燃烧过程解决方案

1、制浆造纸燃烧过程解决方案、简介浆造纸朧。赖賃軔燃烧过程燃烧，就是通过燃烧浓黑液这一燃烧-氧化还原过程回收黑液中的化学品和有机物燃烧所产生的热能的过程，工艺流程如图 1 所示。该燃烧过程包括黑液的干燥、热分解、气化、氧化 和还原等物理和化学过程。 因此对燃烧过程主要控制目标是良好、 安全的燃烧状态； 提供良 好、稳定的化学反应所需的环境，以保证获得最大回收率和最高热效率；同时又要避免 “黑 炉”事故。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅。二、控制方案目前， 国内外对黑液燃烧过程的控制研究的不多， 尤其是国内， 燃烧过程的主要设备碱回收 炉的控制状况非常落后， 缺乏有效的控制手段和控制策略。 黑液燃烧控制

2、特别是碱回收炉控制的难点主要有以下几点： 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東。 燃烧机理的复杂性。 燃烧过程一般分为 3 个阶段， 在每个阶段， 有不同的复杂的化学反 应，需要不同的燃烧工艺要求，这对建立模型来说是很困难的。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯。 影响黑液燃烧的因素很多。 从燃烧的原料到工艺条件， 都会影响燃烧过程， 这使得本来 就十分复杂的燃烧过程变的尤为复杂。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤。 碱回收炉燃烧的特殊性。碱回收炉不同于一般锅炉，会造成泄露、黑炉甚至爆炸等不安 全工况。 参数检测的困难。碱回收炉的温度很难检测，是由于燃烧介质会吸附在测量探头上，造 成测量误差增大并很容易造成传感器损坏

3、，所以寻找简便且可靠的温度测量方法十分困难。 另外，排放尾气中的一氧化碳和氧气含量很难直接测量，并有较大的时滞。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋 薔點鉍杂。目前，黑液燃烧控制的目的主要是在防止碱炉产生黑炉、爆炸的前提下实现还原区（垫 层）温度和过氧量控制。1、单纯反馈控制垫层温度和一次风量之间存在极值关系， 可以通过调节一次风量来控制垫层温度。 为保持燃 烧质量， 可以由烟气中含氧量来控制黑液干形物流量。 反馈控制器一般采用 PI 控制律。 厦礴 恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔。2、比值控制在反馈控制的基础上， 为控制垫层温度和保持燃烧质量， 可以设置比例控制确定空气流量和 黑液干形物的流量。 同样，我们可以采用

4、单闭环、 双闭环比值控制和变比值控制方案， 控制 器一般采用 PI 控制律，以消除静差。其中单闭环控制结构可见图 2-1。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀 齐鈞。图 2-1 燃烧过程单闭环控制示意图3、前馈 +PI 反馈控制把黑液干形物流量的变化 （或加上组分的变化） 当作扰动， 利用前馈技术产生合适的控制量 去调节进风量， 是燃烧系统维持在较好的状态。 在利用垫层温度组成反馈控制回路， 这样可 以不需要精确的前馈模型见图 2-2。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘聾。图 2-2 燃烧过程前馈反馈控制示意图4、优化控制 燃烧过程优化控制， 针对以碱回收炉为核心的特殊废热锅炉， 回绕着稳定、 安全运行； 最高

5、还原率；最高热效率这三个主要控制目标，首先建立了一个包括黑液干燥、热分解、气化、 氧化和还原等物理和化学过程的碱回收炉燃烧过程的动态数学模型。 根据该模型设计了还原 区温度自寻优控制策略，以保持还原区垫层表面温度的最优，从而提高碱回收炉的还原率。 同时为了使锅炉获得最高热效率， 对于这样一个以燃烧黑液为主的特殊锅炉， 以进风量与烟 道气含氧量输入 -输出数学模型为基础，设计了碱回收炉过氧量自适应跟踪控制系统，从而 获得了碱回收炉的高热效率。为保证回收炉的安全运行，避免爆炸(puffing )，对 “黑炉 ”这一碱回收炉的特殊事故进行了必要的检测、 预报和消除控制。 同时对这一又具有一般锅炉特

