CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN, ĐẶC TRƯNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NA DƯƠNG
1.3. Điều khiển công nghệ cho phần chính nhà máy
1.3.2. Điều khiển gió chính
Mô tả dưới đây chỉ cho phương pháp đốt lò trực tiếp hoặc bán trực tiếp. Nếu dùng phương pháp đốt lò giám tiếp thì cần điều chỉnh thích hợp với nhà máy
1. Chức năng phòng điều khiển
Sử dụng một vòng điều khiển cháy để duy trì luồng gió từ giá trị nhỏ nhất tới giá trị lớn nhất (giá trị quá tải lò hơi). Cấu trúc điều khiển đƣợc trình bầy trên hình 1.6
Vòng điều khiển này sẽ đảm bảo đƣợc:
a. Luồng khói cháy sẽ luôn lớn hơn luồng khí cháy được đặt trước nhỏ nhất
20
b. Lƣợng gió đƣợc duy trì phù hợp lƣợng nhiên liệu đặt đƣa vào lò
c. Giá trị “Điều chỉnh năng lƣợng cụ thể” đƣợc cập nhật liên tục để phù hợp với chất lƣợng của than đƣa vào
d. Duy trù đủ lƣợng gió cháy
Hình 1.6: Điều khiển gió chính 2. Phương pháp vận hành
Gió cháy tới lò hơi đi qua hai quạt FD. Lưu lượng gió cấp một được đáp ứng lại nhu cầu gió của máy nghiền than bột
3. Tính chất vòng điều khiển
Nhu c u tầ ốc độ lƣợng gió phụ thuộc vào nhu cầu gió của lò hơi, quạt gió FD s ẽ điều chỉnh để phù hợp với lƣợng gió yêu cầu
Đối tượng điều khiển chính là điều khiển lưu lượng gió cháy trong lò từ giá trị nh nhỏ ất đến giá trị ớ l n nh t nhấ ằm duy trì chế độ ổn định. Để điề u khiển gió và lượng gió và tương ứng là áp su t trong buấ ồng đốt. Các giá trị này được so sánh với nhau một cách liên lục và thông báo logic chọn giá trị phù hợp ph n h i cho mả ồ ạch điều khiển. Tín hiệu áp suất đƣợc x ử lý đƣợc đƣa vào bộ điều khiển gió lò để so sánh với giá trị đặt. Tín hiệu ra c a b ủ ộ điều khiển gió lò đƣợc k t hế ợp cùng tín hiệu vượt trước c a quủ ạt gió lò tạo thành tín hiệu điều khiển chính của van dẫn hướng gió và qua đó điều khiển lưu lượng gió và lò cung cấp cho quá trình cháy. Tín hiệu điều khiển gió lò còn được nhận thêm tín hiệ bù trướu c (feedforward) c a b ng t ủ ộ ắ nhiên liệ ự động để ảu t b o v ệ an toàn hoạ ột đ ng của lò
B ộchọn tín hiệu liên tục so sánh ba tín hiệu đo lường áp suấ ừ đó chọ ựa t t n l tín hiệu thông qua phương pháp trung bình để đưa ra tín hiệu áp suất lò chính xác nhất để so sánh với giá trị đặt. Tín hiệu bù trước (feedforward) c a h ủ ệ thống ngắt
21
nhiên liệu được s dử ụng để quay ngược cánh dẫn hướng c a quủ ạt gió lò nhằm làm chậm quá trình tụt áp suất buồng đốt.
4. Đo lường quá trình
Để nâng cao độ tin cậy khi đo lưu lượng gió cháy đòi hỏi phải có ít nhất hai đầu đo cho mỗi đệm đo (cặp tín hiệu đo). Các đầu đo đảm bảo độ chính xác cao.
