＃2機(jī)組480噸cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化可研報(bào)告

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1、中國華電集團(tuán)公司技改項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng)目名稱：內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電公司＃2機(jī)組480噸CFB鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化的應(yīng)用申請(qǐng)單位：內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司起止時(shí)間：2007年3月至2007年5月項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：祝學(xué)存通信地址：內(nèi)蒙古烏海市烏達(dá)區(qū)光明大街1號(hào)內(nèi)蒙華電烏達(dá)熱電有限公司郵政編碼：016040聯(lián)系電話：0473—3558652傳真：0473—3558677申請(qǐng)日期：2007年5月16目的和意義與環(huán)境是關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的兩大問題。我國是世界上最主要的產(chǎn)煤和用煤大國，目前一次能源消耗中煤炭占76%，主要用于直接燃燒，且各地所產(chǎn)的煤的質(zhì)量

2、差異很大。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國每年排入大氣中的SO2和COX分別有87%和67%來自煤的直接燃燒，因此采用潔煤發(fā)電技術(shù)，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)電力工業(yè)的必然要求。循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是主要的清潔燃煤設(shè)備,是國家重點(diǎn)發(fā)展和大力推廣的環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目。經(jīng)過863等科技計(jì)劃支持，目前國產(chǎn)CFB鍋爐已形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)，2004年僅460噸的大型CFB鍋爐的訂貨量就近百臺(tái)。但由于CFB鍋爐燃燒過程是一個(gè)具有非線性、大滯后、多耦合特性的復(fù)雜過程，加上國內(nèi)各廠用煤來源及用煤品質(zhì)多變，使CFB鍋爐燃燒過程的自動(dòng)控制成為難點(diǎn)。目前國內(nèi)已有近千臺(tái)CFB鍋爐投入商業(yè)

3、運(yùn)行，但燃燒過程自控系統(tǒng)的投用率幾乎為零，這不僅增加了操作難度，也使多數(shù)工業(yè)CFB鍋爐系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。多年來，國內(nèi)包括清華大學(xué)、浙江大學(xué)等均開展了CFB鍋爐燃燒控制方面的研究，但在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施效果并不理想。由于自動(dòng)控制系統(tǒng)無法投運(yùn)，進(jìn)一步的優(yōu)化燃燒和協(xié)調(diào)控制當(dāng)然更無從談起。但如今能源緊張，煤價(jià)飛漲，如何改善CFB鍋爐的燃燒過程，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)真正的清潔燃燒，無疑是一件意義重大、十分迫切的工作。廈門廈大海通自控有限公司開發(fā)的“循環(huán)流化床鍋爐燃燒先進(jìn)控制系統(tǒng)”(2005年獲國家專利)已在河南新鄉(xiāng)電廠、河南開封電廠、河南豫聯(lián)電廠等13

4、.5萬機(jī)組上成功地實(shí)現(xiàn)了CFB鍋爐燃燒過程的自動(dòng)控制，并列入國家2005年度重點(diǎn)新產(chǎn)品推廣計(jì)劃中；該系統(tǒng)采用獨(dú)創(chuàng)的IFAP(無辨識(shí)自適應(yīng)預(yù)估)控制技術(shù)，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程在無現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的情況下的長時(shí)間的穩(wěn)定的閉環(huán)控制，為國內(nèi)首創(chuàng)，并達(dá)到國際先進(jìn)水平。內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電公司2*480噸CFB鍋爐自投產(chǎn)以來，積累大量運(yùn)行、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，但因?yàn)樯鲜鯟FB鍋爐控制難點(diǎn)，至今無法實(shí)現(xiàn)燃燒自動(dòng)化，為了更好的滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組負(fù)荷調(diào)度要求的需要，改善自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，滿足機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的需要，決定采用廈門大學(xué)專利產(chǎn)品“循環(huán)流化床鍋爐燃燒先進(jìn)控制

5、系統(tǒng)”，通過對(duì)本廠2*480噸CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)及機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和深化清潔燃燒效果，提高循環(huán)流化床機(jī)組運(yùn)行水平，提高機(jī)組自動(dòng)化水平。一、國內(nèi)外研究水平綜述1、控制技術(shù)發(fā)展概述16工業(yè)先進(jìn)控制技術(shù)(APC)是近年來迅速發(fā)展的高新技術(shù)。自20世紀(jì)80年代起，以模型預(yù)測(cè)控制為主的APC技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家的流程工業(yè)得到較為廣泛的應(yīng)用，主要用以解決復(fù)雜流程工業(yè)過程存在的多變量耦合、大滯后、時(shí)變等由傳統(tǒng)的PID控制無法解決的控制問題。采用先進(jìn)控制，可以改進(jìn)控制效果，增加過程的平穩(wěn)性，提高控制精度。在先進(jìn)控制基礎(chǔ)上發(fā)展的工業(yè)過程的在線優(yōu)

6、化技術(shù)，包括軟儀表、故障診斷等技術(shù)，可有效的改進(jìn)工業(yè)過程的操作水平，提高經(jīng)濟(jì)效益。2、國內(nèi)外研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)從80年代開始，美、英、加、法等國專門從事控制與優(yōu)化的軟件公司紛紛推出自己的先進(jìn)控制工程化軟件包，如第一代的DMC，第二代的QDMC，第三代的PFC和RMPCT等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國外有18家公司銷售120多種先進(jìn)控制軟件。這些軟件包的特點(diǎn)是圍繞某一類型的先進(jìn)控制算法（如模型預(yù)測(cè)控制算法）做工程化設(shè)計(jì)，方便先進(jìn)控制器的實(shí)施，同時(shí)提供二次開發(fā)編程的軟件接口，可通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)在線的優(yōu)化、軟儀表和故障診斷。3、國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)或者

7、公司對(duì)本項(xiàng)目的研究情況從目前CFB鍋爐燃燒控制來說，DCS自帶的常規(guī)的控制系統(tǒng)由于無法克服CFB過程大滯后和煤質(zhì)變化的影響，基本上無法運(yùn)行。先進(jìn)控制系統(tǒng)的研究，除我們開發(fā)的系統(tǒng)外，以浙江大學(xué)俞海斌[13]等人提出的模糊控制和清華大學(xué)的預(yù)測(cè)控制研究最具代表性。但后者尚未在工業(yè)裝置實(shí)施，前者雖已實(shí)施，但效果并不理想。經(jīng)我們委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的文獻(xiàn)調(diào)查，國外關(guān)于這方面的研究報(bào)道極少，這是可以理解的，因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家的能源結(jié)構(gòu)是以石油為主，燃煤控制研究不為重點(diǎn)。但有關(guān)CFB建模和優(yōu)化的研究確是熱點(diǎn)，Weiss和Fett首次建立了將碳酸氫鈉熱分解的循環(huán)

8、流化床動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。隨后，國內(nèi)外學(xué)者的一系列工作初步建立了CFB動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的研究體系。多數(shù)模型考慮了相關(guān)的氣-氣或氣-固化學(xué)反應(yīng)，少數(shù)模型還包括了CFB鍋爐的汽水系統(tǒng),并在整體模型的綜合方面進(jìn)行了研究。但