GE 蒸汽循环在生物质电厂的应用

项目名称         陕西某生物质发电厂

应用背景         该生物质发电厂位于陕西，装机规模2�30MW，拥有2台130吨/小时高温高压锅炉，配备2台30MW汽轮发电机组。燃料为农作物秸秆。         秸秆作为一种很好的清洁可再生能源，不仅可以达到碳零排放，而且含硫量也只有同样热值煤炭的1/3。秸秆发电不但可以减少秸秆焚烧对环境造成的危害、减少温室气体和有害气体的排放，也同时对新农村建设有着重要的促进作用。 客户需求         用户要求采用机、炉、电集中控制，实现全厂辅网、主控一体化，便于统一管理。整个机组采用先进的分散控制系统对锅炉、汽机、除氧给水、减温减压、空压机房、循环水泵房进行监视、控制和保护。对于燃料，由于燃烧因子存在多变，控制系统应能很好的适应变异，从而获得稳定连续的蒸汽生产。控制系统是生物质电厂实现高效生产的关键之一，要求整个系统具有高可用型的架构。 解决方案         生物质电厂采用了GE先进的PAC8000 DCS系统，并结合锅炉蒸汽循环解决方案。整个系统功能包括数据采集(DAS)、模拟控制(MCS)、顺序控制(SCS)、炉膛安全监控（FSSS）。每台机组采用四对冗余控制器，系统采用高可用架构，控制器、网络、电源等采用冗余技术。完成以下功能：         锅炉-汽机协调控制；锅炉辅机联锁及控制；锅炉炉膛安全监督与控制；系统提供定压或变压运行方式，提供机组负荷管理，管理人员可远程输入机组负荷指令，提供燃料、风量交叉限幅控制，通过省煤器烟道中测得的含氧量校正锅炉总风量。提供锅炉汽包水位三冲量控制，单冲量和三冲量控制能够无扰切换。 系统配备1个工程师站，7个操作员站，辅网和主控既分散又集中。先进的蒸汽循环解决方案，处理生物质燃料热量因子变异的问题，燃料指令根据燃料的不同热量进行自动校正。整个系统架构如下：

        控制器采用高性能的IBM PowerPC405 G 266MHZ 32位微处理器,25M内存，双以太网和串行通讯接口，冗余配置，支持API、现场总线、ModBus、HART、点对点通讯以及OPC，此外，控制器和所有模块均可直接安装在防爆2区。一对控制器可安装多64个模块，支持模块热插拔和在线修改。         组态工具包Workbench，是一个完整的项目开发环境，可组态包括仪表索引、控制策略（过程和离散）、过程可视化、历史（报警及趋势）和工程管理等多项功能的项目工程。提供强大的离线仿真功能，在控制程序下载到控制器之前完成控制策略的功能测试，支持在线修改和下装，提供全面的文档自动生成功能。         PAC8000提供强大的SOE功能，除提供常规的SOE卡件外，还提供具有高分辨率的模拟量记录功能，可提供高速SOE，分辨率可达到1/8ms。         控制逻辑组态符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC、ST）要求。并且提供常用的控制策略回路模版，如单回路PID，串级等。 蒸汽循环解决方案Bookshelf         GE的蒸汽循环解决方案包基于30多年锅炉运行和调节经验，致力于提高锅炉燃烧效率以及提供连续稳定的蒸汽生产。         方案除了提供先进的汽包水位三冲量、空气/蒸汽流量等常规控制策略外，对于生物质燃料也有针对性地处理。众所周知，生物质燃料在燃烧过程中，燃料热量因子经常发生改变，方案自动补偿燃料调节指令，根据燃料BTU的相对变化连续调节满足负荷线性变化要求。压力变化调节蒸汽流量变化表征了燃料的热量因子变化，锅炉控制指令代表蒸汽流量，锅炉控制输出和蒸汽流量进行比较，当发生不一致时，锅炉控制指令将自动调节燃料指令。

汽机工艺流程示意图如下：

实施结果        采用GE PAC8000系统搭建统一全厂控制平台，极大地方便了管理和维护，实现了全厂可视化和控制。        采用先进的控制策略提高了锅炉运行的效率，节约了燃料，更好的符合环境法规要求。        整个系统设计先进，运行稳定，为集团向生物质可再生能源领域拓展积累了宝贵的经验。