Các cặp tín hiệu đo gió cấp 1 đƣợc g i t i tr m vử ớ ạ ận hành và sử ụ d ng trong h th ng ệ ố buồng đốt (BMS)
Các tín hiệu đo lường v ề ôxi cháy cũng được đo theo cặp để tăng cường độ tin c y cậ ủa các điều kiện cháy. Các tín hiệu trung bình ở mỗi điểm đo phải đƣợc truy n v ề ề cùng với các giám sát về độ chênh lệch giữ a các đi m đoể
Cơ cấu chấp hành gồm: Quạt gió và cách hướng dẫn gió 5. Ghép nối
B ộ phát hiện mức tín hiệu v ề điều kiện cháy đƣợc ứng d ng cho viụ ệc giám sát các gió tổng và gió cấp m t ộ
H ệthống quản lý buồng đốt đƣợc ghép nố ới các tín hiệu yêu cầu để ựi v th c hi n quệ ản lý buồng đốt (BMS)
1.3.3. Điều khiển dòng nhiên liệu và điều chỉnh lượng than cấp
Hình 1.7: Vòng điều khiển lưu lượng - nhiên liệu
H ệthống điều khiển dòng nhiên liệu và điều chỉnh lƣợng than c p n u ấ ế ở đây chỉ đúng với máy nghiền PF lo i cạ ầu đƣợc trình bầy trên hình 1.7
Chức năng vòng điều khi n ể
Chức năng vòng điều khiển nhiên liệu để ự động duy trì lưu lượng nhiên t liệu để đáp ứng nhu c u. Bao g m c viầ ồ ả ệc đo lường dòng nhiên liệu t ừ các máy nghiền và phối h p t i giợ ạ ữa các máy nghiền. Điều ch nh t ỉ ự động các dòng nhiên liệ ừ ỗi máy nghiền thông qua điều t m u chỉnh dòng điện sơ cấp
H ệ điều khiển này gồm các điều khi n chi m quyể ế ền và các ghép nố ới t i h ệ quản lý buồng đốt
22 1. Phương pháp vận hành
M i h ỗ ệ thống này đƣợc trang b cho mị ột nhóm máy nghiền v i mớ ỗ ộ điềi b u khiển. Dòng gió PF được điều khi n bể ởi các van cánh hướng dẫn gió cấp 1 đặt trong các ỗng dẫn sau khi qua các van cánh hướng gió nóng và gió lạnh
2. Tính chất vòng điều khi n ể Thiết kế vòng điều khi n ể
Khi nhu cầu lò hơi thay đổi là nhu cầu dòng nhiên liệu PF c a mủ ỗi máy nghiền thay đổi theo. Do v y phậ ải đảm bảo tính chất cân bằng lưu lượng giữa máy nghiền để đả m b o tả ổng lưu lượng đầu ra của nhiên liệu theo yêu cầu
Chức năng chiếm quyền và giớ ại h n 3. Đo lường quá trình
Các tín hiệu đo lường dòng nhiên liệu s th c hiẽ ự ện đo theo cặp và có giám sát về độ ệch để đả l m bảo độ tin c y ậ
Cơ cấu chấp hành là van cánh hướng để điều chỉnh lưu lượng gió và cân bằng định lượng cấp than để điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu
4. Ghép nối
S ự an toàn tin của quá trình cháy cũng nhƣ hiệu qu ả giám sát và hệ thống gi h n ph ới ạ ụthuộc vào độ tin c y khậ i đo dòng nhiên liệ ổu t ng chảy vào lò hơi. Hệ thống BMS s ẽ phát tín hiệ ới vòng điều t u khiển nhiên liệu khi cần thêm nhiên liệu tạ ầi đ u ra của mỗi máy nghiền
B ộ đo mức đƣợc ứng d ng cho viụ ệc giám sát dòng nhiên liệ ổu t ng
H ệthống quản lý buồng đốt (BMS) đƣợc ghép nố ới các tín hiệi v u của máy nghiền và tải cấp cho lò hơi
1.3.4. Điều khiển áp suất hơi chính
Điều khiển áp xuất hơi chính quan tâm tới nh ng vữ ấn đề sau:
1. Giá trị đặt áp suất hơi chính
