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锅炉四爪炉排片
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    供热锅炉四爪炉排片锅炉风量过程控制

    2019/2/11 9:49:35点击:

                                                                                      供热锅炉四爪炉排片锅炉风量过程控制

           科技专论300MW供热机组锅炉四爪炉排片风量氧量全过程控制孙德利华电能源股份有限公司锅炉四爪炉排片风置测点安装示意图要指标,供热锅炉四爪炉排片氧量是指用于指导锅炉四爪炉排片运行控制的烟气中氧的容积含量百分比,一般指省煤器(一级过一段)入口的烟气含氧置在其他条件不变的情况下如果供热锅炉四爪炉排片空气供应不足,氧量表读数小会导致燃烧不完全,造成不完全燃烧热损失,如果空气供应量过多,氧表读数大,排烟量增大,增加排烟热损失,同时增加了送引风机的电耗量。同时,环保参数对NOx排放量控制也有非常严格的要求,如果锅炉四爪炉排片出口氧含量不能控制在一个合理的范围内,也会导致锅炉四爪炉排片折标后的NOx超标排放,造成重大的环评风险。

      实现供热锅炉四爪炉排片氧量的精确控制是锅炉四爪炉排片整个控制系统的一个重要指标,但是由于控制系统测量精确性,送风和氧量控制系统控制策略不合理其PID参数设置不当等一系列原因是导致很多火电机组氧量自动控及制系统无法投入,造成了严重的经济效益的损失,本文以华电能源公司所属企业哈热公司2X300MW供热机组氧量控制为例阐述了如何实现对过热机组氧量实现精确控制,从而通过自动控制达到节能减排的目的。
      置华电能源公司所属企业哈热公司两台300MW机组为哈尔滨锅炉四爪炉排片厂制造,蒸发量1025吨/小时,燃烧器布置方式为四角切圆控制,磨煤机采用三台双进双出钢球磨,主要辅机为两台送风机,两台引风机,两台次风机,同时锅炉四爪炉排片经过低氮燃烧器改造和脱硝系统改造,DCS控制系统采用美国霍尼韦尔公司的TPS3000控制系统,风量测量为均布式测量取样装置,测量装置为FL系列多点插入式风量测量装置,氧量测量为深圳市朗宏科技有限公司的氧化锆氧量分析仪OXT1000系列。
      1、锅炉四爪炉排片总风量测点分布和计算方法如所示:图中所示的是哈热公司8炉风量安装示意图,我们看到,入炉风量包括送风机送入锅炉四爪炉排片的风量和一次风机送入锅炉四爪炉排片的风量的总和,但是如果考虑到热控测点的具体安装情况。特别是若是锅炉四爪炉排片经过风道改造或低氮燃烧器改造之后们必须要考虑总风量测量是否有改动。我们看到锅炉四爪炉排片共有8套风蛰测量装置,分别安装在送风机和一次风机出口管路上。
      1.2均布式风量测量装置的测量和计算,标定1.2.1均布式风量测量装置的测量原理目前由于国产空预器漏风等原因国产锅炉四爪炉排片普遍存在送风管路含尘量较大的问题,若采用威力巴等巴类流量取样进行测量普遍存在取样管路堵塞导致风量测量不够准确的情况,在此我们建议流量测量系统采用线性和精确度较高同时故障率较低的均布流速取样装置对风管路进行测量,测量元件示意图如下:均布式风量测量装置的计算公式。
      风量设计计算数学模型(质量):K——风量测量装置流量系数A通流面积,单位m2△P-风量测量装置输出差压,单位Pat一被测气体温度,单位°CPx被测气体管内的压力,单位Pa 1.2.3均布式风量测量装置的安装A热二次总风流量热二次总风流量装置应安装在空预器出口热二次总风母管的水平管道上(2套/炉),测风装置的迎风面为"+"侧,背风面为"-"侧。分别与差压变送器的"+"、"-"侧相连。待测量装置一次元件固定后,将测量装置一次元件的引压管路分别与差压变送器的侧引出管对接即可。
      ―次风机出口流量装置应安装在一次风机出口的水平管道上(2套/炉),测风装置的迎风面为V侧,背风面为"-"侧。分别与差压变送器的"+"、"-"侧相连。待测量装置一次元件固定后,将测量装置一次接即可。
      1.2.4均布式风量测量装置的标定试验前,所有新的风量测量装置必须安装完毕,引压管路严密性试验合格;所有风量测量装置的数学模型应建立完毕,并检验准确;引风机、送风机、一次风机试转正常备启动条件;用于调节风量的所有调节挡板调节灵活,开度指示正确;与试验相关的所有检修工作必须结束,标定孔开设完毕;标定孔处应搭设脚手架,并有足够的照明。
