BCS技术在垃圾焚烧发电锅炉上的应用

垃圾焚烧锅炉应用前景

如今，中国的垃圾产量世界第一。资料显示，历年来堆积的垃圾已经超过60亿吨，侵占了300多万亩的土地并对周边产生严重的环境污染甚至灾难，全国600多座城市有三分之二被垃圾包围。据统计，目前国内每年城市垃圾产生量在1.8亿吨左右，90%为填埋，只有7%为焚烧，其余为堆肥等处理方式。

在全国1636个县城里，每年的垃圾产生量在5000万吨左右。在全国650多座城市当中，325个城市还没有建设生活垃圾处理设施。大量的垃圾只是做简单的堆放，在城市里产生了大量的异味以及一氧化碳等，严重污染了水体、大气、土壤。2015和2020年中国城市垃圾年产量将达1.79亿吨和2.1亿吨。在中国人多地少、能源紧缺，城市化进程快速发展的现实情况下，如果全国垃圾完全焚烧利用，每年可节约3600多万吨煤，将大大减少煤炭开采潜在的安全事故，减少9400多万吨二氧化碳排放，既可抑制全球气候变暖，又为中国节能减排和低碳经济建设做贡献。垃圾焚烧发电，是符合国情最明智的选择。

国内CFB垃圾焚烧炉的控制现状

目前国内的CFB垃圾焚烧炉的运行操作大多是依靠操作人员手动控制，因为国内未经分类筛选的垃圾存在着热值低且变化大(热值范围大约1000~1300大卡)、水分变化大(15%~50%)、成分复杂，除厨房垃圾外，还有建筑垃圾、玻璃、金属、陶瓷、塑料等等，断料、堵料比较频繁的问题势必造成焚烧炉的工艺参数波动大、运行不稳定，同时增加了有害气体的排放可能性，也减小了垃圾处理能力，操作人员的劳动强度非常大。

BCS技术改造内容

以和隆优化公司实施的汉口绿能垃圾发电为例。

1、实现自动控制。在现有条件下将CFB垃圾焚烧炉投入自动运行，保证锅炉运行参数的稳定性，根据设定负荷及时调整各个执行设备，及时克服垃圾品质、负荷调整等工况的变化，将操作人员从繁重的操作中解放出来。

采用软测量技术利用现有的电机电流、变频输出、反馈等参数构建风量、煤量、给料量等参数;利用和隆优化专家算法根据床温、负荷、氧量等参数的变化以及变化趋势及时进行各个回路的调整;利用故障诊断和自愈控制技术，结合安全控制与报警功能使锅炉时刻运行在一个相对安全的区间，并能够将部分发生或即将发生的故障自动处理。

2、实现优化控制。在锅炉实现自动运行的基础上实现优化控制，利用自寻优技术在保证锅炉负荷稳定的前提下寻找使用最少的煤量，最大量地处理垃圾，在安全稳定运行的前提下最大量地生产蒸汽和发电。

3、实现的自动控制回路。汽包水位优化控制、主汽温度优化控制、锅炉负荷-给煤和给料优化控制、一次风优化控制、二次风优化控制、炉膛负压优化控制、料层厚度优化控制。

4、安全控制技术改造内容

① 智能语音报警功能

BCS系统将CFB锅炉的主要运行故障都纳进了智能语音报警模型，当某种故障发生或将要发生，BCS系统会以不同的模仿真人声音进行报警，直接定位到点，如“二号皮带机给煤异常，可能发生断煤，请进行处理!”。

如果BCS系统处于全面自动优化状态，操作人员可以只在有报警出现时进行干预，这就是我们所说的“准无人化操作”。

② 通讯故障自动切换功能

当BCS系统与DCS系统的OPC通讯出现异常且在一定时间没有自动恢复时，BCS系统会自动将控制权无扰切换到DCS侧并报警。

③ 部分仪表故障的自动处理

主要有三种情形：一是测量仪表不准确，BCS系统会根据其变化趋势实施有效的优化操作;二是BCS系统可以自动剔除完全损坏的仪表，如密相层温度，并自动消除由此带来的突变影响或可切换至软测量模型;三是设计了智能控制器用于对付那些特性不好的阀门或液力耦合器等。

④ 部分工艺故障的自动处理

BCS系统已完成了如下工艺故障的自动处理模型：一是断煤/断料自动处理模型，二是左右两侧床温或氧含量不平衡处理模型。

⑤运行统计技术改造方案

主要针对每一个班的主要运行参数以及吨汽煤耗、运行稳定性等关键运行参数进行统计显示，同时还对本班的各个回路的自控率及总自控率、操作质量等进行统计，可以直观地显示本班、上班及本月的统计结果，让运行人员能够了解上班及以前的操作水平，为其运行提供参考。

实现的效果

1、实现长期可靠的全自动优化运行，长期自控率大于90%，彻底解决工人的劳动强度大和生产安全性差的问题。

2、实现燃料垃圾、燃煤和风系统的协调优化控制，通过合理的控制点寻优，让锅炉处于最佳的运行工况之下，提高垃圾处理能力及锅炉生产能力。

3、主要控制点实现如下目标：

汽包水位控制精度：R±5%

主汽温度控制精度：R±5℃

锅炉主汽压力控制精度：R±0.2 MPa(母管中锅炉都投入BCS)

床温：R±15℃

料层差压：R±0.3KPa

炉膛负压控制精度：R±30Pa

氧含量控制精度：R±2%