Có hai chế độ để đặt giá trị cho áp suất hơi chính: chế độ đặ ự động và chế t t độ đặ ằ t b ng tay. Trong ch t bế độ đặ ằng tay, áp suất hơi chính sẽ do ngườ ận hành i v đặt theo đặc tính của lò. Ở ch t ế độ ự động, áp suất hơi chính sẽ đƣợc b ộ điều khi n ể áp suất hơi tính toán thay đổi trong d i t ả ừ áp suất min tới áp suất max
Điểm đặ ủa áp suất hơi chính sẽ đƣợt c c ch p nhấ ận để ở ch t ế độ ự động, ngoài điều kiện đó ra, áp suất hơi chính sẽ đƣợc đặ ằng tay nhƣng phả bám theo áp suất b i t thực tế ủa lò hơi chính c
2. Tốc đ thay đổi áp suất hơi chínhộ
Giá trị đị nh m c cho tứ ốc độ thay đổi áp suất hơi chính có thể đƣợ ực l a ch n ọ t giao di n vừ ệ ận hành khi ởchế độ ằ b ng tay. Trong ch t ng, tế độ ự độ ốc độ thay đổi áp suấ ẽ ự động được thay đổt s t i theo dải áp suất đã được định trước. Khi đó quá trình điều chỉnh hơi tăng lên hay giảm đi sẽ đƣợ giá trị áp suấ ầc t đ u ra mong mu n ố
Giá trị đị nh m c cho tứ ốc độ thay đổi áp suất hơi chính và sau đó giá trị ủ c a b h n ch tộ ạ ế ốc độ thay đổi áp suất đƣợc so sánh với giá trị đo đƣợc của áp suất hơi chính để đƣa ra độ sai l ch cệ ủa áp suất hơi chính
3. Yêu cầ đầu vào điều u khiển lò hơi
23
Lệnh đầu vào điều khiển lò hơi chính là tín hiệu để điều khiển lƣợng nhiên liệu là lưu lượng nhiên liệu và lưu lượng gió cấp vào lò. Chúng được ch n t ọ ừ hai tín hiệu “Generated Power Command + Pressure control” và “ Setting in boiler input mode”
Chế độ điề u khiển theo điểm đặt đầu vào lò hơi "Setting in boiler input mode" đƣợ ực l a chọn theo các điều kiện nhƣ trình bày ở phần trên. Trong chế độ điều khiển bình thường (ch ế độ điều khi n ph i hể ố ợp). Tín hiệu "Generated Power Command + Pressure control" s ẽ đƣợ ực l a chọn làm tín hiệu điều khi n vể ới yêu cầu v t i cề ả ủa máy phát làm cơ sở. Còn độ sai lệch áp suất hơi chính đƣợc nh n t ậ ừ giá trị đầ u ra b ộ điều khiển áp suất (khâu tỷ ệ tích phân PI) đƣợc dùng làm tín hiệ l u ph n hả ồi về độ sai lệch.
Trong ch ế độ lò vận hành ổn định, điểm đặt v ề công suấ ủa máy phát sẽt c đƣợc gi ữ ổn định và tỉ ệ l thu n vậ ới lƣợng nhiên liệu đƣa vào lò. Nhƣng khi trạng thái cân bằng b ị phá vỡ như trường hợp thay đổ ải máy phát nó sẽ tác đội t ng tới lò b ng s ằ ự thay đổ ủa áp suất hơi chính. Khi đó lệnh yêu cầu đầu vào lò hơi sẽ điềi c u khi n tể ải lò không những đáp ứng theo s ự thay đổ ủ ải máy phát mà còn điềi c a t u khiển để ữ áp suất hơi chính gi
Trong ch ế độ lò khởi động và bộ điều khiển nhiên liệu đang ởchế độ ằ b ng tay (Lò ở chế độ ằng tay) khi đó lệnh yêu cầu đầu vào lò hơi sẽ bám theo lưu b lƣợng nhiên liệu th c t ự ế vào lò để chu n b sẩ ị ẵn sàng cho việc chuy n sang ch ể ế độ khác sau đó
Cấu trúc điều khiển đƣợc trình bày trên hình 1.8
Hình 1.8: Sơ đồ ạch điề m u khiển lò hơi
24
1.3.5. Điều khiển nhiệt độ đầu ra của máy nghiền PF