6、性的废热回收炉进行了成熟的和必要的监控，以保证系统安全、稳定和有效运行。 籟丛妈羥为 贍偾蛏练淨槠挞曉。最优回收率和最高热效率控制策略 还原区温度自寻优控制策略， 是针对碱回收炉燃烧过程的特殊性提出的， 提高回收率的优化 控制策略。 通过对特殊燃烧过程的机理分析， 按照能量和物料平衡原则， 建立了碱回收炉燃 烧过程动态数学模型。 以自动寻找还原区优化温度为目标， 控制燃烧炉底部进风量， 以获得 最优回收率。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅。碱回收炉过氧量自适应跟踪控制系统，是针对碱回收炉燃料-黑液的特殊性，即其浓度、热值等的不确定性，很难实现锅炉燃烧常用的空/燃比控制，以使燃烧状态保持最优。通过机

7、理分析和实践运作的经验表明， 烟气含氧量和回收炉上部送风量是衡量热回收效率的主要指 标。为此采用碱回收炉过氧量自适应优化跟踪控制，使回收炉获得高的热回收效率。 渗釤呛 俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞。“黑炉”监控“黑炉”( blackout )是碱回收炉生产操作过程中的一个特殊又具有很大危险性的故障。这是 由于碱回收炉的主燃料是制浆后经蒸发浓缩的黑液， 由于其燃烧过程的复杂性， 即黑液先干 燥和热分解，然后燃烧可燃气和含碳物。 初期是吸热反应，最终是放热反应。加之回收过程 形成垫层等， 使黑液燃烧的正常与否与黑液的性质及其状态存在很大的关系， 而这些影响因 素又难以控制。 所以 “黑炉”的产生有其必然性

8、。 如何消除这必然性及 “黑炉 ”对持续生产和安 全运行带来的危害呢？系统根据已知工艺参数，设计了一套 “黑炉 ”检测、 预报及消除控制方案，以保证碱回收炉的正常运行。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴。擁締三、系统配置 根据黑液燃烧过程的生产工艺和控制方案、优化过程的要求，我们为此配置安全可靠的 SunyTDCS9200 集散控制系统来监督、控制和优化。 SunyTDCS9200 集散控制系统实现过程 控制、逻辑控制、顺序控制等功能；具有模块化柔性设计；提供开放数据接口、现场总线与 互联网接入； 顺应时代发展潮流， 吸收最新电子技术、 网络技术、 控制技术， 具有可靠性高、 系统开放、构成灵活、界

9、面友好、功能强大、维护简便的特点。系统结构如下图所示：凤袜备訊顎轮烂蔷報赢无。其中控制站负责对现场过程数据进行采集、 处理和完成控制功能， 并通过高速、 可靠而开放 的冗余系统总线网络于操作站相连， 能够实现于其它集散型计算机控制系统、 上层管理系统 的无缝连接。 操作员站 / 工程师站， 采用主流工控机设备， 装有 Windows 2000 Professional 操 作系统和先进的组态软件 SunyTuch 7.0 ，友好的人机界面，实时、安全、可靠地对燃烧过程 进行监视、控制，实现了燃烧的优化控制和安全操作。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉。四、小结 综上所述，在制浆造纸的重要工段 燃烧过

10、程使用 SunyTDCS9200 集散控制系统具有以 下特点和性能指标： 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱釣。特点特殊燃烧过程建模 根据碱回收炉燃烧黑液、 回收碱的特殊性， 从黑液燃烧的物理化学机理出发建立燃烧过程数 学模型。从而实现提高回收率的还原区温度自寻优优化控制。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦繯。 适合特殊要求的控制策略 在特殊燃烧过程数学模型基础上，开发了还原区温度自寻优控制策略；在进风量-烟道气含氧量数学模型基础上， 开发了碱回收炉过氧量自适应跟踪控制系统。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌擻。 可靠的安全保护针对碱回收炉会出现 “黑炉 ”这一熄火特殊事故，为避免爆炸( puffing )，进行必要的检测、 估计、预报和消除控制。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪麦。先进的 DCS 系统先进的 Suny TDCS9200 集散控制系统，实现了燃烧过程的优化控制和安全操作，友好的人 机界面，实时、安全、可靠地对燃烧生产实行监督、控制和优化。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼针