翻新时间:2022-11-04
DCS系统在大型生物质循环流化床机组中的应用研究
摘 要:近年来,DCS系统在循环流化床机组中的应用日益频繁,文章以湛江生物质发电厂DCS系统应用情况为例进行分析研究,总结该厂DCS系统特点并针对该厂DCS系统实际运行中存在的问题,提出优化控制方案,以期为国内大型生物质循环流化床机组DCS控制技术的应用提供参考。
关键词:DCS系统;生物质;循环流化床;应用研究
目前,国产DCS系统价格比较低廉,而且其在设备生产上具有一定的优势,随着软件技术的不断升级,先进技术、组态学习以及技术支持上得到用户的肯定。国内的DCS系统生产厂家设计的系统相对开放,管控一体化以及现场总线监控等都达到相当高的水平,已广泛运用于生物质电厂,而其控制技术也在逐步完善。
1 湛江生物质电厂概况
由于燃料的收集、加工、装卸、运输等环节需要大量农村剩余劳动力,使公司成为工业直接反哺农业、带动农村就业、增加农民收入、投身社会主义新农村建设的现代新型企业的典型。
2 湛江生物质电厂DCS系统特点
①该电厂2×50 MW机组分散控制系统采用北京国电智深控制技术有限公司生产的EDPF-NT分散控制系统,系统设计中融合网络、计算机、数据库以及自动化控制技术。具有良好的硬件兼容性及良好的软件扩展性。
②以网络通信技术作为基础,采用面向对象设计单元,以功能自治为基本原则,将其划分为工程师站、过程控制站、历史数据记录站、接口工作站以及操作员站。
③整个网络按照节点组成将其分为很多独立的域,通过域管理技术实现日常管理,实现各个域管理的时候,通信不会产生干扰和影响。
④利用独立小系统完成化水、除灰、生活污水处理等工作,并且还加入DCS系统的监视功能,减少常规监控设备,从而有效提升发电机组的监控水平。
⑤DEH系统与DCS系统采用完成相同的支撑软件、人机界面以及基本硬件结构,实现与DCS系统一体化、开放式的DEH系统。
⑥DCS范围内的设备工作电源设计有分区域(12个)采用独立的电源切换装置,通过电源切换装置提高DCS设备电源可靠性。
3 湛江生物质电厂DCS系统的运行情况
3.1 运行中存在的问题
3.1.1 燃烧及给料问题
该电厂由于其燃料的特殊性,在发电的过程中往往存在着燃料湿度变化不稳定的情况,所以不能按负荷计算出应该投入的燃料量的常规控制方法,而应通过对风量的计算调节给料量,并且对风速等进行精心调控,使得燃料充分燃烧,这在本质上改变常规燃煤电厂的控制方式。此外,湛江生物质电厂由于燃料运输、切割、储运等工艺存在着很大问题,不够集成化,这些问题在上料系统工作时易导致皮带周围空气粉尘浓度过高,存在较大的安全隐患。同时,上料系统还容易出现堵塞,不能确保锅炉的连续安全稳定运行。
FSSS系统使锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启(投)、停(切),并能在危机工况下迅速切断进入锅炉炉膛的全部燃料(包括点火燃料),防止爆燃、爆炸等破坏性事故发生,以保证炉膛安全的保护和控制系统。包括炉膛安全系统和燃烧器控制系统。
3.1.3 给水系统问题
3.2 相应的解决策略
3.2.1 燃烧及给料问题解决策略
3.2.2 FSSS改善策略
3.2.3 给水系统问题解决策略
针对备用给泵的使用问题,应该做好相应的电泵控制逻辑设计,在控制备用泵的时候选择合理的控制指令。默认C备用给泵作为A给泵的备用泵,且备用泵勺管指令跟踪A电泵的勺管指令;当B给泵跳泵后,备用泵勺管指令跟踪B给泵的勺管指令。
该电厂作为世界上最大的生物质电厂,目前已运行三年多时间,机组已逐步稳定运行,但除锅炉爆管等难以解决的遗留问题之外,还有部分遗留有较大完善空间的问题可以逐步去安排解决。
遗留下来的主要问题有两方面:
①给水母管制问题。该电厂两台机组在设计中可以实现给水母管运行方式,在机组给水母管制运行时,给水泵用勺管来控制给水母管压力,用给水副路调门来控制汽包水位。逻辑里控制功能已经完善,但是两台机组一直未进行给水母管制运行,所以给水压力自动一直未能投入。
②协调问题。由于生物质燃料的特性,导致锅炉燃烧不稳定,造成锅炉主控和汽机主控未能投入自动。
针对以上存在的问题,能否解决在燃烧不稳定的情况下将锅炉主控、汽机主控以及协调投上,对热控专业而言是个技术性的挑战,但可以根据DCS历史曲线的分析,针对不同的燃烧工况进行控制参数的整定试验,并利用每年的技改机会逐步改进。
5 DCS系统在大容量生物质循环流化床机组应用的 展望
近年来,随着低碳经济的发展不断提高节能减排的要求,并且国内外对生物质能的开发利用力度不断加大,我国政府也把生物质能的综合利用提到新能源开发的重要位置,加大对生物质能开发的政策支持力度。而循环流化床机组在生物质电厂的应用日益成为主流,特别是大容量生物质电厂的建设也将成为趋势。
DCS系统在工业控制发展中,由于计算机的加入使得控制技术发生很大的变化。DCS系统具有自主性、友好性、协调性、可靠性等特点,国内多将其应用于石化、炼油、发电以及化纤等生产制造中,而其在大型生物质电厂的应用也将成为必然。
6 结 语
DCS系统在湛江生物质电厂的应用,极大程度地提升整个清洁能源领域电力生产的效率以及安全性,因此本文针对该厂DCS系统的特点以及存在的问题进行分析并提出改善策略,期望与同行进行交流与研究,实现共同进步。
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