H ệ thống điều khi n nhiể ệt độ đầ u ra của máy nghiền mô tả ở đây chỉ dùng cho máy nghiền PF lo i c u ạ ầ
1. Chức năng vòng điều khiển
Nhiệt độ đầ u ra của máy nghiền đƣợc điều khiển do môđun của van cánh hướng dòng khí nóng và lạnh c p mấ ột (sơ cấp). Nhiệt độ đặt được điều ch nh b i ỉ ở ngườ ận hành.i v
2. Phương pháp vận hành
Các van cánh hướng c a mủ ỗi máy nghiền được thi t k ế ế có thể đóng mở để điều ch nh nhiỉ ệt độ thông qua hai dòng khí nóng và khí lạnh. Tổng lưu lượng gió tới mỗi máy nghiền được điều khi n bể ởi van cánh hướng đầu ra
3. Tính chất vòng điều khiển
Nhiệt độ đầ u ra c a mủ ỗi máy nghiền đƣợc điều khi n b i viể ở ệc điều ch nh van ỉ cánh hướng gió nóng máy nghiền và van cánh hướng gió lạnh để hút gió sơ cấ ừp t bus dẫn tương ứng với lượng thích hợp để duy trì nhiệt độ đầu ra máy nghiền như mong muốn. Van cánh hướng gió nóng điều chỉnh để điều khi n nhiể ệt độ đầ u ra máy nghiền trong khi van cánh hướng gió lạnh được điều ch nh v ỉ ị trí đặt bám theo v ị trí của van cánh hướng gió nóng
4. Đo lường quá trình
Các đầu đo nhiệt độ phải đo theo cặ ạp t i mỗi điểm đo và thực hiện giám sát độ ệ l ch để đả m bảo độ tin c y cao. ậ
Cơ cấu chấp hành là các van cánh hướng 5. Ghép nối
Phải ghép nối h ệ điều khi n nhiể ệt độ đầ u ra của máy nghiền v i h th ng ớ ệ ố BMS và các hệ ống khác th
1.3.6. Điều khiển lưu lượng máy nghiền PF
H ệthống điều khiển lưu lượng máy nghiền mô tả ở đây chỉ cho máy nghiề n PF loại cầu
1. Chức năng vòng điều khiển
Vòng điều khiển này điều khiển lưu lượng than đầu vào cấp cho máy nghi n ề theo yêu cầu.
Có hai mạch vòng điều khi n: mể ạch vòng lưu lượng cấp và mạch vòng tốc độ ấ c p.
2. Phương pháp vận hành
Mỗi máy cấp than s cung c p cho mẽ ấ ỗi máy nghiền. Tốc độ đƣợc điều ch nh ỉ bởi môđun điều khi n cể ủa máy cấp và cho phép nhận tín hiệ yêu cầ ừ ệu u t h ICMS.
3. Tính chất vong điều khiển
25
Điều khiển lưu lượng đầu ra của máy nghiền s ẽ được đặ ởi nhiên liệu yêu t b c u trong ch t ng ho c bầ ế độ ự độ ặ ởi ngườ ận hành ởi v chế độ ằ b ng tay. Tốc độ máy c p s ấ ẽ được điều khi n b i b ể ở ộ điều khiển lưu lượng n m trong h ICMS. Biằ ệ ến điều khiển quá trình là lưu lượng ra máy nghiền.
Các lệnh chi m quy n t h BMS s ế ề ừ ệ ẽcó tác dụng đố ới v i các thao tác tuầ ựn t . 4. Đo lường quá trình
Các đầu đo nhiệt độ phải đo theo cặ ạp t i mỗi điểm đo và thực hiện giám sát độ ệ l ch để đả m bảo độ tin c y cao. ậ
Cơ câu chấp hành là các cân bằng định lƣợng.
5. Ghép nối
Thực hiện ghép nối từng máy cấp nhiên liệu với BMS.
1.3.7. Điều khiển áp suất buồng đốt
Hình 1.9: Vòng điều khiển áp suất chân không buồng đốt 1. Chức năng vòng điều khi n ể
Các vòng điều khi n s ể ẽ duy trì áp suất cháy trong giới hạn làm việc. H ệ thống s ẽ duy trì điểm đặt thông qua cơ chế điều khi n quể ạt hút khói ID. ấu trúc C điều khiển đƣợc trình bày trên hình 1.9.
