T/CI 063-2022 锅炉燃烧优化先进控制系统

内容简介

本文件规定了锅炉燃烧优化先进控制系统的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存
本文件适用于电力、供汽、供暖行业以燃煤锅炉为主体的锅炉燃烧优化先进控制系统（以下简称AICOSYS）
其他类型（行业）的锅炉燃烧优化先进控制系统的设计、开发亦可做参考
燃煤锅炉coalfiredboiler燃料为燃煤的锅炉，经过燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水或其它有机热载体加热到一定温度（或压力）的热能动力设备。　燃烧系统combustionsystem组织燃料和空气在锅炉炉膛内燃烧，并将生成的燃烧产物排出所需的设备和相应的燃料（煤、煤粉、空气等）、风烟管道的组合。燃烧系统通常包括燃料制备系统、燃烧器、空气系统及烟气系统等。　炉膛furnace燃料及空气发生连续燃烧反应直至燃尽，并产生辐射传热过程的有限空间，是锅炉本体的一部分。现代电站锅炉炉膛形状多呈高大的长方体，由蒸发受热面管子（部分可能是过热器或再热器管子）组成的气密性炉壁构成，亦称燃烧室。　烟道gasduct，flueduct烟气流动的通道（包括其中布置有受热面的）。　飞灰flyash燃料在锅炉炉膛内燃烧产生的灰渣中随烟气一起从炉膛上部烟窗逸出的灰粒。　风烟系统airandfluegassystem锅炉燃烧系统中将空气加压、加热后送往燃料制备设备和燃烧器的空气流程通道，将燃烧产物从炉膛及烟道中抽出的烟气通道，直接或经净化后排至烟囱（或部分返回燃烧系统）的烟气流程通道和相关设备所组成的系统。　一次风primaryair首先参加燃料燃烧的那部分空气，具体指煤粉燃烧时携带煤粉经由主燃烧器送入炉膛的空气。　二次风secondaryair随一次风后参加燃料燃烧的那部分空气。燃料燃烧时进入炉膛的总空气量中扣除一次风、三次风（乏气风）和炉膛漏风以外的部分　三次风exhaustair，tertiaryair热风送粉的贮仓式制粉系统中通过专用喷口送入炉膛的乏气；通过布置在拱式燃烧炉膛前后墙上的喷口送入炉膛的分级二次风。　燃尽风overfireair（OFA）为降低NOx的生成，炉膛内采用分级送风方式而在主燃烧器上部单独送入的二次风，以使可燃物在后期进一步燃尽。　炉膛负压控制negativepressurecontrolsystemofboiler锅炉燃烧过程中在满足充足风量的情况下，维持炉膛内压力为一定值，通常在负压运行(-19.6～-49Pa)。　烟气含氧量控制oxygencontentinfluegas烟道气含氧量是衡量锅炉燃烧过程是否经济的主要指标。烟气氧含量控制通过改变空燃比将氧含量控制在最佳范围内，主要控制手段为燃料量和送风量的协调控制。　一次风压控制primaryairpressurecontrolsystem使一次风压力稳定在设定范围内的模拟量控制系统。　主汽压力控制mainsteampressurecontrol主汽压力控制指汽轮机控制系统的一种功能，即根据主汽阀前汽压与主汽压力设定值之间的偏差控制调节汽门开度，以维持主汽压力在设定值。　主汽温度控制mainsteamtemperaturecontrol主汽温控制是通过维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。它是检验锅炉运行质量的重要指标之一。　给水控制watersupplysystem控制进入锅炉的给水量，使其适应锅炉负荷需求的模拟量控制系统。在汽包锅炉中常称为汽包水位控制系统。　再热汽温控制reheatsteamtemperaturecontrol再热汽温控制是指控制保持再热器出口汽温为给定值。　锅炉效率efficiencyofboiler锅炉使用期间、蒸汽带走的热量与燃料的低热值之比，也就是锅炉的热利用率。通常采用反平衡法测量（通过测定和计算锅炉各项热量损失，以求得热效率的方法叫反平衡法），炉效计算公式为：η＝100％－q2－q3－q4－q5－q6式中η——锅炉效率q2——排烟热损失，％；　　q3——气体未完全燃烧热损失，％；　　q4——固体未完全燃烧热损失，％；　　q5——散热损失，％；　　q6——灰渣物理热损失，％。　