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1、 - 1 - 第六章 循环流化床控制策略概述1、循环流化床锅炉部分1.1 模拟量采集系统（DAS）DAS 系统对 CFB 的工艺参数进行实时采集，并进行处理。参见下表（但不限于此）：循环流化床锅炉 DAS 系统一览表序号 检测、控制系统名称1 空预器后二次风温度检测系统2 空预器后一次风温度检测系统3 甲、乙侧风室温度检测系统4 甲、乙侧密相层温度检测系统5 甲、乙侧炉膛中部温度检测系统6 甲、乙侧炉膛出口温度检测系统7 甲、乙侧回料器温度检测系统8 甲、乙侧回料温度检测系统9 甲、乙侧一级过热器前烟气温度检测系统10 甲、乙侧一级过热器后烟气温度检测系统11 甲、乙侧二级过热器后烟气温度检测
2、系统12 省煤器后烟气温度检测系统13 二次风空预器后烟气温度检测系统14 一次风空预器后烟气温度检测系统15 引风温度检测系统16 给水温度检测系统17 省煤器后给水温度检测系统18 一、二级过热器出口蒸汽温度检测系统19 一次风机出口压力检测系统20 甲、乙侧空预器出口一次风压力检测系统21 二次风机出口压力检测系统22 甲、乙侧空预器出口二次风压力检测系统23 回料风机出口压力检测系统24 甲、乙侧回料风压力检测系统25 甲、乙侧给煤机风压检测系统26 甲、乙侧风室压力检测系统27 甲、乙侧密相层压力检测系统28 甲、乙侧炉膛中部压力检测系统29 甲、乙侧炉膛出口压力检测系统30 甲、乙
3、侧旋风分离器压力检测系统31 甲、乙侧过热器前烟气压力检测 - 2 - 32 甲、乙侧过热器后烟气压力检测33 甲、乙侧省煤器后烟气压力检测34 甲、乙侧二次风空气预热器前烟气压力检测35 甲、乙侧一次风空气预热器前烟气压力检测36 引风压力检测系统37 给水压力检测系统38 汽包压力检测系统39 蒸汽母管压力检测系统40 汽包水位控电视检测系统41 汽包水位控检测系统42 给水流量检测系统43 一、二级减温水流量检测系统44 蒸汽流量检测系统45 甲、乙侧一次风量检测系统46 甲、乙侧二次风量检测系统47 甲、乙侧回料风流量检测系统48 一次风机电流49 二次风机电流50 引风机电流51 回
4、料风机电流52 1#、2#给煤机电流53 甲、乙侧一次风挡板54 甲、乙侧点火一次风挡板55 甲、乙侧二次风挡板56 甲、乙侧回料风遥控57 引风挡板58 给水遥控门59 事故放水门60 蒸汽放空门61 主蒸汽门62 1#、2#煤仓料位检测系统1.2 模拟量控制系统（MCS）1.2.1 CFB 锅炉床温控制系统A、特点分析流化床锅炉床温一般应控制在 850-950范围内，床温过高容易结焦，床温过低影响燃烧效果甚至导致熄火。影响床温一般有如下因素： - 3 - （1） 煤种变化或燃用煤矸石和好煤混合不均匀时，引起床温波动。（2） 给煤量控制不均匀，时多时少，甚至断煤也会引起床温波动。（3） 煤粒
5、直径控制不严或排渣不及时，造成料层变厚，阻力增加而使风量变小， 影响流化质量和底部的热交换，使床温下降，甚至影响正常运行。（4） 料床（密相区）高度，特别是间歇放渣引起床温变化。（5） 当负荷增加时，加大给煤量而加风不够，会导致燃烧不良而使床温下降。（6） 负荷变化引起床温及炉膛温度分布的变化。（7） 当风煤配比不当，风量过大，烟气带走热量过多，床温会下降，风量过小流化质量下降，甚至导致熄火。（8） 二次返料量的增减引起床温的明显升降。 B、控制方案我们针对以上问题，我们提出具有仿人工智能功能的给煤燃烧控制系统，该系统根据循环硫化床锅炉的燃烧运行工况、床温的偏差、以及床温偏差的变化率等条件，自
