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大型循环流化床锅炉燃烧控制优化节能技术研究与应用

完成单位:兖煤菏泽能化有限公司赵楼综合利用电厂

登记编号:ZSCX-D4-J-2-87      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

1.立项背景:

本项目属于自动化技术领域,针对山东华聚能源股份有限公司赵楼综合利用电厂300MWCFB锅炉现场的实际情况,研发一种掺烧煤泥的大型循环流化床锅炉燃烧优化控制系统。赵楼综合利用电厂由于煤泥量为容积计算,入炉煤泥掺烧量无法精确计量,煤泥量变化时,直至反映到主蒸汽压力的变化,给煤机煤量调节才调整,给煤量变化跟踪调整滞后,结果主汽压力、温度波动较大,锅炉负荷跟随调节特性扰动偏差加大,燃烧不稳定,环保参数波动加大,调整困难,容易出现环保超标,影响锅炉运行的稳定性和经济性。由于掺烧煤泥影响,需要人工手动调整二次风及总风量的偏置来保证氧量相对稳定,调整过程难以保持最佳风煤配比,影响经济燃烧,且风煤配比跟锅炉效率息息相关。

2.项目内涵和主要做法:

该项目结合机组实际,研发锅炉燃烧控制优化技术,提高燃烧控制精度,达到锅炉燃烧自动化寻优,根据当前锅炉燃烧控制存在的问题,结合人为调整因素,优化燃烧控制是当前提高燃烧效率的必要选择,在不改变原艾默生控制系统的前提下,制定附加燃烧优化控制技术方案,将锅炉运行参数进行寻优分析和设计工况对比,自动记忆运行数据并数值计算循渐寻优,将寻优结果固化到控制模块中去,和现有的DCS控制系统进行通讯,发出控制调节指令,执行最优调节,达到锅炉安全、高效、稳定燃烧的目的。

本项目采用先进的燃烧优化技术,结合电厂锅炉运行历史数据库经验数据和实际运行操作情况,研究大型循环流化床锅炉燃烧优化技术,系统平台采用图形化的界面设计,主要进行汽水系统控制、风烟系统控制、负荷系统控制、环保系统控制、报警系统、自愈控制系统等技术研发,优化设置煤泥量软测量模型、汽包水位控制回路、主汽温度控制回路、炉膛压力相关控制回路、风量控制回路、风压控制回路、负荷控制回路、冷渣机控制回路、脱硫脱硝控制回路相关控制参数,使得锅炉在设计的热效率下运行并降低煤耗。

3.项目研究的主要创新点:

研发煤泥软测量方法,实现煤泥的在线计量。

研发锅炉汽水系统优化软件:解决现场负荷波动时水位控制、主汽温度、主汽压力波动偏大的问题。

研发一种基于煤泥掺烧的CFB机组燃烧优化的自动寻优控制方法:主要寻优目标氧量控制点、风煤配比、料层厚度,降低锅炉煤耗,实现经济运行。

研发环保岛自动控制软件:实现炉内、炉外脱硫脱硝一体化协同优化控制。

研发一种锅炉故障诊断及预警软件:包含锅炉运行参数越限、辅机故障诊断等语音预警系统,提高锅炉运行的安全性。

4.项目应用效果:

应用效果:本项目应用于山东华聚能源股份有限公司赵楼综合利用电厂后,锅炉燃烧寻找合理的风煤比,使得锅炉热效率最优,降低煤耗,有效弥补原有控制系统不足和减轻工人劳动强度,实现锅炉安全稳定控制和经济燃烧。锅炉实现长期可靠的全自动优化运行,长期自控率大于90%,降低工人劳动强度;实现先进的煤量、煤泥量及风量的多维优化,降低发电标煤耗3.13g/kwh。

本项目的报警、预警功能实现锅炉了运行参数越限、热工信号异常报警、汽水泄漏故障报警、辅机故障诊断等语音预警系统,提高了锅炉运行的安全性,赵楼综合利用电厂2018年未发生一次非计划停机和减负荷等事故。

5.推广应用前景:

目前国内投产大型(135-350MW)CFB的机组已超过400台,其中100-200MW约300台,300MW以上超过100台,其中350MW超临界CFB机组全国已投运12台。该大型循环流化床锅炉燃烧优化控制技术,如在全国推广应用,每年可节约大量的标煤消耗,提高企业的节能效益和经济效益。同时,在同等发电负荷条件下,因燃煤量减少,大量降低碳排放和污染物排放,社会环保效益显著。