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★史春方，軒福杰，李福軍，侯偉軍（杭州和利時自動化有限公司，浙江杭州310000）

摘要：針對循環流化床鍋爐多臺給煤機下煤量不均，或者煤種摻燒分布不均，亦或者因為爐內風量分布不均造成爐內燃燒氧量偏差大或者床溫偏差大。本文提出了一種連續修正給煤量的控制方法，以解決現有的燃燒參數異常時需手動調節修正給煤指令，造成運行人員勞動強度大的問題。本方法已通過了實際項目的應用驗證。

關鍵詞：循環流化床；床溫；氧量；給煤修正；自動控制

1 引言

鍋爐的燃煤熱值是不固定的，并且循環流化床鍋爐多臺給煤機下煤量也可能不均，或者煤種摻燒后在煤倉分布不均，亦或者爐內風量分布也可能不均，這些會造成爐內燃燒氧含量偏差大，或者床溫偏差大，也可能造成爐內局部燃燒不完全或者造成爐內熱效率不均，還可能影響鍋爐的脫硫效率及氮氧化物的產生，甚至影響鍋爐的安全穩定運行。

燃料目標是調節燃料輸入與鍋爐出口蒸發量輸出的平衡，燃料輸入（給煤量）當鍋爐出口蒸發量需求不變時，燃料輸入（給煤量）基本保持不變，但是在燃燒過程中，可能不同給煤機下煤量，或者爐內風量分布不均等原因，造成床溫氧量偏差大。現有大多數鍋爐都是運行人員通過手動調節修正給煤機指令來平衡調節，造成運行人員勞動強度大，并且存在隨意性，后續可能因調整不合理造成更大偏差。

本文提供一種方法，可以根據燃燒參數氧量或者床溫的監測，根據分布排列位置，根據監測數據的偏差，連續修正給煤指令，替換人工修正，并且可以連續實時地修正，減輕人員的勞動強度，也規避調整不及時的問題。

2 給煤量指令修正控制方案

2.1 給煤量指令修正控制方案的思路與設計

本文提供了一種方法，既可以根據鍋爐氧量的偏差修正給煤量，也可以根據床溫的偏差修正給煤量，氧量和床溫區別是對給煤量的修正作用方向不同，根據實際的選擇。

為實現上述方法，設計思路如下：

（1）以氧量為例，鍋爐在省煤器位置一般都會安裝有左右側氧量監測儀表，可以反映爐膛內燃燒的變化。那么通過左右側氧量的位置區分，那么我們首先確定左右側氧量分別為第一、第二爐內燃燒特性監測點PV1、PV2。

（2）鍋爐的入爐給煤通過給煤機頻率進行調整，那么我們對應地把給煤機分為第一、第二給煤機組。每組內包含一個或者多個給煤機，根據現場的給煤機數量進行區分。當給煤機自動控制時，讀取各給煤機的自動狀態Rmi，輸入到控制模塊單元內。

（3）根據給煤機組位置選擇對應的燃燒特性監測點：即調整第一給煤機組時，對應的燃燒特性監測點變化的就為對應的第一爐內燃燒特性監測點。

（4）如果調整第一給煤機組，如果左側氧量變化，那么左側氧量即為第一給煤機組對應的爐內燃燒特

性監測點。右側氧量即為第二給煤機組對應的爐內燃燒特性監測點。

（5）當給煤機數量為單數時，中間的給煤機可以不參與分組，也可以根據實際影響參與分組設計。當燃燒監測點為多個時，根據位置設計，先單側進行信號處理后再參與邏輯計算。

（6）根據現場給煤機歷史操作特性，在權重計算模塊中選擇組內設備的指令修正方式：均分、等比例等，并且我們需要根據設備對監測點。給煤量修正方法框圖如圖1所示。

2.2 給煤量指令修正控制方案的邏輯實現

本文的方法已經基于和利時MACSV6系統進行封裝，封裝為專有的控制器計算塊，根據之前設計的檢測點和給煤機的狀態參數計算出單臺給煤機的修正指令。本文采集的是以4臺給煤機為例。鍋爐氧量和床溫均參與修正，兩種狀態參數均可以通過控制器計算塊實現，只需要控制器計算塊中調整參數設置。單臺修正指令計算出來后，與設備的實際指令相加，偏差修正實際指令。

對鍋爐內第一給煤機組對應的第一爐內燃燒特性檢測點的第一爐內燃燒特性指標、鍋爐內第二給煤機組對應的第二爐內燃燒特性檢測點的第二爐內燃燒特性指標進行檢測；當第一爐內燃燒特性檢測點和第二爐內燃燒特性檢測點的個數分別為多個時，燃燒特性檢測點先進行處理，可以為多點的平均值，也可以大選或者小選。

當第一爐內燃燒特性指標和第二爐內燃燒特性指標的指標偏差值大于等于預設指標偏差值且持續預設時間時，啟動修正模塊，根據預設的給煤機單次修正量Y、第一給煤機組和第二給煤機組參與調整的給煤機數量修正各給煤機指令，以均分為例：

