毕托巴：锅炉燃烧空燃比测控优化系统CMCOS解决方案解读.docx

毕托巴：锅炉燃烧空燃比测控优化系统CMCOS解决方案（锅炉节煤2%）应用背景和功能工业企业在燃烧设备如燃气、燃油、燃煤锅炉的运行管理领域面临着越来越明显的挑战。如何提高燃烧设备的运行效率、降低烟气中氮氧化物等排放、实现燃烧设备的经济环保运行，是工业企业需要解决的现实问题。锅炉燃烧是一直大惯性、滞后性、非线性的复杂过程，加之测量设备的精确度和传统的控制模式导致的重复性差、响应速度慢、调整困难费时等问题，导致工业企业难以实现锅炉的最佳运行。在锅炉机组稳定的热力状态下，排烟热损失在热损失中占比最高（最高时可达总损失的90%以上），固体未完全燃烧热损失其次。决定炉内燃烧的好坏和排烟热损失大小的重要因素是炉内的过量空气系数，在锅炉运行过程中迅速准确的测定过量空气系数并保持最佳过量空气系数可以使炉内空气燃料比保持于最佳状态，从而实现锅炉运行于高效率工况。毕托巴锅炉燃烧空燃比测控优化系统CMCOS解决方案即是为应对这一挑战而开发，采用模块化配置、高精度测控和自学习快速寻优响应算法，保证燃烧始终处于最佳的空燃比，并结合烟气成分、排烟温度对系统进行综合控制，实现锅炉等燃烧设备的经济、稳定、高效运行。CMCOS系统应用于工业企业的目标体现在三个方面：（1） 提高燃烧设备热效率，降低燃料消耗、节约燃料费用；（2） 降低氮氧化物等污染物的排放、减少对环境的污染和由此导致的费用；（3） 大数据积累与应用，持续改进和优化。功能特点和系统组成CMCOS系统适用于燃煤、燃油、燃气等燃烧设备，其模块化配置方案和自学习算法允许工业企业根据自身条件合理配置管理方案。其功能特点包括：?针对不同类型应用的多种配置，适应不同运行模式如DCS、手动控制等；?高精度参数实时测量和数据采集及管理功能；? 合适的人机交互方式；?自学习快速寻优响应算法和灵敏控制实现最佳空燃比；? 排烟温度程控优化功能；? 集成多种燃烧控制程序和PID负荷调节功能；?燃烧效率和功率的监测和显示；? 阈值报警和旁路控制设计保障系统故障不会对生产造成影响；? 潜在故障诊断功能；? 历史数据追溯和报表功能。CMCOS系统由主机模块、燃烧设备运行参数监测模块、高精度风量计量模块、远端灵敏模块模块、主控DCS和运行人员应用平台模块和数据管理追溯和报表功能模块构成。CMCOS主机模块是系统的核心，集成了参数监测、响应算法和判断逻辑功能；燃烧设备运行参数模块根据用户需求配备高精度氧量测量表、风管压力测量、风管温度测量、燃料计量、烟气温度测量、烟气成分监测和其他参数测量传感设备；高精度风量计量模块由BTB系列防堵阵列式测量装置构成，用以解决锅炉中风量测量不确定性过大的问题；主控DCS和运行人员应用平台提供CMCOS系统与运行管理系统的接口，并提供必要的报警和运行指导功能；数据管理追溯和报表功能模块用以对历史数据和实时数据进行管理、显示、存储和输出，满足工业企业对数据应用的需求。工作原理CMCOS系统的运行目标是使燃烧设备的燃烧工况始终处于最优效率之下，在锅炉机组稳定的热力状态下，锅炉有效利用热量和热损失关系（决定锅炉效率）可以总结为：1=q1+q2+q3+q4+q5+q6式中：q1为锅炉有效利用热量占输入热量百分比；????????? q2为排烟热损失占输入热量百分比；????????? q3为可燃气体未完全燃烧热损失热量占输入热量百分比；????????? q4为固体未完全燃烧热损失的热量占输入热量百分比；????????? q5为锅炉散热损失热量占输入热量百分比；????????? q6为灰渣物理热损失热量占输入热量百分比。排烟热损失在热损失中占比最高，可达到4%~8%，固体未完全燃烧热损失是仅次于排烟热损失的锅炉热损失，约为0.5%~5%。锅炉的过量空气系数直接影响炉内燃烧的好坏和排烟热损失的大小。在锅炉运行中准确迅速的测定过量空气系数并保持最佳过量空气系数是保证锅炉经济运行的主要手段。目前电厂使用氧量表测量烟气中的含氧量用于监督运行中的过量空气系数，一般要求烟气中的含氧量在4%左右，燃煤锅炉的最佳过量空气系数通常在1.2~1.25之间，炉膛出口氧量每变化1%，锅炉效率变化0.35%，煤耗变化0.35%。下表给出的某典型电厂锅炉过量空气系数对效率影响数据。最佳空气系数在燃烧调整试验确定，锅炉通常根据所装有的氧量表来控制送入炉内的空气量的多少。在氧量表计量精度可靠的情况下，一次风侧进风量是否符合燃烧需求是决定锅炉氧量的主要因素。由于数字化仪控系统或运行人员依赖于一次风量读数对进风进行调整，当计量不准时会直接影响锅炉的运行表现。当实际进风量偏低于所需最佳风量时，偏低量每增加1~2%，锅炉排烟温度将升高3~8℃，锅炉效率降低约0.2%~0.5%；实际进风量偏高于所需最佳风量时，偏高量每增加1~2%，锅炉效率约降低