循環(huán)流化床鍋爐（CFB）控制策略

CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)及運行方式具有自身的特殊性，其控制系統(tǒng)需要針對相應特點進行設(shè)計。下面分別對各控制子系統(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。燃料及風量之間設(shè)有交叉限制，以保證增負荷時先加風后加煤，減負荷時先減煤后減風。對于變頻控制的給粉機進行高低速的限制?？刂葡到y(tǒng)輸出一前饋信號至送風控制系統(tǒng)，使送風量能及時跟上煤量的變化，以保持適當?shù)娘L煤配比。

此控制系統(tǒng)通過改變鍋爐燃燒平衡維持機前壓力恒定，當汽機負荷改變時，風量和煤量的調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)動作，以使鍋爐快速響應這一負荷變化，同時也部分補償了負荷變化時鍋爐熱量的改變。

2.床溫控制

床溫是 CFB 鍋爐運行狀態(tài)的重要表征參數(shù)，也是較難控制的參數(shù)之一。這是因為床溫是燃料燃燒發(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、入爐風量、入爐風溫以及吸熱工質(zhì)參數(shù)等等。

床溫通過在燃燒室密相區(qū)布置多支熱電偶進行測量。將多個測量值進行綜合運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行中不單獨調(diào)整 ( 保證返料風在正常范圍時，循環(huán)灰量具有平衡能力 )。影響床溫的主要因素是一次風與二次風比率和燃料量。一次風為床料提供流化動力和初始燃燒氧氣，但同時對密相區(qū)有明顯的冷卻效果;二次風為床料提供燃盡風，從不同高度送入可均衡各段床溫，二次風還主要承擔調(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，與鍋爐負荷相適應的風煤比是決定床溫的最終因素。

為達到控制床溫的目的，采取串級校正調(diào)節(jié)方式。床溫信號進入床溫調(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調(diào)節(jié)器、二次風調(diào)節(jié)器和燃料調(diào)節(jié)器對其給定值進行修正，這樣通過調(diào)節(jié)一、二次風的比率來實現(xiàn)床溫調(diào)節(jié)基本滿足床溫控制的要求，同時一次風量的調(diào)整還必須受安全流化風量的限制。 床溫調(diào)節(jié)器輸出信號轉(zhuǎn)換函數(shù)考慮調(diào)節(jié)床溫時對負荷的影響最小。

床溫校正函數(shù)可參考同型鍋爐預設(shè)，但需在鍋爐運行后通過試驗加以修正，最終達到床溫調(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，鍋爐一定的負荷對應一個適當?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)靜止時料層厚度，一定的床壓(或料層差壓)對應著一定的料層厚度。在運行中，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)傳熱強度低，限制鍋爐出力，對鍋爐穩(wěn)定運行不利;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，雖然鍋爐運行容易控制，爐渣可燃物含量低，但增加了風機電耗。所以為了經(jīng)濟運行，床壓(或料層差壓)控制在負荷對應的適當值 , 運行中床壓(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)定運行、出力和效率。

采用床壓信號作為床壓調(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荷指令與實際進入鍋爐的總風量取小值，并經(jīng)床溫控制校正信號修正后獲得。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)熱量補償運算后所得值，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)整各給煤機的出力，保證總熱量輸入滿足鍋爐負荷及床溫調(diào)整的要求。

在鍋爐的冷態(tài)啟動過程中，先啟動點火燃燒器，按預定的升溫曲線對啟動床料加熱，當床溫升高到可以燃燒主燃料的程度，允許間斷投運給煤機。破碎的煤粒進入爐膛燃燒，床溫繼續(xù)升高，當床溫超過某限定值，允許停止投油，并保持合適給煤量。

對于采用氣力播煤裝置的系統(tǒng)，還需對播煤風壓和風量進行調(diào)節(jié)，使之與給煤量相適應，才能實現(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)熱負荷計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比較，使熱負荷與鍋爐之間的能量供求關(guān)系得到快速平衡。熱量信號反映鍋爐內(nèi)總?cè)剂纤尫诺臒崃浚糜谠撓到y(tǒng)中無需精確計量燃料量，這正表明該系統(tǒng)對燃料的適應性很強。

本設(shè)計的燃料控制系統(tǒng)，同時考慮了煤和油的控制。在鍋爐的冷態(tài)啟動過程中，先啟動床下風道燃燒器，按預定的升溫曲線對啟動床料加熱，把床溫提高到可以燃燒煤燃料的程度，少量間斷投入煤粒，破碎的煤粒進入爐膛燃燒，使床溫繼續(xù)升高。當床溫超過某限定值，就可以停止投油，并保持合適給煤量。在鍋爐啟動的初始階段必須加強對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噴水減溫器。調(diào)節(jié)二級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完成，通過串級方式控制一、二級噴水減溫使鍋爐的主蒸汽溫度控制在允許范圍。

第一級噴水主調(diào)節(jié)器響應二級過熱器出口溫度和給定值 ( 根據(jù)鍋爐負荷計算確定 ) 之間的偏差，副調(diào)節(jié)器響應由主調(diào)節(jié)器修改的溫度和一級減溫器出口溫度之間的偏差，為了克服負荷擾動下的過熱器噴水調(diào)節(jié)過程的滯后和慣性，還將代表負荷擾動的主蒸汽流量作為前饋信號加到副調(diào)節(jié)器的給定值。一旦負荷發(fā)生變化，則提前調(diào)節(jié)減溫水流量，快速消除擾動，維持二級過熱器出口蒸汽溫度在期望值。

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

控制回路采用串級方式，主調(diào)節(jié)器響應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)定在嚴格規(guī)定范圍。