0、引言
    循環(huán)流化床鍋爐(CFBB)是新一代高效、低污染的清潔燃煤鍋爐，它的最大特點(diǎn)是燃燒過程處于流化狀態(tài)，燃料及脫硫劑需經(jīng)多次循環(huán)進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)。循環(huán)流化床鍋爐由于爐膛體積小，床內(nèi)傳熱系數(shù)高、燃燒熱度強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，并且燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、脫硫效率高等優(yōu)勢備受國內(nèi)外自備熱電廠青睞。我們依據(jù)國內(nèi)某自備熱電廠機(jī)組原型研發(fā)了一套170t/h流化床仿真機(jī)組。該仿真機(jī)采用SIMSEVER作為仿真引擎，并采用激勵(lì)式的虛擬DPU技術(shù)作為DCS的全仿真技術(shù)，采用國內(nèi)外廣泛使用的流化床鍋爐    小室燃燒算法作為仿真核心算法。整套仿真機(jī)投運(yùn)后運(yùn)行良好，并在該自備熱電廠投運(yùn)前員工培訓(xùn)中取得滿意的效果，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、仿真機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
1.1基于OPC標(biāo)準(zhǔn)的分布式仿真引擎SIMSEVER
    SIMSEVER的吸收了DCS系統(tǒng)開發(fā)的分布式數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，并吸收了國內(nèi)外仿真機(jī)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，自行開發(fā)的一套具有多種拓?fù)渥R(shí)別能力的高水平仿真引擎。SIMSEVER的采用圖形拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)分別實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)的流體網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)系統(tǒng)的電網(wǎng)絡(luò)、工藝流程的有向圖、控制系統(tǒng)的SAMA圖的識(shí)別，模型工程師可以利用廠家的一些原始技術(shù)資料直接生成仿真對(duì)象機(jī)、爐、電、控以及相關(guān)管理系統(tǒng)，大幅度降低了模型工程師的二次開發(fā)的勞動(dòng)強(qiáng)度以及系統(tǒng)調(diào)試的勞動(dòng)強(qiáng)度。SIMSEVER全面依循微軟.Net、OPC、DCOM等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，全方位打造了SIMSEVER的接口規(guī)范性、數(shù)據(jù)開放性、數(shù)據(jù)兼容性以及代碼可移植性等技術(shù)特點(diǎn)。
    SIMSEVER的功能包括仿真處理單元(SDU)管理、虛擬控制單元管理(VDPU)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、教練員終端功能、歷史數(shù)據(jù)分析、OPC服務(wù)器等功能。仿真引擎SIMSEVER的功能架構(gòu)如圖1、圖2所示。
1.2全范圍的DCS仿真系統(tǒng)
    依據(jù)用戶需求，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)場DCS操作員站相同的操作員站軟件，提供現(xiàn)場所有功能，包括畫面顯示、操作和報(bào)警記錄顯示、多屏顯示、曲線和趨勢圖顯示等功能。
1.2.1工程師站軟件實(shí)現(xiàn)功能
    使用現(xiàn)場工程師站完全相同的工程師站軟件，工程師站提供功能有：
    1)建立、修改、刪除組態(tài)，上裝、下裝控制邏輯組態(tài)文件；
    2)對(duì)組態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取和查找，可以查看組態(tài)中各個(gè)功能塊當(dāng)前的輸入輸出接口及其內(nèi)部參數(shù)的實(shí)時(shí)值；
    3)對(duì)操作員畫面進(jìn)行配置和修改：
    4)在線調(diào)試修改組態(tài)，包括重新搭建某一功能的組態(tài)，添加或刪減功能模塊，對(duì)功能塊凍結(jié)并對(duì)其輸出進(jìn)行置值，對(duì)功能模塊的輸入輸出接口進(jìn)行改變，對(duì)功能塊的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并且修改產(chǎn)生的變化應(yīng)能夠立刻反映在仿真虛擬DPU的環(huán)境中；能夠保存修改后的組態(tài)文件；
    5)能夠查找某一單個(gè)10點(diǎn)，并查看該點(diǎn)的實(shí)時(shí)值及狀態(tài)值等，能夠?qū)?0點(diǎn)進(jìn)行凍結(jié)，并對(duì)其實(shí)時(shí)值和狀態(tài)值進(jìn)行置值；
1.2.2虛擬DPU軟件的功能
    系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)場真實(shí)DPU基本一致的功能，包括：
    1)虛擬DPU使用與現(xiàn)場真實(shí)DPU相同的DPU組態(tài)文件�，F(xiàn)場的組態(tài)文件不需要經(jīng)過修改即可應(yīng)用到虛擬DPU中。
    2)虛擬DPU提供與現(xiàn)場真實(shí)DPU相同的運(yùn)算功能。即：同樣的組態(tài)文件，在虛擬DPU和現(xiàn)場真實(shí)DPU上運(yùn)行的結(jié)果完全相同。
