摘要：近年來，隨著我國社會的不斷發(fā)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(huán)境問題也會造成一定的影響，能源過度浪費問題已經(jīng)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(zhì)由于具有諸多優(yōu)質(zhì)特性，因此具有較好的發(fā)展前景，這是因為化石能源是由生物質(zhì)發(fā)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(zhì)能源在我國有著極為豐富的儲存，現(xiàn)在每年農(nóng)村中的生物質(zhì)量約3.25億噸。近些年以來，生物質(zhì)發(fā)電已經(jīng)作為我國最大的環(huán)保項目在發(fā)電過程中加以應用，本文將對生物質(zhì)發(fā)電鍋爐燃燒控制系統(tǒng)進行詳細論述。
關鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電;鍋爐;控制系統(tǒng)
緒論：生物質(zhì)發(fā)電作為現(xiàn)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(zhì)燃燒所帶來的環(huán)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(chǎn)生，而且對發(fā)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(zhì)能開發(fā)利用方面卓有成效，利用生物質(zhì)直燃燒方式進行生物質(zhì)能發(fā)電。
1 生物質(zhì)直燃發(fā)電的基本原理
生物質(zhì)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(tài)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(jīng)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(jīng)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(xù)煙氣在引風機的作用下經(jīng)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(jīng)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(jīng)水冷壁加熱為飽和蒸汽，再經(jīng)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(fā)電機發(fā)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(jīng)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(jīng)過給水泵升壓后送入鍋爐，使工質(zhì)完成一個熱力循環(huán)。循環(huán)水泵將冷卻水(又稱循環(huán)水)送在凝結器，這就形成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
經(jīng)過以上流程，就完成了生物質(zhì)能→蒸汽的熱能→機械能→電能的轉化過程。
2 生物質(zhì)直燃發(fā)電鍋爐燃燒控制
生物質(zhì)直燃發(fā)電鍋爐燃燒控制系統(tǒng)分為燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報警和聯(lián)鎖三大主要系統(tǒng)，本文將從上述三大系統(tǒng)入手，進行燃燒控制分析。
2.1 燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)
燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用是為了給予鍋爐足夠的燃料，通過該系統(tǒng)的合理運行能夠及時給予整個系統(tǒng)適當?shù)娜剂?，從而為更加?jīng)濟、穩(wěn)定的燃燒奠定堅實基礎。鍋爐燃料控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)時，那么系統(tǒng)會自動將其所處狀態(tài)輸出至各個平衡環(huán)節(jié)，該臺鍋爐就會實現(xiàn)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(xiàn)自平衡無擾手/自動切換。
2.2 送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)
送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用是為了給爐膛內(nèi)的燃料適當?shù)娘L量和氧氣，該系統(tǒng)的正常運行一方面能夠保證顱內(nèi)燃料能夠正常燃燒，另一方面還能夠為燃燒介質(zhì)提供較好的燃燒環(huán)境，提升燃燒介質(zhì)的應用率，送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由兩臺送風機組成，系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié)兩臺送風機風門的大小實現(xiàn)控制爐內(nèi)風量的大小。送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(tǒng)。該系統(tǒng)中安裝兩個風量測量裝置，該裝置能夠?qū)M入鍋爐內(nèi)的總風量進行測量;(2)含氧量測量系統(tǒng)。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(zhì)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(nèi)氧氣含量進行動態(tài)監(jiān)測，從而為其保證充分燃料奠定堅實基礎。(3)風量控制系統(tǒng)。風量控制系統(tǒng)作為送風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在其運行過程中扮演極為重要的角色，風量控制系統(tǒng)分為一次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和二次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠?qū)ζ浜窟M行二次調(diào)節(jié)，當氧氣含量消耗到一定數(shù)值以后，就會激活自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)二次氧氣配置，在對給料量進行處理的函數(shù)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(diào)節(jié)系統(tǒng)。為了更好地提升操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們在其正常運轉過程中需要對爐內(nèi)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(tǒng)中還需要引入指令信號完成前饋控制。另外，當爐內(nèi)燃料燃盡發(fā)生跳閘時，由于爐內(nèi)壓力大幅下降，因此極易引起爆炸事故的發(fā)生，為了防止此類事故的發(fā)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(nèi)壓力發(fā)生變化時，前置信號就會發(fā)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(nèi)壓力變大，系統(tǒng)還涉及了方向閉鎖控制，這樣當鍋爐內(nèi)壓力過高時，自動閉鎖功能開啟，從而調(diào)節(jié)風量大小。
2.3 報警和連鎖系統(tǒng)
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(xiàn)問題時，就會自動切換另兩個中的一個變送器，并發(fā)出報警，這樣一方面能夠方便相關工作人員盡快發(fā)現(xiàn)問題，另一方面多個聯(lián)動變送器的存在能夠為系統(tǒng)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(nèi)壓力的變化，爐內(nèi)壓力過小不能使燃料正常燃燒，爐內(nèi)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(shù)信號，當爐內(nèi)壓力急劇上升或者下降時，報警系統(tǒng)就會工作，進而去降低引風機風門，經(jīng)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(fā)展和進步，越來越多的現(xiàn)代化技術在各行各業(yè)中得以應用，我國生物質(zhì)發(fā)電技術雖然尚處于開發(fā)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(zhì)發(fā)電由于具有一定的情節(jié)性和高效型的優(yōu)勢，在發(fā)電過程中仍舊得到廣泛應用。生物質(zhì)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(tǒng)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(zhì)發(fā)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(jīng)網(wǎng)路、模糊理論等先進技術引入到生物質(zhì)燃燒技術中。
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