垃圾锅炉控制系统设计方案

煤输送系统包括：翻板阀、破袋机和皮带机等，它们的启停控制要求如下：

一般来说，以上两个输送系统的皮带机建议选用称重计量方法，这样才能有利于燃烧系统的自动控制的投入。
燃烧自动控制
燃烧控制目标首先是保证垃圾锅炉安全燃烧且主汽压力应稳定在设定值，其次是经济燃烧（具体体现为空气气过剩系数恰当）。垃圾锅炉安全燃烧的一个主要指标是炉膛温度分布，特别是料床温度应稳定在900～1000℃，防止床温过高引起的垃圾锅炉内部损坏或床温过低熄火事故。而垃圾锅炉燃烧控制手段通常是控制垃圾给料量、少量的给煤、一次风、二次风和循环风。我们的控制方案采用基于人工操作经验的专家智能控制系统，较好地解决了燃烧过程的强耦合、大滞后、时变性等难题。控制框图如下图。

1、专家智能控制方案的思想
料床温度的平衡是通过垃圾的给料量及少量的给煤和一次风的调节来实现的。对同一台垃圾锅炉来说，一定的负荷在一定的压力下，要稳定料床温度必须要有相应的垃圾给料量和少量的给煤对应。当然这时垃圾锅炉内的风量又必须和所给的燃料量相匹配。据此我们可以根据负荷及主汽压力来设定燃烧量——粗调，再由料床温度来细调给料量；根据给料量来设定一次风量——粗调，再由料床温度来细调一次风。二次风主要用于保证燃料充分燃烧，在锅炉平稳燃烧的基础上，二次风单独作为一个调节量去纠正烟气氧含量，用单回路即可较好地达到经济燃烧的目标。
整个方案主要由两部分组成：一是状态推理的产生；二是现场规则库（专家知识）的建立。状态推理是核心，规则库的建立是重点，专家知识的合理性直接影响控制的效果。
2、状态推理
负荷、主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。主汽压力模糊化为3个量：高（H）、平稳（M）、低（L）。料床温度、炉膛出口温度模糊化为5个量：超高（HH）、高（H）、中（M）、低（L）、超低（LL）。其中高、中、低为正常控制状态，超高、超低为紧急事故状态。炉膛出口温度模糊化为3个量：高（H）、中（M）、低（L）。求取料床温度变化率并模糊化为5个量：快升（FR）、慢升（SR）、平稳（ST）、慢降（SD）、快降（FD）。其中快升、快降为紧急事故状态，其余为正常控制状态。所有设定均可以在DCS组态上实时在线修改。
3、控制规则库的建立
规则库设计如图2所示。

图2控制规则库的设计图
针对垃圾锅炉的燃烧控制特点，把控制规则库的规则分为两类：
(1)故障判断及事件处理规则
主要应付工艺设计不佳带来的堵垃圾、堵煤、堵灰及意外工况可能带来的熄火和结焦，规则处理一般为计算机控制加报警，以引起操作人员的足够重视。
(2)正常状态控制规则
正常控制状态下，按照料床温度（高、中、低），炉膛出口温度（高、中、低），床温变化率（快升、慢升、平稳、慢降、快降），组成15x15控制规则表，表格中每项代表燃烧过程的一个状态。例如：状态112表示料床温度中、炉膛出口温度中、床温变化率平稳、出口温度变化率平稳。每个状态给出一个控制输出值，包括给垃圾量、给煤，一次风、二次风。所有规则的表达方式均采用产生式规则，即每个规则都是一独立知识块，从而易于建立和修改；且每个规则的形式一致并与专家表述的方法相同，从而易于表达与理解。所有规则都以规则表形式存放，规则表内的参数可以在DCS流程图上实时在线修改。
4、规则库知识的获取
所有规则来自3个方面：垃圾锅炉燃烧过程运行理论；运行工程师与熟练操作人员的操作经验；工业现场实际经验摸索（一般至少需要2～3个月现场蹲点）。另在运行过程中需不断完善规则。
三、炉膛负压控制
1、炉膛负压控制
合适的炉膛负压是锅炉安全燃烧的保证，炉膛负压的控制是锅炉燃烧控制的一部分，但其具有相对的独立性，可以从燃烧控制中分散出来作为一个回路来实现。炉膛负压控制是一个快过程，只要PID参数整定合适，一般单回路即可以达到目的。其控制的品质受鼓风量的影响较大，炉膛负压控制框图如图3所示。

图3前馈单回路负压控制
考虑到引风电动机的抗冲击性，负压控制也引入一调节死区，在该负压范围内保持上次的输出。一般这个范围为控制目标的±2Pa。
2、烟气处理系统启停控制顺序