      1.2.4.2热二次总风流量系数的标定启动引风机、送风机,维持炉膛负压-20~-50Pa,调节二次风总风压,维持单侧热二次总风为350t/h左右,利用标准毕托管对热二次总风量进行等截面实测,同时记录DCS系统中各风量的显示值。
      1.2.4.3次风机出口流量系数的标定启动引风机、送风机,维持炉膛负压-20~-50Pa,调节二次风总科技专论我们看到主调节器为氧量控制,副调节器为风量控制,主调节器的输入(sp)为主蒸汽流量对应的氧量,F(X1)函数关系如下表所示:主汽流量(吨)6007008009001000110012001250氧量定值(%)4.54.5443.532.52.5F(X2)为氧量修正系数的输出,它是在负荷对应的氧量和总煤量对应的氧量选大的基础上进行修正,当机组负荷变化时,为保证机组安全经济运行,保证锅炉四爪炉排片控制最佳的燃烧含氧量,氧量主控的定值发生变化,此时氧量主控制器SP随负荷变化而变化,氧量主控输出随之变化并将变F(X3)负荷对应的氧量,它的函数关系为:F(X5)为总煤量对应的风量,它的函数关系为:风压,维持一次风机出口流量为150t/h左右,利用标准毕托管对一次风机出口流量进行等截面实测,同时记录DCS系统中各风量的显示值。
      1.3锅炉四爪炉排片氧量测量装置的安装在这里我们分别在空预器的出口和入口甲乙侧分别安装两合共八合氧化锆氧量变送器,可以对空气预热器出入口氧量做到精确的测量,同时监测空气预热器出入口氧量有利于控制系统实现对锅炉四爪炉排片氧量的超前调节,同时也有利于避免由于空预器后侧加装脱硝装置导致氧量控制的难度。
      锅炉四爪炉排片的总风量就是锅炉四爪炉排片的一次风量和二次风量的总和,也就是一次风机和送风机出力的总和,在这里我们注意到是锅炉四爪炉排片安装的所有风量测点都用于总风量的计算,我们再来看锅炉四爪炉排片共安装8套均布式风量测量装置分别实现对1次风机,2次风机,1送风机,2送风机和四个低氮燃烧器引出风量。那么那些风量要计算在总风量里面,那些风量不能计算在总风量里面昵在这里我们首先要分析热工取样的安装位置,我们看到8个取样都安装在风机出口风道上,问题就是我们要把那些风量测量值累加在一块求取总风量昵,由于2角和3角低氮引出风量安装在送风机出口母管风量测量装置之前,而1角和4角低氮燃烧器引出风量安装在送风机出口母管风量测量装置之后,低氮燃烧器引出风量是进入炉膛参与燃烧的风量,必须计算到锅炉四爪炉排片的总风量里面去。这样由于取样位置不同我们的风量计算方式也不尽相同。在这里我们的计算公式为:G5:2角低氮燃烧器引出风量G6:3角低氮燃烧器引出风量氧量平均值为空预器入口四个氧化锆测量氧量的平均值送风控制系统通过调节送风机动叶位置,控制送风量,送风控制系统原理图如所示:控制系统分为风量主控和氧量主控,其中风量主控主要作用是系统快速响应由于机组负荷调整和燃料量变化相适应的风量变化,系统起到粗调的作用,系统可以快速响应机组所需的风量。氧量控制主要是起到细调的作用,当风量主控制器根据机组负荷变化调整好风量定值后根据锅炉四爪炉排片氧量再次调整入炉的风量从而达到对锅炉四爪炉排片风量和氧量的精确控制。
      下面我们就解读一下整个控制系统。
      带氧量校正的风量控制系统原理图主蒸汽流量测量值FOCI)负荷对应的氧量PV空预器入口氧量平均值为保证锅炉四爪炉排片富氧燃烧,我们为预防煤质变化产生的耗氧量的变化,在这里做了一个负荷对应的氧量和燃料对应的氧量的大选,以保证机组安全运行,用负荷对应的氧量去控制一个锅炉四爪炉排片安全氧量的限制从而达到安全运行的目的。
      F(X4)为负荷对应的氧量和燃料量对应的氧量的大选作为风量主控的输入实现对机组风量的调节。
      3、控制系统整定由于整个控制系统是一套串级PID控制,系统有时随动无自平衡系统,同时送风机若采用轴流风机亦可能存在时速等设备异常的可能,所以控制系统的整定一定要在安全的基础上进行整定整定步骤:首先将氧量控制置为手动,风量控制投入自动,对风量主控制器进行阶跃扰动试验求取合适的PID控制参数。
     
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