重慶鋼鐵集團(tuán)50MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）是一個新建項目，使用的是新技術(shù)、新工藝，聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電效率比直接蒸汽輪機(jī)高15%。混合煤氣熱值控制包含混合煤氣熱值和壓力控制兩個方面。其中，壓力控制是為了穩(wěn)定煤氣壓縮機(jī)入口壓力，保證煤氣壓縮機(jī)工作正常；熱值控制是為燃機(jī)提供滿足正常工作要求的穩(wěn)定的熱值。

    50MW燃機(jī)通過調(diào)節(jié)高焦煤流量與壓力實現(xiàn)對混合煤氣熱值和壓力的控制，其系統(tǒng)流程見圖1。

    系統(tǒng)中各點(diǎn)檢測參量如圖1所示，正常工作(標(biāo)態(tài))時燃機(jī)對混合煤氣壓力要求是2.3±0.2 MPa，混合煤氣溫度的要求是230℃（由煤氣壓縮機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)）�；旌厦簹鉄嶂悼刂埔�求為5577kJ/m3±5% ，此時高焦煤設(shè)計參考值如下表1。

    混合煤氣的熱值和壓力控制是一個多輸入、多輸出、強(qiáng)耦合、大滯后、非線性、大擾動的系統(tǒng)，其控制是目前國內(nèi)外攻克的難點(diǎn)。

    表1

    熱值控制軟件

    研究熱值檢測對利用好熱值儀的熱值，控制好混合煤氣熱值有很好的意義。根據(jù)熱平衡，當(dāng)單燃?xì)饷芏仍黾訒r，燃?xì)鉄嶂狄簿驮黾恿恕ＨA白指數(shù)是表示熱負(fù)荷的參數(shù)（發(fā)熱指數(shù)）。高華白指數(shù) =總熱值/相對密度。具有相同華白指數(shù)的不同的燃?xì)獬煞�，在相同的燃燒壓力下，能釋放出相同的熱�?fù)荷。

    但現(xiàn)場實際情況有時會比較差。比如，高爐煤氣管網(wǎng)壓力不夠穩(wěn)定，低的時候會在5.8kPa~5.2kPa區(qū)間波動，對混合煤氣壓力調(diào)節(jié)帶來很大影響。為了煤壓機(jī)安全生產(chǎn)和節(jié)約煤壓機(jī)負(fù)荷，一般將混合煤氣壓力目標(biāo)控制值調(diào)高。但是煤壓機(jī)入口壓力比混合煤氣壓力小2.0kPa~2.2kPa，高煤調(diào)節(jié)閥開度超過65%無調(diào)節(jié)作用，焦煤調(diào)節(jié)閥開度超過60%無調(diào)節(jié)作用，等等，這些都為解決方案帶來了很多難題。

    重鋼電子公司根據(jù)現(xiàn)場情況，在工藝相關(guān)專家強(qiáng)有力的幫助下，推出了模糊智能解決方案。采用雙交叉串級自動控制，運(yùn)用重鋼電子有限責(zé)任公司自主知識產(chǎn)權(quán)的模糊控制技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場的實際摸索情況，通過幾個月的時間，開發(fā)了模糊控制魯棒算法軟件包、熱值大滯后跟蹤算法軟件包、高焦煤氣壓力及流量四調(diào)節(jié)解耦算法軟件包，最后成功開發(fā)出了混合煤氣熱值控制系統(tǒng)軟件，解決了技術(shù)難題。其中創(chuàng)新點(diǎn)包括：混合煤氣四閥解耦控制技術(shù)，解決調(diào)節(jié)閥間解耦的問題；模糊魯棒控制技術(shù)，解決熱值波動的問題；綜合模糊等控制技術(shù)，推出完整熱值控制軟件。

    控制策略的優(yōu)劣直接關(guān)系到模糊控制器的運(yùn)行效果。對于常規(guī)的流量、壓力、液位等對象，在模糊控制理論中有一些通用規(guī)則可以借鑒。但是，通過實際的測試表明，通用的規(guī)則除在適應(yīng)性和穩(wěn)定性方面較好外，在快速性和靜態(tài)誤差上還不如常規(guī)PID調(diào)節(jié)器。因此，要得到更好的控制效果，必須根據(jù)特定的對象和環(huán)境，尋找具有針對性的一套控制規(guī)則。重鋼電子公司在現(xiàn)場反復(fù)摸索和收集信息，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)收集和分析，制訂了針對現(xiàn)場實際情況的解決方案，都采用偏差和偏差率進(jìn)行分析和構(gòu)建規(guī)則，并在表2的對象基本模型上進(jìn)行控制規(guī)則的優(yōu)化和測試工作。