燃烧优化combustionoptimization搜索锅炉燃烧系统的运行状态，使其满足某一目标（例如锅炉效率最大或一定的产量下NOx排放最低）。　燃烧调整试验boilercombustionadjustment（regulation）test通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整，以及对其控制方式的改变等，保证送入锅炉炉内的燃料及时、稳定、完全和连续燃烧，并在满足机组负荷需要前提下，获得最佳燃烧工况的试验。又称燃烧优化试验。　优化站optimizationstation优化站为实现锅炉燃烧优化的硬件和软件系统。　先进控制系统advancedcontrolsystem对模型要求低，在线计算方便，对过程和环境的不确定性具有适应能力的控制系统。　软测量softsensor选择一些容易测量的变量，应用计算机技术对难以测量或者暂时不能测量的变量来推断或者估计，通过构成数学关系，以软件计算来替代硬件测量的功能。　技术要求　锅炉燃烧优化先进控制系统根据使用厂家的工艺条件和设备状况进行方案设计，经双方确认后，按方案进行生产和安装，并应符合GB/T19215.1-2003中相关条款。　锅炉燃烧优化先进控制系统所使用的电缆、管路、元器件和零部件选材均符合GB4793-2007、GB/T19215.1-2003、GB50217、DL/T715、DL/T777中的相关要求进行选材。　测量与执行机构、性能试验锅炉燃烧优化先进控制系统测量与执行机构、验收、试验符合GB/T38553-2020、GB24500-2020、GB/T39777-2021、GB/T10184-2015、GB/T10180-2017、GB13271-2014、GB/T5468-1991、GB/T1921-2004中的相关要求执行。其中，自动回路中所涉及的相关测点与执行机构进行逐一排查消缺、校正、更换，确保测点与执行机构达到一定的精度，适用于自动控制，主要包括：　飞灰含碳测量装置，在线检测飞灰含碳量将有利于指导运行正确调整风煤比。　激光原位气体分析仪，针对锅炉燃烧过程中CO/O2气体的在线检测。　风粉在线测量，对制粉系统在不同工况条件下进行实时监测。　风粉均衡阀，调节分离器到多管线出口处的空气和煤粉均衡的问题，减少飞灰含碳量和NOx。通过性能试验可给出不同负荷和煤质时的最佳配风和氧量值以及锅炉效率指导，便于运行人员参考调整。　锅炉燃烧优化先进控制系统回路自动控制锅炉燃烧优化先进控制系统符合DL/T5175、DL/T5240中的相关要求，结合现场控制要求对目前的控制逻辑进行算法优化，通过增加优化站与原DCS逻辑进行切换，保证原逻辑不变，通过优化站增加先进控制算法，参考附录A的控制回路优化软件配置，针对以下回路的自动控制：　主蒸汽压力（流量）控制　烟气含氧量控制　炉膛负压　汽包水位　主汽温度　制粉系统控制　母管压力控制　喷氨控制优化　床温、床压（针对流化床锅炉）　技术效果　提高自动化水平。利用DCS系统的可扩展性实现优化站与DCS之间数据传输，通过优化站实现锅炉各个回路自动控制。　提高运行水平。通过锅炉燃烧优化调整试验，获得更为准确的操作依据与规范，为运行人员提供离线或在线指导参数。　可视化综合指标。通过锅炉效率在线计算结果、煤质分析结果等在线数据实时监测，通过指标量化运行指标考察，规范化运行管理。　智能燃烧优化。通过配风模型、锅炉效率在线模块、多目标函数以及优化算法等综合性多技术融合，实现锅炉效率和氮氧化物排放综合指标最优，并长期保持在最佳燃烧区。　技术指标　通过性能试验实现锅炉运行工艺参数及制粉系统参数优化、指导；　实现锅炉燃烧控制回路及制粉系统控制回路的自动控制；　锅炉控制系统自动投入率＞95%；　降低风机电耗5%，降低厂用电率；　降低氮氧化物排放8%；　飞灰含碳量降低0.5%～1%；　喷氨控制优化；　PID参数自整定；　实现提高锅炉效率0.3%～1%；　实现炉效在线软测量。　验收指标　锅炉效率整体提高≥0.3%　各回路控制性能指标，参见附录B　提高能源利用率，节能降耗；　提高锅炉运行自动化水平；　减轻运行人员的劳动强度；　延长设备的使用寿命，减少事故，提高安全生产率。