淺探生物質發電鍋爐燃燒控制系統設計與應用

　　摘要：近年來，隨著我國社會的不斷發展和進步，人們對于能源的需求程度也有了顯著提升，能源的過度浪費不僅會造成大量不可再生資源的枯竭，而且對環境問題也會造成一定的影響，能源過度浪費問題已經成為制約能源進一步應用的主要阻礙。在可再生能源中，生物質由于具有諸多優質特性，因此具有較好的發展前景，這是因為化石能源是由生物質發展衍變而來的，通過一系列的化合反應最終變成能源，生物質能源在我國有著極為豐富的儲存，現在每年農村中的生物質量約3.25億噸。近些年以來，生物質發電已經作為我國最大的環保項目在發電過程中加以應用，本文將對生物質發電鍋爐燃燒控制系統進行詳細論述。

　　關鍵詞：生物質發電;鍋爐;控制系統

　　緒論：生物質發電作為現階段我國所主要推行的項目，不僅能夠有效解決秸稈等物質燃燒所帶來的環境破壞問題，在減少燃燒氣體排放的同時能夠有效遏制溫室效應的產生，而且對發電技術的進一步應用具有強有力的推動作用。目前，國能生物集團在生物質能開發利用方面卓有成效，利用生物質直燃燒方式進行生物質能發電。

　　1 生物質直燃發電的基本原理

　　生物質燃燒的原料就是桔梗、樹皮。將桔梗、樹皮送入鍋爐的爐膛中燃燒。桔梗、樹皮燃燒后生成的灰道，其中大的灰子會因自重從氣流中分離出來，沉降到爐膛底部的冷灰斗中形成固態遺，最后由排渣裝置排入灰法溝，再由灰遺泵送到灰渣場大量的細小的灰粒則隨煙氣帶走，經除塵器分離后也送到灰渣溝。

　　空氣由送風機送入鍋爐的空氣預熱器中加熱，預熱后的熱空氣，經過風道部分送入科倉作干燥以及送料粉，另部分直接引至燃燒器進入護膛。燃燒生成的高溫煙氣，高溫煙氣加熱過熱器中的水蒸氣，形成過熱蒸汽，后續煙氣在引風機的作用下經過省煤器和空預熱器，同時逐步將煙氣的熱能傳給水和空氣，自身變成低溫煙氣，經除塵器凈化后在排入大氣。

　　爐給水先進入省煤器預熱到接近飽和溫度，后經水冷壁加熱為飽和蒸汽，再經過熱器被加熱為過熱蒸汽，此蒸汽又稱為主蒸汽。主蒸汽進入汽輪機膨脹做功，從而帶動發電機發電。從汽輪機排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝結冷卻成水，此凝結水稱為主凝結水。主凝結水與經化學車間處理后的補給水進入除氧器的水箱，成為鍋爐的給水，再經過給水泵升壓后送入鍋爐，使工質完成一個熱力循環。循環水泵將冷卻水(又稱循環水)送在凝結器，這就形成循環冷卻水系統。

　　經過以上流程，就完成了生物質能→蒸汽的熱能→機械能→電能的轉化過程。

　　2 生物質直燃發電鍋爐燃燒控制

　　生物質直燃發電鍋爐燃燒控制系統分為燃料調節系統、送風自動調節系統、報警和聯鎖三大主要系統，本文將從上述三大系統入手，進行燃燒控制分析。

　　2.1 燃料調節系統

　　燃料調節系統的主要作用是為了給予鍋爐足夠的燃料，通過該系統的合理運行能夠及時給予整個系統適當的燃料，從而為更加經濟、穩定的燃燒奠定堅實基礎。鍋爐燃料控制系統的運行離不開能量平衡的控制，當鍋爐側壓力不足以給予鍋爐充分燃燒時，系統就會自己進行加料處理。當鍋爐給料變頻電動機螺旋輸送機的M/A站處于手動狀態時，那么系統會自動將其所處狀態輸出至各個平衡環節，該臺鍋爐就會實現手動控制，手動控制按鈕打開后，總的反饋信號最終等于爐前給料變頻電動機螺旋輸送機的開度，實現自平衡無擾手/自動切換。

