循環(huán)流化床鍋爐（CFB）控制策略

CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式具有自身的特殊性，其控制系統(tǒng)需要針對(duì)相應(yīng)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面分別對(duì)各控制子系統(tǒng)予以描述。

1.主蒸汽壓力控制

采用 DEB 直接能量平衡策略。控制煤粉量來保證母管蒸汽壓力恒定。燃料及風(fēng)量之間設(shè)有交叉限制，以保證增負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)后加煤，減負(fù)荷時(shí)先減煤后減風(fēng)。對(duì)于變頻控制的給粉機(jī)進(jìn)行高低速的限制。控制系統(tǒng)輸出一前饋信號(hào)至送風(fēng)控制系統(tǒng)，使送風(fēng)量能及時(shí)跟上煤量的變化，以保持適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤配比。

此控制系統(tǒng)通過改變鍋爐燃燒平衡維持機(jī)前壓力恒定，當(dāng)汽機(jī)負(fù)荷改變時(shí)，風(fēng)量和煤量的調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作，以使鍋爐快速響應(yīng)這一負(fù)荷變化，同時(shí)也部分補(bǔ)償了負(fù)荷變化時(shí)鍋爐熱量的改變。

2.床溫控制

床溫是 CFB 鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要表征參數(shù)，也是較難控制的參數(shù)之一。這是因?yàn)榇矞厥侨剂先紵l(fā)熱和床料放熱綜合作用的結(jié)果，而影響燃料發(fā)熱和床料放熱的因素較多，如燃料熱值、粒度尺寸、物料流速、物料濃度、入爐風(fēng)量、入爐風(fēng)溫以及吸熱工質(zhì)參數(shù)等等。

床溫通過在燃燒室密相區(qū)布置多支熱電偶進(jìn)行測量。將多個(gè)測量值進(jìn)行綜合運(yùn)算后得出床溫表征值。為了保證循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定燃燒并有利于獲得最佳脫硫和脫硝效果，床溫最好控制在850℃至900℃之間。

對(duì)于采用高溫回料系統(tǒng)的CFB鍋爐，循環(huán)灰(回料)溫度與爐內(nèi)床溫十分接近，循環(huán)灰量不能明顯影響床溫且在正常運(yùn)行中不單獨(dú)調(diào)整 ( 保證返料風(fēng)在正常范圍時(shí)，循環(huán)灰量具有平衡能力 )。影響床溫的主要因素是一次風(fēng)與二次風(fēng)比率和燃料量。一次風(fēng)為床料提供流化動(dòng)力和初始燃燒氧氣，但同時(shí)對(duì)密相區(qū)有明顯的冷卻效果;二次風(fēng)為床料提供燃盡風(fēng)，從不同高度送入可均衡各段床溫，二次風(fēng)還主要承擔(dān)調(diào)節(jié)煙氣含氧量的任務(wù)。燃料量直接影響爐內(nèi)發(fā)熱量，與鍋爐負(fù)荷相適應(yīng)的風(fēng)煤比是決定床溫的最終因素。

為達(dá)到控制床溫的目的，采取串級(jí)校正調(diào)節(jié)方式。床溫信號(hào)進(jìn)入床溫調(diào)節(jié)器與床給定值比較所得偏差經(jīng)不同的函數(shù)轉(zhuǎn)換后生成校正指令分別送至一次風(fēng)調(diào)節(jié)器、二次風(fēng)調(diào)節(jié)器和燃料調(diào)節(jié)器對(duì)其給定值進(jìn)行修正，這樣通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的比率來實(shí)現(xiàn)床溫調(diào)節(jié)基本滿足床溫控制的要求，同時(shí)一次風(fēng)量的調(diào)整還必須受安全流化風(fēng)量的限制。 床溫調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換函數(shù)考慮調(diào)節(jié)床溫時(shí)對(duì)負(fù)荷的影響最小。

床溫校正函數(shù)可參考同型鍋爐預(yù)設(shè)，但需在鍋爐運(yùn)行后通過試驗(yàn)加以修正，最終達(dá)到床溫調(diào)節(jié)的最佳效果。

3.床層厚度(床壓)控制

在循環(huán)流化床鍋爐中，床層厚度對(duì)爐內(nèi)流化狀態(tài)、床溫和傳熱效率 有直接影響，鍋爐一定的負(fù)荷對(duì)應(yīng)一個(gè)適當(dāng)?shù)拇矊雍穸取?/span>

床層厚度基本同床壓(或料層差壓)成正比。床壓控制系統(tǒng)的任務(wù)就是通過調(diào)節(jié)排渣量維持床料厚度在適當(dāng)值。

循環(huán)流化床沒有明顯的流化料層界面，但有密相區(qū)和稀相區(qū)之分，床層厚度是指密相區(qū)內(nèi)靜止時(shí)料層厚度，一定的床壓(或料層差壓)對(duì)應(yīng)著一定的料層厚度。在運(yùn)行中，料層厚度必須控制在一定的范圍內(nèi)。若料層太薄，一方面爐膛內(nèi)傳熱強(qiáng)度低，限制鍋爐出力，對(duì)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行不利;另一方面爐料的保有量少，放出爐渣可燃物含量也高。若料層太厚，料層阻力必然增加，雖然鍋爐運(yùn)行容易控制，爐渣可燃物含量低，但增加了風(fēng)機(jī)電耗。所以為了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，床壓(或料層差壓)控制在負(fù)荷對(duì)應(yīng)的適當(dāng)值 , 運(yùn)行中床壓(或料層差壓)超過此值，可以通過放渣來調(diào)整，放渣的原則是少放、勤放，最好能連續(xù)適量排放，一次放渣量太多，將影響鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行、出力和效率。

