制粉優(yōu)化控制在中間儲倉式制粉系統(tǒng)上的應(yīng)用

唐偉

中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司

1 傳統(tǒng)的中間儲倉式制粉過程

1.1 制粉過程存在問題

中間儲倉式制粉系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用較為廣泛,它的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)各種煤種,且具有較高的可靠性。它的缺點(diǎn)也非常明顯，自動(dòng)化程度較低、系統(tǒng)設(shè)備龐大、鋼球消耗量過高等,這些缺點(diǎn)使得制粉系統(tǒng)用電量長期居高不下,成為火電廠最主要最大的耗電系統(tǒng)之一。在操作人員憑借經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)操作中,運(yùn)行工況變化較大,系統(tǒng)無法穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)受到煤質(zhì)變化及操作水平的差異等方面局限性，實(shí)際運(yùn)行過程中，欠煤、堵煤、超溫、超壓、漏粉等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 原因分析

由于制粉系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整依賴操作人員通過電流、風(fēng)壓和溫度等運(yùn)行參數(shù)人為判斷，依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工操作的控制模式，導(dǎo)致自動(dòng)化程度較低，磨煤機(jī)料位無法得到精確測量，給煤量自動(dòng)控制無法穩(wěn)定，所以磨煤機(jī)出口風(fēng)溫和系統(tǒng)風(fēng)壓難以控制，無法獲取系統(tǒng)最佳工作點(diǎn)，所以不能保證制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行。

2 中間儲倉式制粉過程優(yōu)化控制方案

2.1 料位優(yōu)化控制

首先使用噪聲傳感器檢測磨煤機(jī)內(nèi)存煤量，得到一個(gè)4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號接入DCS的AI接口，作為磨煤機(jī)內(nèi)存料位的料位值，并對其進(jìn)行濾波，將該信號作為主信號。分別對出口溫度、入口負(fù)壓和出入口壓差進(jìn)行測量并處理，作為輔助信號，從而對磨煤機(jī)內(nèi)存料位值進(jìn)行修正，得到最終的料位前饋值。

其次將料位實(shí)際值（PV）與料位設(shè)定值（SV）進(jìn)行比較運(yùn)算，得到一個(gè)偏差信號，將此偏差信號進(jìn)行PID運(yùn)算，用PID輸出結(jié)果來控制給煤機(jī)的給煤量，并通過軟手操向給煤機(jī)發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)的給煤控制，從而達(dá)到料位控制的效果。

2.2 出口溫度優(yōu)化控制

以出口溫度為主信號，通過控制熱風(fēng)門開度調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口溫度；將出口溫度實(shí)際值與出口溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到一個(gè)出口溫度偏差值，將此結(jié)果進(jìn)行PID運(yùn)算，再通過軟手操發(fā)出熱風(fēng)門控制指令，控制熱風(fēng)門的開度大小，從而實(shí)現(xiàn)出口溫度的控制；當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度控制出現(xiàn)故障時(shí)，由判斷邏輯自動(dòng)判斷，將熱風(fēng)門控制切換到手動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)制粉系統(tǒng)手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，出口溫度設(shè)定值跟蹤實(shí)際值，在投入熱風(fēng)門自動(dòng)控制，避免熱風(fēng)門開度大范圍波動(dòng)，熱風(fēng)門自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，保持出口溫度實(shí)際值在設(shè)定范圍內(nèi)，解除自動(dòng)后，設(shè)定值跟蹤實(shí)際值，避免產(chǎn)生靜態(tài)偏差。

2.3 系統(tǒng)風(fēng)壓優(yōu)化控制

以入口負(fù)壓為主信號，通過控制再循環(huán)風(fēng)門開度調(diào)節(jié)制粉系統(tǒng)風(fēng)壓；將入口負(fù)壓實(shí)際值與入口負(fù)壓設(shè)定值進(jìn)行比較，得到一個(gè)入口負(fù)壓偏差值，將此結(jié)果進(jìn)行PID運(yùn)算，再通過軟手操發(fā)出再循環(huán)風(fēng)門控制指令，控制再循環(huán)風(fēng)門的開度大小，從而實(shí)現(xiàn)入口負(fù)壓的控制，由于熱風(fēng)門在調(diào)節(jié)出口溫度時(shí)會(huì)影響到入口負(fù)壓的變化，所以在入口負(fù)壓調(diào)節(jié)中引入熱風(fēng)門調(diào)節(jié)的前饋?zhàn)饔?，消除熱風(fēng)門調(diào)節(jié)時(shí)對入口負(fù)壓的影響。

當(dāng)制粉系統(tǒng)手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，入口負(fù)壓設(shè)定值跟蹤實(shí)際值，投入再循環(huán)風(fēng)門自動(dòng)控制，避免再循環(huán)風(fēng)門開度大范圍波動(dòng)，再循環(huán)風(fēng)門自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，保持入口負(fù)壓實(shí)際值在設(shè)定范圍內(nèi)，解除自動(dòng)后，設(shè)定值跟蹤實(shí)際值，避免產(chǎn)生靜態(tài)偏差。

2.4 報(bào)警功能與自尋優(yōu)自適應(yīng)優(yōu)化控制

報(bào)警部分主要包括磨煤機(jī)料位高報(bào)，料位低報(bào)，出口溫度高報(bào)，出口溫度低報(bào)，入口負(fù)壓高報(bào)，入口負(fù)壓低報(bào)，出入口壓差高報(bào)，出入口壓差低報(bào)，斷煤報(bào)警。

通過磨煤機(jī)自尋優(yōu)組態(tài)算法找出磨煤機(jī)在煤粉細(xì)度合格的情況下的最大出力范圍，使制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。磨煤機(jī)的出力曲線存在著極值特性，并且無法用公式表達(dá)，而且會(huì)隨外界因素的干擾而變化。

3 項(xiàng)目效果分析

3.1 減排效益

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每節(jié)約1度(kW·h)電,就相應(yīng)節(jié)約了0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤,同時(shí)減少污染排放0.272千克碳粉塵、1.468千克CO2、0.03千克SO2、0.015千克 NOx。

3.2 社會(huì)效益

項(xiàng)目的社會(huì)效益在于提高磨煤機(jī)自動(dòng)化水平，簡化操作，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)研磨體動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理，提高球磨機(jī)出力，降低球磨機(jī)能耗和球磨機(jī)鋼耗，減少研磨體使用量，節(jié)約資源，改善工作環(huán)境，提高管理水平，最終為系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)燃燒提供有效保障；減少二氧化碳、二氧化硫等氣體排放量，減少污染等。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的中間儲倉式制粉過程受到煤質(zhì)變化及操作水平的差異等方面局限性，實(shí)際運(yùn)行過程中，欠煤、堵煤、超溫、超壓、漏粉等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文采用智能控制算法對中石化儀征化纖熱電生產(chǎn)中心5號爐制粉系統(tǒng)進(jìn)行三回路控制，確保制粉系統(tǒng)始終運(yùn)行在最大出力點(diǎn)附近，達(dá)到安全節(jié)能的目的。

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