6、动控制给煤机的给煤增量。燃烧信号的选取有二种方式，自动选择/操作员指定。在自动选取方式时，控制系统对 3支（或更多）燃烧热电偶信号采取选中值的算法，自动选择参与燃烧控制的燃烧热电偶。燃烧控制系统可运行在温度优先/压力优先等二种方式。在温度优先方式下，控制系统通过调整给煤量，控制床温在设定值。在压力优先方式下，控制系统通过调整给煤量，控制蒸汽压力在设定值。以下按温度优先方式介绍控制系统功能。1. 运行条件检查： 一次风量 二次风量 料层差压 给煤量 料层温度2. 给煤操作 - 4 - 如果以上条件均在正常范围内时（参数范围可调整），控制系统方可进行本次给煤操作。否则，取消本次给煤操作，对未满足条
7、件的参数发出报警。控制系统根据燃烧偏差信号，对给煤机发出增加/减少给煤增量指令。给煤增量现场可调整，并与燃烧偏差的绝对值成函数关系。3. 数据采集及分析当完成一次给煤操作后，控制系统需等待 5 分钟（时间现场可调），同时，控制系统记录下本次给煤操作前的燃烧（T1），以及等待 5 分钟后的燃烧(T2)，并连续监视目前燃烧的变化率(T)，根据对采集到的 3 个参数的分析、比较。控制系统可得出本次给煤操作对燃烧的控制程度，并为下次给煤操作提供数据。控制器可按照负荷指令来控制燃料量，同时按风煤比及经济燃烧的原则调整一二次风量，以保证经济燃烧。只有当床温上升并接近结焦温度时，才把一、二次风之间的协调目的
8、改为降低床温。床温规定值通常约为 883C。在这一温度条件下运行可以保证锅炉最佳的燃烧效率及最佳脱硫度，为了控制床温在这一要求值，一、二次风的比率要随床温而变化。总风量依据给煤量和风煤比，计算出所需一、二次风总量。结合风门挡板开度与实测风量关系曲线反推出的开度值，分配到一二次门开度。在维持总风量不变的前提下，提高一次风量，相应减少二次风量，可将密相区的部分热量带到炉膛上部从而降低床温，改善物料的流化及循环状况。反之，可以提高床温。但这种方法只能用来微调床温。如果床温变化较大，应通过调整 U 阀风机开度控制反料量或者通过控制石灰石排放量来达到大范围调整床温的目的。值得注意的是:在锅炉压力调节系统
9、中，通过调节给煤量来控制主蒸汽压力。此调节系统要注意以下问题:1、与送风实现交叉限幅，即升负荷时先给风后给煤，减负荷时先减煤后减风；2、CFB 锅炉控制的原则是：要确保燃烧的稳定，再调负荷。由于煤量是影响床温的重要因素之一，故在构造主汽压力方案时需将床温的影响纳入主要控制方案中，保证床温在要求允许的范围内时，才可以依据负荷指令来调节给煤量。否则应依据床温指令来调节风量或给煤量。3、由于煤量对负荷的影响滞后比较大，故在负荷调节时引入蒸汽流量信号作为前馈信号。 - 5 - 4、密相区热偶容易损坏，因此检测床温信号显得尤为重要。例如：床温设置四只热电偶 TE-101、TE-102、TE-103、TE
10、-104 所测出的温度分别用 a、b、c、d 代表。计算床温时要充分考虑炉膛横截面均匀测量。T1=(a+b+c)/3 T2=(b+c+d)/3炉膛平均值 T=（T1+T2）/2此时的 T 值重点反映了炉膛中部密相区的床温。当某一支热电偶检测超限时，采用三取二的方法测量平均值，并报警显示故障的热电偶，提示更换。大型流化床锅炉来说，大范围调节负荷时，还可以采用分床压火技术，即部分分床对称的停煤，停风，压火，其他床仍然保持原来的工况。总之，在实际运行中，床温控制比手动调整时波动要小得多，自学习床温控制器能自动总结学习风量、煤量、负荷变化等对床温影响的方向性，灵敏性，并将床温控制在理想值附近。CFB
11、锅炉一次风控制系统A、分析CFB 锅炉一次风发挥了 5 个方面的作用：1) 流化状态的建立取决于一次风量；2) 流化质量的好坏主要取决于一次风量;3) 床料在密相区内，实现良好的流态燃烧取决于一次风量；4) 床温的高低，受到一次风量变化的明显影响；5) 床压的高低，受到一次风量一定程度的影响。B、控制方案一次风的控制取决于燃料量和床温等因素。在正常情况下，一次风量控制系统处于流量控制状态，一次风量的大小要保证炉膛内燃料的流化状态。当料层温度上升到其某一上限值（如温度950时），一次风量控制系统改为温度控制状态，迅速加大一次风量，以降低料层温度，防止料层结焦。1.2.2 CFB 锅炉二次风控制A