采用床壓信號(hào)作為床壓調(diào)節(jié)器的測量值，同床壓設(shè)定值比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)器運(yùn)算，其輸出控制底渣的排放量。

4.燃料控制

鍋爐燃料量指令是由鍋爐負(fù)荷指令與實(shí)際進(jìn)入鍋爐的總風(fēng)量取小值，并經(jīng)床溫控制校正信號(hào)修正后獲得。鍋爐燃料量指令作為燃料主控的給定值，所有輸入鍋爐的燃煤量測量值的總和經(jīng)發(fā)熱量補(bǔ)償運(yùn)算后所得值，與燃油折算煤量之和作為反饋值，燃料主控PID輸出值經(jīng)分配后調(diào)整各給煤機(jī)的出力，保證總熱量輸入滿足鍋爐負(fù)荷及床溫調(diào)整的要求。

在鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)過程中，先啟動(dòng)點(diǎn)火燃燒器，按預(yù)定的升溫曲線對(duì)啟動(dòng)床料加熱，當(dāng)床溫升高到可以燃燒主燃料的程度，允許間斷投運(yùn)給煤機(jī)。破碎的煤粒進(jìn)入爐膛燃燒，床溫繼續(xù)升高，當(dāng)床溫超過某限定值，允許停止投油，并保持合適給煤量。

對(duì)于采用氣力播煤裝置的系統(tǒng)，還需對(duì)播煤風(fēng)壓和風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之與給煤量相適應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)煤粒在密相區(qū)床面上的均勻分布。

在由 DEB 為基礎(chǔ)構(gòu)成的燃料控制系統(tǒng)中，不同于其它控制策略之處在于：根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算出來的鍋爐指令在燃料調(diào)節(jié)器的入口直接同鍋爐的熱量指令信號(hào)比較，使熱負(fù)荷與鍋爐之間的能量供求關(guān)系得到快速平衡。熱量信號(hào)反映鍋爐內(nèi)總?cè)剂纤尫诺臒崃浚糜谠撓到y(tǒng)中無需精確計(jì)量燃料量，這正表明該系統(tǒng)對(duì)燃料的適應(yīng)性很強(qiáng)。

本設(shè)計(jì)的燃料控制系統(tǒng)，同時(shí)考慮了煤和油的控制。在鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)過程中，先啟動(dòng)床下風(fēng)道燃燒器，按預(yù)定的升溫曲線對(duì)啟動(dòng)床料加熱，把床溫提高到可以燃燒煤燃料的程度，少量間斷投入煤粒，破碎的煤粒進(jìn)入爐膛燃燒，使床溫繼續(xù)升高。當(dāng)床溫超過某限定值，就可以停止投油，并保持合適給煤量。在鍋爐啟動(dòng)的初始階段必須加強(qiáng)對(duì)床溫和煙氣含氧量的監(jiān)視，以判斷煤燃料是否真正燃燒。

5.主蒸汽溫度控制

在屏式熱器噴出口至高溫過熱器之間管道布置二級(jí)噴水減溫器。調(diào)節(jié)二級(jí)噴水量是控制主汽蒸溫度最后的和最直接的手段。

典型的過熱蒸汽溫度控制分兩級(jí)完成，通過串級(jí)方式控制一、二級(jí)噴水減溫使鍋爐的主蒸汽溫度控制在允許范圍。

第一級(jí)噴水主調(diào)節(jié)器響應(yīng)二級(jí)過熱器出口溫度和給定值 ( 根據(jù)鍋爐負(fù)荷計(jì)算確定 ) 之間的偏差，副調(diào)節(jié)器響應(yīng)由主調(diào)節(jié)器修改的溫度和一級(jí)減溫器出口溫度之間的偏差，為了克服負(fù)荷擾動(dòng)下的過熱器噴水調(diào)節(jié)過程的滯后和慣性，還將代表負(fù)荷擾動(dòng)的主蒸汽流量作為前饋信號(hào)加到副調(diào)節(jié)器的給定值。一旦負(fù)荷發(fā)生變化，則提前調(diào)節(jié)減溫水流量，快速消除擾動(dòng)，維持二級(jí)過熱器出口蒸汽溫度在期望值。

第二級(jí)噴水主調(diào)節(jié)器響應(yīng)末段過熱器出口蒸汽溫度和手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)定值之間的偏差，副調(diào)節(jié)器響應(yīng)由主調(diào)節(jié)器修改的溫度和二級(jí)減溫器出口溫度之間的偏差，為了克服負(fù)荷擾動(dòng)下的過熱器噴水調(diào)節(jié)過程的滯后和慣性，還將代表負(fù)荷擾動(dòng)的主蒸汽流量作為前饋信號(hào)加 到 副調(diào)節(jié)器的給定值。一旦負(fù)荷發(fā)生變化，則提前調(diào)節(jié)減溫水流量，快速消除擾動(dòng)，提高了控制品質(zhì)，確保主汽溫度穩(wěn)定在嚴(yán)格規(guī)定范圍。

6.再熱器蒸汽溫度控制

再熱蒸汽溫度的精確控制通常是通過噴水減溫控制來實(shí)現(xiàn)的。

控制回路采用串級(jí)方式，主調(diào)節(jié)器響應(yīng)再熱器出口蒸汽溫度和設(shè)定值之間的偏差，副調(diào)節(jié)器響應(yīng)由主調(diào)節(jié)器修改的溫度和減溫器出口溫度之間的偏差，調(diào)節(jié)減溫水流量，確保再熱器蒸汽溫度穩(wěn)定在嚴(yán)格規(guī)定范圍。