控制系统的试验 图4 锅炉试验装置示意图 开发出的这两个控制系统都在功率为1MWth的锅炉试验装置上(图1)进行了试验。该装置的基本构造特征如图4所示。煤(洗后单粒级煤或洗末煤)以重力给料方式经问转阀(为减少逆燃危险)从中间贮料仓输送到炉蓖上，炉蓖以连续链条炉排的形式绕过前端的传动链轮。移动炉排将煤带入锅炉燃烧室，残余灰渣和熔渣卸入炉排另一头的清除装置。为了保持在煤床顶面点火，装备了一个有耐火材料衬里的拱形架。当该拱形架进入燃烧室时，将热幅射到煤层顶面。点火面逐渐下移，直至到达煤床底层为止。炉排上煤的厚度由回转阀的速度控制。为了精确模拟移动炉排上的燃烧状态，将送风室分成4部分(参见图4中的1～4分区)。每部分的供风量都能独立调控。 图5 智能控制器与设备数控系统连接示意图 每套控制系统都是分两步完成。首先，将各新开发出的控制系统连接到现有数控系统上(图5)，获得设备各项参数，如烟气中CO、NOx和氧气的含量，以及一次供风流速、锅炉负荷等。在第一阶段试验中，模型给出的控制器设定值由人工设定(即开环控制)，并由人工对结果进行评定(由锅炉工进行评定)。当控制器整体性能达到充分可靠时，在闭环系统中进行第二阶段的试验，即推荐的的控制参数设定值直接输人数控系统的前端控制器，以进行自动操作。 用混合式控制器和神经控制器进行的试验都获得了成功。安装混合式控制器的试验结果表明： · 锅炉运行更为稳定·烟气中的氧含量在负荷变化期间接近最佳水平(图6)，且NOx和CO排放量都在大型燃烧设备的法定限额内； · 在煤的组分改变时，便自动调整设备的运行条件，以对这种变化作出补偿； · 对诸如点火拱温度等可调变量的连续监测，确保了在负荷发生大的阶跃式变化时，点火面保持在同一位置。 图6 负荷变化期间混合式控制器的供风速率合烟气中氧含量的响应情况 基于神经网络的控制器的工作性能比操作员优越，并能够在锅炉功率发生大的阶跃式变化期间保持最优燃烧状态，这种变化最高可达50％。在功率发生小的阶跃式变化(增高或降低)期间，烟气中的含氧量一般是保持在5％—7％的带宽范围内，如图7所示。相应的NOx和CO排放量变化范围分别是160～200每百万体积单位(vppm)和65～110vppm(所谓的NOx排放量是指以氧含量为6％的干燥烟气计算出的排放量)。已确定的其它优点包括： · 能保持稳定的点火面； · 能保持最佳热效率和燃烧效率。� 图7 负荷变化期间神经网络控制器的供风速率合烟气中氧含量的响应情况 现状 -------------------------------------------------------------------------------- 基于神经网络的控制器的研究工作仍在进行，工作重点是改善控制器对煤种变化和用新型点火面位置监控器求得的积分值的变化的响应。该监控器克服了有关拱温测定的难题，尤其是由于耐火拱表面沉积物造成的热电偶灵敏度降低问题。 走向商业化的第一步，即工业化锅炉示范工作进展良好。格拉摩根大学正与杰姆斯·普罗克特有限公司进行密切合作，将基于神经网络的控制器安装在一台功率为3.7 MWth的链条炉上，该链条炉位于普雷其顿附近的菜兰，属于HMP·加恩公司。 埃克塞特大学正在探索混合式控制器的商业化可能。 结论 为链条炉和移动炉排式锅炉研制出的控制系统具有以下功能： · 优化锅炉热效率、燃烧效率以及 NOX、 CO排放量等锅炉性能； · 对煤料组分变化作出补偿； · 对可调变量如点火拱温度等进行连续监测，以确保点火面的稳定性，尤其是在大的负荷变化期间； · 既能用作开环控制的顾问装置，也能用作闭环控制器。 -------------------------------------------------------------------------------- 杰梅斯·普罗克特有限公司的评价 -------------------------------------------------------------------------------- 杰梅斯·普罗克特有限公司的技术主管安德鲁·普罗克特先生称，继续对这种有可能减少污染物徘放、降低运行成本和提高锅炉可靠性及工作效率的技术进行开发，对于煤炭发展前景来说极为重要，尤其是在工业领域。在CRE集团有限公司的锅炉试验装置上进行的试验，其结果非常振奋人心，这表示链式炉控制向前迈了一大步。 技术开发的组织方式 -------------------------------------------------------------------------------- 目前，杰梅斯·普罗克特有限公司正与格拉摩根大学进行密切合作，以对在商业化给煤机上应用这种基于神经网络的控制器进行示范。欲获取更多的信息，请联系：Professor J Ward／Dr S J Wilcox School of Design and Advanced Technology The University of Glamorgan Pontypridd CF37 1DL TeI: 01443 480480 Fax：01443 482231 Mr Andrew Proctor Technical Director James Proctor Ltd Bumley BB11 1 LJ TeI：01282 453816 Fax：01282 416178 欲获取有关混合式控制器的更多信息，请联系： Professor D Owens Centre for System and Control Engineering University of Exeter Exeter Ex4 4QF TeI：01392 263263 Fax：01392 217965�
