难。本文通过对本企业生物质直燃CFB锅炉增加燃烧优化控制系统实现锅炉的自动燃烧控制，提取DCS的相关数据，利用软件包发指令到DCS来实现燃烧系统优化控制，采用相关技术建立锅炉燃烧控制回路的相关模型，减少能源消耗，确保生物质燃料耗均降低2%以上，达到节能增效的目的，同时减少了运行人员在这些回路中的工作量，另外本企业的生物质直燃循环流化床锅炉还担负着对外每小时40吨的供汽流量，通过燃烧优化控制系统实现锅炉主蒸汽压力运行更平稳，有利于锅炉连续长周期运行，也有利于整个蒸汽管网的平稳运行。
BCS在本企业的成功应用也是经历了很长的试验、修改、再试验和再修改的过程，最终在技术提供方和本企业的技术人员共同努力下实现了目前稳定的运行状态，为我们企业解决了一些非常严重的瓶颈问题：
（1）BCS自动燃烧优化技术使锅炉燃烧效率提高了1%～3%，锅炉各种运行曲线明显优化，床温曲线和主蒸汽压力、温度曲线最为明显。在没有运用BCS系统之前主要依靠人为的手动在DCS界面上实现操作，对各种参数的变化趋势判断明显不够及时，再者人工调节要逐个对变化的参数进行调节，这就是人工操作的弊端，不能实现对多个参数执行同步调节，往往会出现调节滞后的问题，但这一问题在BCS应用上基本得到了解决，在系统上实现了各个参数变化同时采集信息并且同步进行协调修正各种参数，在采集和修正的同时发出调节控制指令实现各部阀位的在线同步调整，使个参数始终保持在一个最为优化的状态下运行。在实现多参数同步调节的同时，BCS系统还运用模拟计算功能实现需要调节的各项参数之间互相修正调整数值，保证各项参数不会出现过调的现象，缩短了参数修正时间，优化燃烧过程，提升了锅炉的运行效率。
（2）在很大程度上BCS自动燃烧优化技术保证了生物质燃料的充分燃烧和稳定燃烧，有效地解决了烟囱冒黑烟和粉尘过量生成的环保难题。锅炉运行过程中进入炉膛燃烧的生物质燃料品种复杂，各种热值和水份的燃料掺混在一起使燃料成份多变化，依靠人工调节给料很难实现炉膛床温和给料量的最佳配比，这样就很难实现燃料在炉膛内的充分燃烧。通过BCS控制系统的介入，通过炉膛入口前的在线燃料检测装置给出的燃料分析模拟值结合炉膛床温值和风量的配比值进行计算，给出一个合理的燃料给量，通过这一个量向给料螺旋下达指令，给出最佳的给料量，使燃料在炉膛内完成最充分的燃烧过程。只有实现充分的燃烧才能使燃料得以有效利用 ，明显使飞灰含碳量降低由原来的4左右%降到2%左右，实现经济效益最大化。
（3）极大地降低了运行工人的劳动强度，它打破了DCS操作系统长期以来基本处于人工操作的局面，消除了运行过程中容易出现的监控判断盲区，参数监控更加全面、及时，同时大大降低了需要人工干预调整出现误操作的可能性，安全生产效率显著提高。
（4）明显体现出BCS自动燃烧优化技术使锅炉生产运行更加平稳和更加安全。运用优化技术控制进行运行的锅炉经过一个运行周期后，停役检修时对受热面情况检查与过去对比发现明显的变化，受热面清洁程度和磨损状况得以明显改观，呈现良性变化趋势，热交换效率得以提升，排烟温度得到优化降低，设备出力提升，效率提升。
鉴于以上各种问题的逐一解决，我们企业收到了一定的实效，为企业增加了相当的收益，实现锅炉的全自动优化控制，使烟囱黑烟消失，炉膛温度控制精度在90%时间为±5℃，减少有害气体排放，更突出的实现断燃料故障快速报警并全自动处理断燃料故障造成的波动，是我们企业生物质直燃锅炉的单位生物质燃料耗降低0.2～0.3公斤每千瓦时。按照本企业当前的生物质燃料收购价格270元/吨和一年1.4亿的上网电量计算，年收益在750万元左右，该项技术在本企业的应用投资回收期为4～6个月时间。
以上是经过本企业长期的试验和总结，结合企业所处地区的实际环境因素，对解决生物质燃料入炉的优化燃烧，降低企业经营成本的瓶颈问题总结出的一个针对本企业的操作管理模式，为本企业解决了相当的难题。本文在此提出为生物质发电行业内的企业作为参考。
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