　　2.2 送風自動調節系統

　　送風自動調節系統的主要作用是為了給爐膛內的燃料適當的風量和氧氣，該系統的正常運行一方面能夠保證顱內燃料能夠正常燃燒，另一方面還能夠為燃燒介質提供較好的燃燒環境，提升燃燒介質的應用率，送風自動調節系統由兩臺送風機組成，系統通過自動調節兩臺送風機風門的大小實現控制爐內風量的大小。送風自動調節系統的良好運行離不開以下幾方面的支撐：(1)風量的大小預處理系統。該系統中安裝兩個風量測量裝置，該裝置能夠對進入鍋爐內的總風量進行測量;(2)含氧量測量系統。煙氣中的氧氣含量能夠很直觀的反映出燃燒物與燃燒介質之間的關系，由于鍋爐在燃燒過程中離不開氧氣的支撐，因此需要對爐內氧氣含量進行動態監測，從而為其保證充分燃料奠定堅實基礎。(3)風量控制系統。風量控制系統作為送風自動調節系統中的重要一環，在其運行過程中扮演極為重要的角色，風量控制系統分為一次風量調節系統和二次風量調節系統。一次風量調節系統進行處理時，需要考慮燃料的類型及負荷變化的情況，所需要的燃料不同則助燃時所使用的氧氣含量就有所不同;二次風量調節系統能夠對其含量進行二次調節，當氧氣含量消耗到一定數值以后，就會激活自動調節系統，從而實現二次氧氣配置，在對給料量進行處理的函數中，考慮了負荷指令及一次風量等因素，其運算結果直接疊加到PID運算的輸出上。(4)引風調節系統。為了更好地提升操作系統的穩定性，我們在其正常運轉過程中需要對爐內壓力進行相關值的配置，為了使鍋爐爐膛壓力有較高的靈敏度，需要對模塊中的閾值進行限制，除此之外，系統中還需要引入指令信號完成前饋控制。另外，當爐內燃料燃盡發生跳閘時，由于爐內壓力大幅下降，因此極易引起爆炸事故的發生，為了防止此類事故的發生，還需要設置與風量大小成正比例的前饋信號，這樣當爐內壓力發生變化時，前置信號就會發出，通過加法器控制引風機風門控制氧氣含量。另外，為了防止爐內壓力變大，系統還涉及了方向閉鎖控制，這樣當鍋爐內壓力過高時，自動閉鎖功能開啟，從而調節風量大小。

　　2.3 報警和連鎖系統

　　整個裝置共有三個壓力變送器，當其中一個壓力變送器出現問題時，就會自動切換另兩個中的一個變送器，并發出報警，這樣一方面能夠方便相關工作人員盡快發現問題，另一方面多個聯動變送器的存在能夠為系統正常運行奠定堅實基礎;在鍋爐燃燒過程中，人們最為關心的就是爐內壓力的變化，爐內壓力過小不能使燃料正常燃燒，爐內壓力過大則會對人們的生命造成一定的危害，因此需要設定一個函數信號，當爐內壓力急劇上升或者下降時，報警系統就會工作，進而去降低引風機風門，經預定的時間后再恢復正常的控制。

　　結論：

　　隨著我國科學技術的不斷發展和進步，越來越多的現代化技術在各行各業中得以應用，我國生物質發電技術雖然尚處于開發的初級階段，在應用過程中仍然存在較多技術性難題值得我們深入研究和解決，但生物質發電由于具有一定的情節性和高效型的優勢，在發電過程中仍舊得到廣泛應用。生物質直燃鍋爐燃燒過程是一個典型的非線性、多輸入、多輸出強耦合對象，系統在運行過程中有燃料、送風、引風三部分所組成，但由于各方面因素的影響，目前所使用的生物質發電技術仍舊達不到我們滿意的程度，在今后的研究過程中，相關工作人員需要將神經網路、模糊理論等先進技術引入到生物質燃燒技術中。

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