根據公式：

計算第i給煤機組的單臺給煤機指令修正量Zi，Ni為第i給煤機組參與調整的給煤機數量。

當第一爐內燃燒特性指標和第二爐內燃燒特性指標均為爐內床溫時：當第一爐內燃燒特性指標小于第二爐內燃燒特性指標且持續預設時間時，控制第一給煤機組的各個給煤機分別上調第一給煤機組的單臺給煤機指令修正量、第二給煤機組的各個給煤機分別下調第二給煤機組的單臺給煤機指令修正量；當第一爐內燃燒特性指標大于第二爐內燃燒特性指標且持續預設時間時，控制第一給煤機組的各個給煤機分別下調第一給煤機組的單臺給煤機指令修正量、第二給煤機組的各個給煤機分別上調第二給煤機組的單臺給煤機指令修正量。單臺給煤修正指令計算出后，與給煤機總指令相加后得到最終指令。氧量修正模塊如圖2所示，1#2#給煤機指令如圖3所示。

圖2 氧量修正模塊

圖3 1#2#給煤機指令

當第一爐內燃燒特性指標和第二爐內燃燒特性指標均為爐內氧含量時：當第一爐內燃燒特性指標小于第二爐內燃燒特性指標且持續預設時間時，控制第一給煤機組的各個給煤機分別下調第一給煤機組的單臺給煤機指令修正量、第二給煤機組的各個給煤機分別上調第二給煤機組的單臺給煤機指令修正量；當第一爐內燃燒特性指標大于第二爐內燃燒特性且持續預設時間時，控制第一給煤機組的各個給煤機分別上調第一給煤機組的單臺給煤機指令修正量、第二給煤機組的各個給煤機分別下調第二給煤機組的單臺給煤機指令修正量。單臺給煤修正指令計算出后，與給煤機總指令相加后得到最終指令。床溫修正模塊如圖4所示，3#4#給煤機指令如圖5所示。

圖4 床溫修正模塊

圖5 3#4#給煤機指令

在第一次修正后，繼續判斷第一爐內燃燒特性指標和第二爐內燃燒特性指標的指標偏差值是否大于等于預設指標偏差值，若是，則繼續通過給煤機單次修正量Y進行單次修正，直至第一爐內燃燒特性指標和第二爐內燃燒特性指標的指標偏差值小于預設指標偏差值，以進行連續修正。對第一給煤機組、第二給煤機組參與作業的給煤機數量進行給煤指令修正時，可通過均分或等差的方式進行設置。

3 給煤量指令修正控制方案的現場應用

本方法在山東某熱電廠2×220t/h循環流化床中得到應用，現場4臺給煤機，2個氧量測量點。當氧量偏差超過0.25且持續時間超過2分鐘時，氧量對煤量修正模塊啟動，自動計算出單臺給煤機修正指令，之后修正單臺給煤機指令。如圖6所示，當氧量存在偏差時，可以多次連續修正，在一個小時之內，氧量修正模塊啟動四次，對給煤指令進行修正。

圖6 現場應用效果圖（氧量）

通過現場應用，我們可以得出以下對比：

（1）現場手動控制給煤的現場，需要運行人員時刻監盤，當出現監測點偏差時需要人員去手動修正，并且修正幅度隨意，造成人員勞動強度大，并且存在修正不及時或者修正過調、欠調情況；

（2）對于原有自動控制的給煤現場，一旦監測點偏差，需要運行人員解除自動手動修正或者通過人工偏置修正，整個過程也需要人工干預，也存在修正不及時或者修正過調、欠調情況；

（3）本方法可以解決以上手動及原有自動面臨的問題，本方法可以自動、及時、連續的修正給煤機指令，并且可以根據分組情況選擇等比例分配、均值分配等幅值修正方法。對于鍋爐連續穩定運行作用性更高，并且減輕運行人員操作勞動強度，在整個調整過程免干預。

4 結束語

本方法對爐內燃燒特性指標實時監測，當出現偏差時自動修正各給煤機給煤量，進行實時連續修正，降低運行人員勞動強度，增加鍋爐內燃燒穩定性。最終對于鍋爐的穩定燃燒起到重要作用，并且得到了用戶的認可。本方法適用范圍廣，不僅適用于氧量對煤量修正回路，也適用于床溫對煤量修正回路，還可以擴展到其他工藝多設備控制影響工藝點對稱布置的工藝現場，當對稱工藝點出現偏差時，可以使用本方法修正設備組內多設備的指令，達到對稱工藝點平衡的目的。

作者簡介：

史春方 （1986-），男，吉林長春人，學士，中級工程師，現就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業過程自動化、燃燒優化。

軒福杰 （1986-），男，山東菏澤人，學士，中級工程師，現就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業過程自動化、燃燒優化。

李福軍 （1982-），男，浙江杭州人，學士，中級工程師，現就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業過程自動化、燃燒優化。

侯偉軍 （1981-），男，河北石家莊人，碩士，中級工程師，現就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業過程自動化、燃燒優化。

摘自《自動化博覽》2022年10月刊