    由于控制對象熱值和壓力的特性差別很大，計算機(jī)采樣的周期和取值很不一樣，計算采樣時刻偏差和偏差的變化的清晰值處理也各有差異，有些采用了加權(quán)的平均算法。

    表2 CCPP建前  手動控制時  自動控制時

    具體技術(shù)指標(biāo)

    循環(huán)發(fā)電機(jī)組熱值控制軟件取得成果前，完全靠人工手動控制，工藝參數(shù)難保證，發(fā)電效率很難提高，有時發(fā)生停止事故；成果完成后，實現(xiàn)計算機(jī)控制，控制的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

    1.熱值控制精度優(yōu)于目標(biāo)值5577kJ/m3±5%，目前實際控制效果在±3%以內(nèi)。

    2.壓力控制在煤壓機(jī)要求范圍內(nèi)，當(dāng)混合站前煤氣壓力≥6.0kPa時，混合站后煤氣壓力能穩(wěn)定滿足煤壓機(jī)滿負(fù)荷正常運(yùn)行要求。目前混合煤氣壓力穩(wěn)定在5.5±0.5kPa，根據(jù)工藝實際情況具備調(diào)整功能。

    這樣既保障了工藝參數(shù)，也保證了燃機(jī)和煤壓機(jī)的高效率運(yùn)行，直接提高了發(fā)電量，減少了煤氣放散。

    根據(jù)運(yùn)行情況，軟件產(chǎn)品實施后，取得節(jié)能降耗具體指標(biāo)如下：

    1.提高發(fā)電量2.4MW/h。產(chǎn)品推廣后，煤氣利用率提高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以讓燃機(jī)的負(fù)荷提高。

    2.將煤氣放散由人工操作的5%減少到自動控制的2%以下。

    在成果實施之前，人工手動控制很容易引起系統(tǒng)波動停機(jī)，高焦煤煤氣每天放散量在65000m3左右；在熱值軟件產(chǎn)品推出后，煤氣放散量在25000 m3以下。每天放散量對比如表3。

    表3 產(chǎn)品/應(yīng)用方案促進(jìn)節(jié)能降耗情況（含具體指標(biāo)）

    效益

    重鋼電子公司開發(fā)的熱值控制軟件直接用于建設(shè)的CCPP，即節(jié)省投資，又節(jié)約時間，可以利用最短的時間創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。

    1.經(jīng)濟(jì)效益

    通過軟件產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，按保守估計，提高發(fā)電量2.4MW/h （按現(xiàn)在小時平均總發(fā)電量40.4MW/h，其中燃機(jī)38.9MW/h、汽輪機(jī)1.5MW/h，原參考值38MW/h計算），按現(xiàn)在的運(yùn)行率一年250天計算發(fā)電量，按平均一度電0.2元計算利潤（由于利用剩余煤氣發(fā)電，除去成本，按較低的平均一度電利潤0.2元計算），年經(jīng)濟(jì)效益為：2.4×24×250×1000×0.2=288萬元。其中2007年從5月份開始計算，除去檢修和停機(jī)時間按160天計算，其經(jīng)濟(jì)效益為：2.4×24×160×1000×0.2=184.32萬元。

    2.很大程度減少了重鋼的煤氣放散

    減少高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的放散，就是很好的節(jié)能降耗，還優(yōu)化了環(huán)境，提高了附近居民的安全性。

    推廣前景

    熱值控制軟件開發(fā)成功后，將對重慶鋼鐵集團(tuán)內(nèi)部以后新區(qū)的能源發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)發(fā)揮重要的作用。新區(qū)建設(shè)是環(huán)保節(jié)能項目，采用CCPP可以有效地利用資源，保護(hù)環(huán)境。重鋼開發(fā)的熱值控制軟件直接用于建設(shè)的CCPP，即節(jié)省投資，又節(jié)約時間，可以用最短的時間創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。

    熱值控制軟件的開發(fā)成功，不僅對重慶鋼鐵集團(tuán)節(jié)能降耗推廣有積極的作用，而且對以后重慶鋼鐵集團(tuán)內(nèi)部電子自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮有效作用。