浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用

摘要：近年来，随着我国社会的不断发展和进步，人们对于能源的需求程度也有了显著提升，能源的过度浪费不仅会造成大量不可再生资源的枯竭，而且对环境问题也会造成一定的影响，能源过度浪费问题已经成为制约能源进一步应用的主要阻碍。在可再生能源中，生物质由于具有诸多优质特性，因此具有较好的发展前景，这是因为化石能源是由生物质发展衍变而来的，通过一系列的化合反应最终变成能源，生物质能源在我国有着极为丰富的储存，现在每年农村中的生物质量约3.25亿吨。近些年以来，生物质发电已经作为我国最大的环保项目在发电过程中加以应用，本文将对生物质发电锅炉燃烧控制系统进行详细论述。

　关键词：生物质发电;锅炉;控制系统

　　绪论：生物质发电作为现阶段我国所主要推行的项目，不仅能够有效解决秸秆等物质燃烧所带来的环境破坏问题，在减少燃烧气体排放的同时能够有效遏制温室效应的产生，而且对发电技术的进一步应用具有强有力的推动作用。目前，国能生物集团在生物质能开发利用方面卓有成效，利用生物质直燃烧方式进行生物质能发电。

1 生物质直燃发电的基本原理

　　生物质燃烧的原料就是桔梗、树皮。将桔梗、树皮送入锅炉的炉膛中燃烧。桔梗、树皮燃烧后生成的灰道，其中大的灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态遗，最后由排渣装置排入灰法沟，再由灰遗泵送到灰渣场大量的细小的灰粒则随烟气带走，经除尘器分离后也送到灰渣沟。

　　空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热，预热后的热空气，经过风道部分送入科仓作干燥以及送料粉，另部分直接引至燃烧器进入护膛。燃烧生成的高温烟气，高温烟气加热过热器中的水蒸气，形成过热蒸汽，后续烟气在引风机的作用下经过省煤器和空预热器，同时逐步将烟气的热能传给水和空气，自身变成低温烟气，经除尘器净化后在排入大气。

　　炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度，后经水冷壁加热为饱和蒸汽，再经过热器被加热为过热蒸汽，此蒸汽又称为主蒸汽。主蒸汽进入汽轮机膨胀做功，从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝結冷却成水，此凝结水称为主凝结水。主凝结水与经化学车间处理后的补给水进入除氧器的水箱，成为锅炉的给水，再经过给水泵升压后送入锅炉，使工质完成一个热力循环。循环水泵将冷却水(又称循环水)送在凝结器，这就形成循环冷却水系统。

　　经过以上流程，就完成了生物质能→蒸汽的热能→机械能→电能的转化过程。

　2 生物质直燃发电锅炉燃烧控制

　　生物质直燃发电锅炉燃烧控制系统分为燃料调节系统、送风自动调节系统、报警和联锁三大主要系统，本文将从上述三大系统入手，进行燃烧控制分析。

　　2.1 燃料调节系统

　　燃料调节系统的主要作用是为了给予锅炉足够的燃料，通过该系统的合理运行能够及时给予整个系统适当的燃料，从而为更加经济、稳定的燃烧奠定坚实基础。锅炉燃料控制系统的运行离不开能量平衡的控制，当锅炉侧压力不足以给予锅炉充分燃烧时，系统就会自己进行加料处理。当锅炉给料变频电动机螺旋输送机的M/A站处于手动状态时，那么系统会自动将其所处状态输出至各个平衡环节，该台锅炉就会实现手动控制，手动控制按钮打开后，总的反馈信号最终等于炉前给料变频电动机螺旋输送机的开度，实现自平衡无扰手/自动切换。

　　2.2 送风自动调节系统

　　送风自动调节系统的主要作用是为了给炉膛内的燃料适当的风量和氧气，该系统的正常运行一方面能够保证颅内燃料能够正常燃烧，另一方面还能够为燃烧介质提供较好的燃烧环境，提升燃烧介质的应用率，送风自动调节系统由两台送风机组成，系统通过自动调节两台送风机风门的大小实现控制炉内风量的大小。送风自动调节系统的良好运行离不开以下几方面的支撑：(1)风量的大小预处理系统。该系统中安装两个风量测量装置，该装置能够对进入锅炉内的总风量进行测量;(2)含氧量测量系统。烟气中的氧气含量能够很直观的反映出燃烧物与燃烧介质之间的关系，由于锅炉在燃烧过程中离不开氧气的支撑，因此需要对炉内氧气含量进行动态监测，从而为其保证充分燃料奠定坚实基础。(3)风量控制系统。风量控制系统作为送风自动调节系统中的重要一环，在其运行过程中扮演极为重要的角色，风量控制系统分为一次风量调节系统和二次风量调节系统。一次风量调节系统进行处理时，需要考虑燃料的类型及负荷变化的情况，所需要的燃料不同则助燃时所使用的氧气含量就有所不同;二次风量调节系统能够对其含量进行二次调节，当氧气含量消耗到一定数值以后，就会激活自动调节系统，从而实现二次氧气配置，在对给料量进行处理的函数中，考虑了负荷指令及一次风量等因素，其运算结果直接叠加到PID运算的输出上。(4)引风调节系统。为了更好地提升操作系统的稳定性，我们在其正常运转过程中需要对炉内压力进行相关值的配置，为了使锅炉炉膛压力有较高的灵敏度，需要对模块中的阈值进行限制，除此之外，系统中还需要引入指令信号完成前馈控制。另外，当炉内燃料燃尽发生跳闸时，由于炉内压力大幅下降，因此极易引起爆炸事故的发生，为了防止此类事故的发生，还需要设置与风量大小成正比例的前馈信号，这样当炉内压力发生变化时，前置信号就会发出，通过加法器控制引风机风门控制氧气含量。另外，为了防止炉内压力变大，系统还涉及了方向闭锁控制，这样当锅炉内压力过高时，自动闭锁功能开启，从而调节风量大小。

　　2.3 报警和连锁系统

　　整个装置共有三个压力变送器，当其中一个压力变送器出现问题时，就会自动切换另两个中的一个变送器，并发出报警，这样一方面能够方便相关工作人员尽快发现问题，另一方面多个联动变送器的存在能够为系统正常运行奠定坚实基础;在锅炉燃烧过程中，人们最为关心的就是炉内压力的变化，炉内压力过小不能使燃料正常燃烧，炉内压力过大则会对人们的生命造成一定的危害，因此需要设定一个函数信号，当炉内压力急剧上升或者下降时，报警系统就会工作，进而去降低引风机风门，经预定的时间后再恢复正常的控制。

结论：

　　随着我国科学技术的不断发展和进步，越来越多的现代化技术在各行各业中得以应用，我国生物质发电技术虽然尚处于开发的初级阶段，在应用过程中仍然存在较多技术性难题值得我们深入研究和解决，但生物质发电由于具有一定的情节性和高效型的优势，在发电过程中仍旧得到广泛应用。生物质直燃锅炉燃烧过程是一个典型的非线性、多输入、多输出强耦合对象，系统在运行过程中有燃料、送风、引风三部分所组成，但由于各方面因素的影响，目前所使用的生物质发电技术仍旧达不到我们满意的程度，在今后的研究过程中，相关工作人员需要将神经网路、模糊理论等先进技术引入到生物质燃烧技术中。

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