2. Phương pháp vận hành
Khí cháy được hút từ đỉ nh của lò và đi qua b ộ quá nhiệt trước khi đi tới đường dẫn khói của lò hơi. Khói cháy tiế ục được tái kế ợp trước khi đi tới khâu p t t h lọc bụi tĩnh điệ ồn r i đƣợc xả ra ngoài qua ông khói.
3. Tính chất vòng điều khi n ể
Vòng điều khiển áp suất chân không buồng đốt là vòng điều khiển tác động nhanh và kết h p vợ ới vòng điều khiển lưu lượng gió tạo ra tín hiệu bù bù trước (feedforward) theo lƣợng gió.
Vòng điều khi n ph i gi ể ả ữ cho áp suất nhanh chóng quay về giá trị âm ổn định trước khi thay đổi quá nhiều. Tín hiệu bù lưu lượng gió tạo ra được b ộ điều khiển có thể ảm giá trị gi khuếch đại và tích phân do vậy để ảm đượ gi c ảnh hưởng của nhiễu.
26 4. Đo lường quá trình
Thực hiên đo áp suấ ạt t i nhiều điểm trong buồng đốt và tại đầu ra c a qu t ủ ạ hút khỏ ể đải đ m bảo độ tin c y. K t hậ ế ợp đo độ ệ l ch giữa các đầu đo
5. Ghép nối
Thực hiện ghép nối từng máy cấp nhiên liệu với BMS.
1.3.8. Điều khiển gió sơ cấp 1. Chức năng vòng điều khi n ể
Thực hi n việ ệc điều chỉnh lưu lượng gió sơ cấp phù hợp với yêu cầu của các máy nghiền.
2. Phương pháp vận hành
Lò hơi có hai quạt đầu vào PA để ẫn dòng gió sơ cấ Các quạt gió này và d p.
các van dẫn hướng s ẽ điều chỉnh các dòng gió nóng và gió lạnh sơ cấp để đưa vào máy nghiền để ậ v n chuyển nhiên liệu và duy trì nhiệt độ đầ u ra của máy nghiền theo yêu cầu
3. Tính chất vòng điều khi n ể
Việc điều chỉnh các quạt gió sơ cấp PA ph i thả ỏa mãn các yêu cầu đầu ra c a ủ dòng gió cấp 1. Cho phép ngườ ận hành có thể thay đổi áp suất đặi v t.
4. Đo lường quá trình
Quá trình đo lường phải đảm bảo độ tin c y cao. Ph i th c hiậ ả ự ện đo dự phòng và giám sát độ ệch. Đặ l c biệt là đố ới v i đường ng dố ẫn gió nóng cấp 1.
Cơ cấu chấp hành là quạt gió và các van cánh hướng. (Xem hình 1.7: Vòng điều khiển lưu lượng - nhiên liệu).
5. Ghép nối
Cần ghép nối các tín hiệu đo và giám sát tới hệ BMS nhƣ tín hiệu chỉ thị trạng thái làm việc của quạt gió PA, tín hiệu đo áp suất của ống dẫn gió cấp 1 ... Các tín hiệu báo áp suất quá thấp sẽ được truvền qua đường dây tín hiệu và cả đường truyền dữ liệu. Các tín hiệu ghép nối sẽ đƣợc thực hiện trong hợp đồng.
1.3.9. Điều khiển nhiệt độ nóng và lạnh
Các bộ gia nhiệt gió sơ cấp và thứ ấ c p kiểu quay độ ậc l p:
1. Chức năng vòng điều khiển
Điều khiển các bộ gia nhiệt gió lò để duy tr nhiì ở ệt độ sao cho không bị đọng hơi và không tạo ra môi trường axit làm ăn mòn các thành ph n c a b gia ầ ủ ộ nhi ệt.