    虛擬DPU功能開發(fā)應(yīng)包括標(biāo)簽量訪問、組態(tài)文件讀取、組態(tài)文件解析與解釋、數(shù)據(jù)通訊等功能。實(shí)現(xiàn)虛擬DCS的技術(shù)關(guān)鍵，就是開發(fā)智能編譯轉(zhuǎn)換軟件和建立虛擬運(yùn)行技術(shù)平臺(tái)。圖3給出了本文實(shí)現(xiàn)虛擬DPU技術(shù)的關(guān)鍵流程。
2、流化床鍋爐仿真對(duì)象
    某鋁熱電廠以供氧化鋁生產(chǎn)用汽為主，考慮到燃料的適應(yīng)性及清潔燃燒、有害物質(zhì)的排放等因素，工程安裝2臺(tái)額定蒸發(fā)量為170t/h的中溫、次高壓循環(huán)流化床鍋爐，二臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，不設(shè)備用鍋爐（仿真仿l臺(tái)）。項(xiàng)目同時(shí)安裝一臺(tái)B15-4.9/0.8型背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，一臺(tái)C15-4.9/0.8型抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組（仿真用）。
    鍋爐總體結(jié)構(gòu)型式：中溫中壓循環(huán)流化床、單鍋筒橫置式自然循環(huán)單汽包、旋風(fēng)分離器、膜式壁爐膛、全懸吊、全鋼架Ⅱ型結(jié)構(gòu)、室外布置型鍋爐。
    給水系統(tǒng)采用切換母管制系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)配容量大于額定給水量110%的電動(dòng)給水泵。設(shè)置三臺(tái)電動(dòng)給水泵，二臺(tái)使用，一臺(tái)備用。
    點(diǎn)火燃油采用輕柴油，由熱電廠內(nèi)設(shè)置的油庫及油泵房里的油泵把燃油送至爐前，鍋爐水冷風(fēng)室后側(cè)設(shè)置2臺(tái)燃油啟動(dòng)點(diǎn)火燃燒器，啟動(dòng)燃燒器采用機(jī)械霧化，其容量為鍋爐額定負(fù)荷時(shí)所需熱量的35%。
    爐內(nèi)燃燒加石灰石粉脫硫(碳酸鈣含量大于90%)技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫，當(dāng)Ca／S=2.3時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%左右。實(shí)際運(yùn)行中項(xiàng)目燃煤含硫約為0.6%（最大0.8%），排煙S02濃度達(dá)到中國的排放標(biāo)準(zhǔn)≤400 mg/m3，脫硫效率n>85%即可。
3、仿真機(jī)實(shí)現(xiàn)功能
3.1運(yùn)行培訓(xùn)功能
    1)仿真機(jī)可以實(shí)現(xiàn)冷態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)、常見事故處理等典型機(jī)組啟動(dòng)操作仿真功能。
    2)仿真機(jī)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組從滿負(fù)荷正常停機(jī)至熱備用直至冷態(tài)停機(jī)狀態(tài)。
    3)仿真機(jī)可以實(shí)現(xiàn)任意工況下的負(fù)荷調(diào)整或者機(jī)組的啟、停操作。
  4)仿真機(jī)配有詳盡的就地功能，滿足小機(jī)組自動(dòng)化水平相對(duì)較差的培訓(xùn)要求。
3.2控制系統(tǒng)培訓(xùn)、改造試驗(yàn)功能
    1)全DCS仿真為熱工人員提供了最大范圍逼真的DCS學(xué)習(xí)、研究環(huán)境。
    2)熱工人員可以在仿真機(jī)上作大量的測試試
驗(yàn)來驗(yàn)證DCS的完整性，甚至DCS的一些設(shè)計(jì)缺陷。
    3)可以作熱工改造、鍘試的試驗(yàn)平臺(tái)。由于仿真機(jī)的DCS是全態(tài)DCS仿真，仿真機(jī)上的DCS操作環(huán)境與實(shí)際操作環(huán)境基本一致，使用的組態(tài)文件以及數(shù)據(jù)標(biāo)簽是完全一致，因此在仿真機(jī)上驗(yàn)證無誤的組態(tài)上裝到現(xiàn)場即可適用。
  4)運(yùn)行人員可在仿真機(jī)上作運(yùn)行方式的探討，由于仿真機(jī)采用了高精度仿真算法，機(jī)爐模型有著非常逼真的數(shù)據(jù)響應(yīng)效果，因此運(yùn)行人員可以在仿真機(jī)上驗(yàn)證各種運(yùn)行方式下的設(shè)備狀況，或?qū)υO(shè)備改進(jìn)提出改進(jìn)的意見。
4、結(jié)束語
    本文介紹的170t/h流化床鍋爐全范圍DCS仿真系統(tǒng)由于采用了激勵(lì)式虛擬DPU技術(shù)以及流化床小室燃燒算法等先進(jìn)仿真技術(shù)，使得仿真機(jī)重要參數(shù)如主汽溫、主汽壓、給水壓力、給水流量、凝汽器真空、機(jī)組功率、主蒸汽流量等動(dòng)靜態(tài)精度完全符合仿真技術(shù)的要求，并且翔實(shí)的就地操作與逼真的DCS環(huán)境奠定了為培訓(xùn)的順利進(jìn)行提供了保障，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，同時(shí)我們還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料專供生物質(zhì)鍋爐燃燒使用。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
2、木屑顆粒機(jī)
2、秸稈顆粒機(jī)