火電廠循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢

王偉國

摘要：循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)具有高清潔性、高燃燒性等優(yōu)勢，在火電廠得到了廣泛應(yīng)用。就目前來看，循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的分布參數(shù)復(fù)雜、滯后性強(qiáng)，需對控制流程進(jìn)行不斷優(yōu)化。基于此，本文重點(diǎn)介紹火電廠循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的研究進(jìn)展，循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行細(xì)致研討，以期為相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：火電廠;循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù);研究進(jìn)展;發(fā)展趨勢

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各領(lǐng)域生產(chǎn)建設(shè)期間的燃煤需求與環(huán)境保護(hù)事業(yè)之間的矛盾不斷加劇。為更好實(shí)現(xiàn)火電廠節(jié)能減排目標(biāo)，需積極應(yīng)用更加先進(jìn)的循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)，控制煤煙排放量，保護(hù)大氣環(huán)境。

1循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)發(fā)展

循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)誕生于二十世紀(jì)六十年代末期，形成了多元化的技術(shù)流派。循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依靠容量大型化以及蒸汽參數(shù)的整體提升。到二十世紀(jì)九十年代末期，循環(huán)流化床鍋爐的最大容量達(dá)到250MW。

與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的研究起步較晚，但發(fā)展速度較快[1]。自上世紀(jì)八十年代，科研機(jī)構(gòu)紛紛開展循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的研究工作，不斷提升了循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)在容量，積累下更多生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)階段投入使用的循環(huán)流化床鍋爐達(dá)到數(shù)千臺(tái)，廣泛應(yīng)用在火電廠等電力領(lǐng)域與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了商品化目標(biāo)，為不斷提升火電廠鍋爐結(jié)構(gòu)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

1.1循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的研究進(jìn)展分析

與普通鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐具有非線性、多變量等特征，耦合關(guān)系更加復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用過程中，循環(huán)流化床鍋爐的建模以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度顯著，循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)成為火電廠生產(chǎn)運(yùn)營期間必須攻克的難題。

循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)主要肩負(fù)起保障鍋爐安全高效運(yùn)行的重要職責(zé)，提升主汽壓力的穩(wěn)定性，使鍋爐水位保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)?，F(xiàn)階段循環(huán)流化床鍋爐分為給水控制系統(tǒng)、主汽溫度控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)等。其中，給水控制系統(tǒng)與主汽溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施工作經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)較為成熟。但燃燒控制系統(tǒng)的構(gòu)建難度較大[2]。與普通鍋爐裝置相比，循環(huán)流化床鍋爐增加了分離器回料裝置、石灰石給料裝置，實(shí)際建設(shè)成本增多。

循環(huán)流化床鍋爐控制可保障鍋爐的安全高效運(yùn)行，在提升鍋爐燃燒效率的同時(shí)，控制煙氣排量，保護(hù)周圍生態(tài)環(huán)境。循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)可維持汽壓的穩(wěn)定性，提升鍋爐燃燒過程中的資源利用率，使引風(fēng)量與送風(fēng)量得到良好配合。循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)還可將料床的溫度控制在最佳范圍之內(nèi)，降低污染物產(chǎn)量，促進(jìn)鍋爐的安全連續(xù)運(yùn)行。

2循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)難點(diǎn)

循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)需對床溫的燃燒變量進(jìn)行控制。由于床溫的影響因素較多，導(dǎo)致床溫與主汽壓力之間存在一定的耦合關(guān)系，對燃燒系統(tǒng)的實(shí)施帶來較大難度。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行會(huì)受到煤質(zhì)、煤量的影響，為循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行埋下較多安全隱患。

針對此些問題，國內(nèi)外研究人員主要開展了以下工作：一方面，結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行需求，對循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)進(jìn)行不斷完善，提升鍋爐實(shí)際控制水平[3];另一方面，應(yīng)用人工智能控制、專家控制、模糊控制等先進(jìn)控制技術(shù)，切實(shí)提升循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部耦合性，開發(fā)出解耦控制裝置。

2.1提升循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行安全性的具體措施

循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)的應(yīng)用效果與其對實(shí)際生產(chǎn)情況的適應(yīng)性具有直接關(guān)系，為切實(shí)提升循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行期間的安全性，相關(guān)工作人員經(jīng)歷了多年的研究與總結(jié)。

首先，從循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)化試驗(yàn)出發(fā)，通過對煤量以及煤質(zhì)的調(diào)整，對可能對循環(huán)流化床鍋爐安全運(yùn)行的影響因素進(jìn)行綜合分析，明確鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒調(diào)整以及風(fēng)量的實(shí)際分配手段，對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整與控制，更好實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐高效穩(wěn)定運(yùn)行目標(biāo);

其次，對循環(huán)流化床鍋爐回料系統(tǒng)的堵塞問題、結(jié)焦問題以及煙氣反竄問題等出現(xiàn)原因進(jìn)行深入研討，不斷改進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部回料系統(tǒng)，確保鍋爐的安全運(yùn)行。收集循環(huán)流化床鍋爐常見問題，以及此些問題的成因[4]。具體而言，針對鍋爐返料系統(tǒng)不通暢等問題，提出相關(guān)解決對策，控制鍋爐對煤機(jī)以及水冷壁造成的磨損，控制鍋爐爆管次數(shù)，減少鍋爐維護(hù)費(fèi)用，從根本上保障火電站的安全有效運(yùn)行;

最后，針對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行期間存在問題，建立起更加先進(jìn)的循環(huán)流化床鍋爐在線控制系統(tǒng)，對鍋爐內(nèi)部主要設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在在線控制系統(tǒng)中，增設(shè)推理測試、推理解釋等功能，總結(jié)并控制床溫控制調(diào)整規(guī)則，保障循環(huán)硫化鍋爐正常運(yùn)行。

3循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)發(fā)展趨勢

就目前來看，循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)歷經(jīng)了多年的研究與發(fā)展，獲得的成效更加顯著，切實(shí)提升了循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中的安全性與經(jīng)濟(jì)性，控制運(yùn)行人員的工作量，對實(shí)現(xiàn)火電廠節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，能源短缺問題更加嚴(yán)重，為使循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)充分發(fā)揮出應(yīng)有的積極作用，循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)勢必會(huì)朝向更加先進(jìn)化、智能化發(fā)展方向。具體而言，將循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)與聚類融合控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，借助聚類融合控制技術(shù)中的多個(gè)傳感器設(shè)備，對循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際運(yùn)行期間的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，對循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行全程控制。

4總束結(jié)

總而言之，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用是火電廠重要發(fā)展趨勢。為更好實(shí)現(xiàn)的潔凈煤燃燒目標(biāo)，需應(yīng)用日漸成熟的循環(huán)流化床鍋爐控制技術(shù)，結(jié)合火電廠生產(chǎn)需求與特征，對循環(huán)流化床鍋爐控制流程進(jìn)行不斷完善與優(yōu)化，確保循環(huán)流化床鍋爐控制工作能夠在推動(dòng)火電廠可持續(xù)發(fā)展過程中，發(fā)揮出重要的積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉亞. 循環(huán)流化床爐內(nèi)還原性氣氛對固硫特性的影響研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院工程熱物理研究所），2019.

[2]崔健. 煤與石油焦混燃的循環(huán)流化床鍋爐重金屬、SO_x和Cl排放特性[D].東南大學(xué)，2018.

[3]李丞亮. 煤泥摻燒循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組運(yùn)行分析與經(jīng)濟(jì)性研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2017.

[4]王卉. O_2/CO_2氣氛下流化床燃煤煙氣中汞形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)理研究[D].東南大學(xué)，2016.

（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司）