2. Phương pháp vận hành
Hai b gia nhiộ ệt gió sơ cấp và hai bộ gia nhiệt gió thứ ấ c p s gia nhi t cho ẽ ệ các dòng gió bằng khói thoát ra trong buồng đốt và qua bộ ế ti t ki m. ệ
27
Nhiệt độ ủ c a b gia nhi t th cộ ệ ứ ấp được điều khi n nh ể ờ van cánh hướng c a ủ b gia nhi t th c p. Nhiộ ệ ứ ấ ệt độ ủ c a b gia nhiộ ệt sơ cấp đƣợc điều khi n nh ể ờ van cánh hướng c a b gia nhiủ ộ ệt sơ cấp.
3. Tính chất vòng điều khiển
Nhiệt độ ủ c a b gia nhiộ ệt đƣợc tính thông qua giá trị trung bình của nhiệt độ đầu ra và đầu vào. Giá t ị trung bình tính toán bởr i h thệ ống điều khiển thông qua các điểm đo sử ụ d ng c p nhiặ ệt điện.
Nhiệt độ đặt đƣợc xác định b i h thở ệ ống điều khi n, dể ựa trên nhiệt độ ủ c a b ộ gia nhiệt gió cháy.
Các van cánh hướng s hoẽ ạt động tương tác với nhau để thay đổi v ị trí của một van cánh hướng mà có thể tác động đến nhiệt độ ủ c a c hai b gia nhi t. Khi tả ộ ệ ải nhỏ, có nhiề ựa chọu l n cho việc đặt vị trí các cánh hướng để điều ch nh nhiỉ ệt độ đầu ra. Việc này cần th c hi n bự ệ ởi vòng điều khi n. ể
4. Đo lường quá trình
Các đầ đo nhiệt độu phải đo theo cặ ạp t i mỗi điểm đo và thực hiện giám sát độ ệ l ch để đả m bảo độ tin c y cao. ậ
Cơ cấu chấp hành là các van cánh hướng.
1.3.10. Điều khiển nhiệt độ nóng sơ cấp 1. Chức năng vòng điều khi n ể
Dòng khói chảy qua b gia nhiộ ệt sơ cấp đƣợc đ ềi u khiển để duy trì nhiệt độ đầu ra của gió nóng sơ cấp theo giá trị đặ t.
2. Phương pháp vận hành
Khói cháy đƣợc đƣa tới các bộ gia nhiệt sơ cấp và thứ ấp thông qua các van c cánh hướng. H thệ ống các ống dẫn khói được đặ ờ đầt u ra c a buủ ồng đốt. Ho t ạ động c a mủ ột van cánh hướng có thể ảnh hưởng tới các ống dẫn khói khác. Ngoài ra khói nóng được d n qua b ti t kiầ ộ ế ệm để làm nóng nước tuần hoàn.
3. Tính chất vòng điều khi n ể
Điều khi n nhiể ệ ộ gió sơ cấp đƣợc kích hoạ ở ba giai đoạt đ t n:
- Van cách hướng phía trong dẫn dòng gió nóng sơ cấp được điều chỉnh để điều khiển dòng nhiệt trao đổi với gió sơ cấp.
- Khi van cách hướng phía trong nằm ngoài dải điều chỉnh và nhiệt độ giảm dưới nhiệt độ đặt khoảng 5°C Khi đó van cánh hướng bypass của bộ hâm sẽ mở để . điều khiển
- Khi các van trên không đủ điều chỉnh, các van cánh hướng thứ cấp sẽ dần đóng lại để tăng lưu lượng gió sơ cấp cháy qua các van cánh hướng sơ cấp
Nhiệt độ đặ ủa gió nóng cấp 1 có thể đƣợc đặ ự độ t c t t ng. Khi ch t ở ế độ ự động, điểm đặt đƣợc điều chỉnh lên ho c xuặ ống để gi v ữ ở ị trí trung bình của các van gió nóng tạ ị trí thông thường là 70% trong quá trình làm việc. Điều này làm i v tối ƣu hoá lƣợng nhi t ph c h i t ệ ụ ồ ừ các bộ gia nhi t khi gi nhiệ ữ ệt độ bus dẫn gió thấp nhƣ có thể ự th c hi n. ệ