12、、特点分析 - 6 - 循环流化床锅炉布置二次风的主要作用是确保从密相区溢出的可燃物在稀相区（悬浮段）得到进一步的富氧燃烧。使燃料在炉膛内充分燃烧，降低炉膛上下温差；对二次风的控制应该确保烟气含氧量在 3-5%范围内，负荷高时烟气含氧量应低一点；负荷低时烟气含氧量应该高一点。另外，它还可以加强稀相区气固两相流的扰动，使稀相区细小颗粒在炉膛内滞留时间加长，强化燃烧，增强炉内温度场，增加发热量，提高燃烧效率。特别是在小负荷运行时风量相应减小的情况下，关闭部分二次风入口喷嘴或减小二次风入口截面积，可以保证二次风区的湍流加强细小颗粒的扰动。如果二次风量不够，稀相区不能充分燃烧，炉膛温度低、炉膛温度差值
13、大，既影响锅炉效率又影响锅炉出力。如果二次风区配风不均还将导致稀相区温差加大。根据以上分析，可以用稀相区温差来作为调整输入信号，单独设置一个回路来调整二次风区部分二次风喷嘴，以达到二次风均匀分配的目的。B、控制方案将给煤量空煤比后，作为二次风量调节系统的设定值，氧量经 PID 运算后信号作为校正信号，校正二次风的设定值。1.2.3 CFB 锅炉炉膛压力控制特点分析根据炉膛压力信号来动态协调二次风机入口风门和引风门的开度，可确保炉膛压力满足在设定的范围内。炉膛压力设定值为-20Pa，实际运行中的变化范围是-50-250 Pa，不仅变化幅度大而且变化频率快。必须对炉膛压力作大幅度的阻尼才能很好的控
14、制炉膛负压，并使执行机构不至于频繁的动作。为避免炉膛压力信号波动频繁引起引风机入口挡板位置频繁动作，调节器内设置死区来改善调节性能。引风机跳闸强制引风机入口挡板位置全开。 - 7 - 膛压力控制系统框图1.2.4 CFB 锅炉石灰石流量特点分析CFB 锅炉石灰石流量控制比较简单，一般在 DCS 中设定最佳钙硫比，根据进入 CFB 锅炉的给煤量来按比例控制石灰石输送机的转速，定期进行人工化验，即可达到要求。或者使用烟气连续排放在线检测仪监视烟气排放的含硫量作为反馈信号同石灰石输送形成闭环的 PID控制。1.2.5 CFB 锅炉床压控制特点分析CFB 锅炉床压高低变化与负荷高低、一次风量大小、煤种
15、变化、床渣数量和颗粒直径大小均有关系。当负荷稳定时，床压主要受到床渣沉积量的影响床渣沉积量增加时床压明显石灰石流量控制系统 - 8 - 升高,床渣沉积量减少床压明显降低。所以在负荷稳定时，DCS 的床压控制系统主要是控制炉膛底部灰渣排放。必须指出：当负荷变化或一次风量变化或床温变化时对床压都会产生影响，考虑床压控制时也必须把这些因素考虑进去。 床压控制系统框图1.2.6 CFB 锅炉点火控制方案具备点火条件后，开引风机，引风机开度大约为满负荷时的 30-35%，引风机开启半分钟后（时间可调）开启一次风机，一次风机的开度大约为满负荷时的 30-35%，保持炉膛吹扫57 分钟（时间可调），调整一次
16、风点火风门，一部分一次风从旁路（点火风路）通过，以满足点火用氧的需要。之后进入自动点火系统（按点火启动开关进点火枪开吹扫阀开吹扫阀 5 分钟后开点火器，同时开油阀持续 10 秒钟时间，如火焰检测器检测不到火焰 立即关闭油阀打开吹扫阀延续 5 分钟时间关吹扫阀重新进入自动点火系统。如果火焰检测器检测到火焰点火器发火结束，自动退点火枪至锅炉炉膛温度达到 850 度以上，炉膛内燃烧工况稳定。1.2.7 CFB 锅炉水位控制方案三冲量给水调节通过汽包水位、给水流量、蒸汽流量三个信号来调节给水调节阀，维持汽包水位，此系统的水位调节品质比较好。蒸汽流量和给水流量的差值送入三冲量调节器的前馈输入端，构成具有比例调节作用的副调节回路，副调
