BCS技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電鍋爐上的應(yīng)用

垃圾焚燒鍋爐應(yīng)用前景

如今，中國的垃圾產(chǎn)量世界第一。資料顯示，歷年來堆積的垃圾已經(jīng)超過60億噸，侵占了300多萬畝的土地并對周邊產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染甚至災(zāi)難，全國600多座城市有三分之二被垃圾包圍。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)每年城市垃圾產(chǎn)生量在1.8億噸左右，90%為填埋，只有7%為焚燒，其余為堆肥等處理方式。

在全國1636個縣城里，每年的垃圾產(chǎn)生量在5000萬噸左右。在全國650多座城市當中，325個城市還沒有建設(shè)生活垃圾處理設(shè)施。大量的垃圾只是做簡單的堆放，在城市里產(chǎn)生了大量的異味以及一氧化碳等，嚴重污染了水體、大氣、土壤。2015和2020年中國城市垃圾年產(chǎn)量將達1.79億噸和2.1億噸。在中國人多地少、能源緊缺，城市化進程快速發(fā)展的現(xiàn)實情況下，如果全國垃圾完全焚燒利用，每年可節(jié)約3600多萬噸煤，將大大減少煤炭開采潛在的安全事故，減少9400多萬噸二氧化碳排放，既可抑制全球氣候變暖，又為中國節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟建設(shè)做貢獻。垃圾焚燒發(fā)電，是符合國情最明智的選擇。

國內(nèi)CFB垃圾焚燒爐的控制現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的CFB垃圾焚燒爐的運行操作大多是依靠操作人員手動控制，因為國內(nèi)未經(jīng)分類篩選的垃圾存在著熱值低且變化大(熱值范圍大約1000~1300大卡)、水分變化大(15%~50%)、成分復(fù)雜，除廚房垃圾外，還有建筑垃圾、玻璃、金屬、陶瓷、塑料等等，斷料、堵料比較頻繁的問題勢必造成焚燒爐的工藝參數(shù)波動大、運行不穩(wěn)定，同時增加了有害氣體的排放可能性，也減小了垃圾處理能力，操作人員的勞動強度非常大。

BCS技術(shù)改造內(nèi)容

以和隆優(yōu)化公司實施的漢口綠能垃圾發(fā)電為例。

1、實現(xiàn)自動控制。在現(xiàn)有條件下將CFB垃圾焚燒爐投入自動運行，保證鍋爐運行參數(shù)的穩(wěn)定性，根據(jù)設(shè)定負荷及時調(diào)整各個執(zhí)行設(shè)備，及時克服垃圾品質(zhì)、負荷調(diào)整等工況的變化，將操作人員從繁重的操作中解放出來。

采用軟測量技術(shù)利用現(xiàn)有的電機電流、變頻輸出、反饋等參數(shù)構(gòu)建風(fēng)量、煤量、給料量等參數(shù);利用和隆優(yōu)化專家算法根據(jù)床溫、負荷、氧量等參數(shù)的變化以及變化趨勢及時進行各個回路的調(diào)整;利用故障診斷和自愈控制技術(shù)，結(jié)合安全控制與報警功能使鍋爐時刻運行在一個相對安全的區(qū)間，并能夠?qū)⒉糠职l(fā)生或即將發(fā)生的故障自動處理。

2、實現(xiàn)優(yōu)化控制。在鍋爐實現(xiàn)自動運行的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)化控制，利用自尋優(yōu)技術(shù)在保證鍋爐負荷穩(wěn)定的前提下尋找使用最少的煤量，最大量地處理垃圾，在安全穩(wěn)定運行的前提下最大量地生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電。

3、實現(xiàn)的自動控制回路。汽包水位優(yōu)化控制、主汽溫度優(yōu)化控制、鍋爐負荷-給煤和給料優(yōu)化控制、一次風(fēng)優(yōu)化控制、二次風(fēng)優(yōu)化控制、爐膛負壓優(yōu)化控制、料層厚度優(yōu)化控制。

4、安全控制技術(shù)改造內(nèi)容

① 智能語音報警功能

BCS系統(tǒng)將CFB鍋爐的主要運行故障都納進了智能語音報警模型，當某種故障發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生，BCS系統(tǒng)會以不同的模仿真人聲音進行報警，直接定位到點，如“二號皮帶機給煤異常，可能發(fā)生斷煤，請進行處理!”。

如果BCS系統(tǒng)處于全面自動優(yōu)化狀態(tài)，操作人員可以只在有報警出現(xiàn)時進行干預(yù)，這就是我們所說的“準無人化操作”。

② 通訊故障自動切換功能

當BCS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的OPC通訊出現(xiàn)異常且在一定時間沒有自動恢復(fù)時，BCS系統(tǒng)會自動將控制權(quán)無擾切換到DCS側(cè)并報警。

③ 部分儀表故障的自動處理

主要有三種情形：一是測量儀表不準確，BCS系統(tǒng)會根據(jù)其變化趨勢實施有效的優(yōu)化操作;二是BCS系統(tǒng)可以自動剔除完全損壞的儀表，如密相層溫度，并自動消除由此帶來的突變影響或可切換至軟測量模型;三是設(shè)計了智能控制器用于對付那些特性不好的閥門或液力耦合器等。

④ 部分工藝故障的自動處理

BCS系統(tǒng)已完成了如下工藝故障的自動處理模型：一是斷煤/斷料自動處理模型，二是左右兩側(cè)床溫或氧含量不平衡處理模型。

⑤運行統(tǒng)計技術(shù)改造方案

主要針對每一個班的主要運行參數(shù)以及噸汽煤耗、運行穩(wěn)定性等關(guān)鍵運行參數(shù)進行統(tǒng)計顯示，同時還對本班的各個回路的自控率及總自控率、操作質(zhì)量等進行統(tǒng)計，可以直觀地顯示本班、上班及本月的統(tǒng)計結(jié)果，讓運行人員能夠了解上班及以前的操作水平，為其運行提供參考。

實現(xiàn)的效果

1、實現(xiàn)長期可靠的全自動優(yōu)化運行，長期自控率大于90%，徹底解決工人的勞動強度大和生產(chǎn)安全性差的問題。

2、實現(xiàn)燃料垃圾、燃煤和風(fēng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，通過合理的控制點尋優(yōu)，讓鍋爐處于最佳的運行工況之下，提高垃圾處理能力及鍋爐生產(chǎn)能力。

3、主要控制點實現(xiàn)如下目標：

汽包水位控制精度：R±5%

主汽溫度控制精度：R±5℃

鍋爐主汽壓力控制精度：R±0.2 MPa(母管中鍋爐都投入BCS)

床溫：R±15℃

料層差壓：R±0.3KPa

爐膛負壓控制精度：R±30Pa

氧含量控制精度：R±2%