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循环流化床锅炉控制策略（2) |
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| 循环流化床锅炉控制策略（2) |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:01:57  |
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有的CFB锅炉还设有为控制床温专用的调节措施(如烟气再循环、物料添加等)，则可充分利用相应的措施对床温实现有效的控制。
当床温低至一定程度时，可投运油燃烧器以稳定床温，或减缓床温下降速度。
5.回料器配风控制(返料风控制)
CFB锅炉最基本的工况之一就是建立炉膛-分离器-回料器-炉膛流程的物料单向循环，而回料器是这一循环中的关键部件。它是一个具有自密封特性的非机械式物料输送装置，通过对回料器下降段用风、底部用风和上升段用风的合理控制，实现回料器的畅通和物料单向输送，即单向返料。物料在回料器进口立管中形成的静压与炉膛床压之间的差压，是物料循环的根本动力。
回料器用风要求有较高压力。小容量CFB锅炉的回料器用风由一次风提供，回料器用风压力由一次风机保证。大中型CFB锅炉的回料器用风则由专门的罗茨风机(组)提供，回料器用风压力通过罗茨风机(组)出口母管至一次风管的旁路阀(溢流阀)来调节，该压力控制回路是一个单回路PID调节系统。
在保证回料器用风压力足够的前提下，还需控制各段用风风量均达到相应的必需值，且各段风量应保持一定比例，才能保证物料的可靠循环。
6.床层厚度控制(排渣控制)
CFB锅炉炉膛中没有明显的料层界面，但有密相区和稀相区之分。床层厚度是指密相区内静止时料层厚度。床层厚度直接影响到炉内流化状态、床温和传热效率，另外还影响到S02脱除率。在运行中，床料存量必须控制在一定的范围内。若床料存量小，则料层太薄，一方面炉膛内传热强度低，限制锅炉出力，对锅炉稳定运行不利;另一方面床料存量少，排渣可燃物含量高。若床料存量大，则料层太厚，流动阻力必然增加，导致风机电耗加大。所以，为了保证稳定和经济运行，对于一定的锅炉负荷，需要相应保持一个适当的床层厚度。
床层厚度的测量有两种方式。一种是测量床层差压，另一种是测量床压。床层差压测量方式受底部风室压力影响小;床压(绝对值)测量方式受底部风室压力影响较大，此时应考虑在这一影响下床层厚度能够适用的偏离程度。当底部风室压力大幅度变化时，则不能再简单以床压(绝对值)作为床层厚度的表征值。
床层厚度控制系统的任务，就是通过调节排渣量维持床层差压或床压在锅炉负荷要求的适当值。床层厚度调节器的测量值与根据锅炉负荷确定的设定值比较后，经PI调节器运算，其输出控制排渣执行机构，调节底渣的排放量。
底渣排放方式对床层厚度控制的效果有直接影响，不同锅炉采用不同的排渣装置。小型CFB锅炉多采用水冷绞龙排渣机构，水冷绞龙安装在炉膛排渣管出口。这种方式调节迅速快捷，但高温底渣易导致旋转机构故障，而且排渣出力受到一定限制。大中型CFB锅炉多采用风冷式冷渣器排渣。冷渣器是非机械的低速流化床，分为多个小室。冷渣器进料口通过进渣管接至炉膛排渣口，进渣管有一定的倾斜度，管上布置有高压松动及流化风，使底渣自炉膛流至冷渣器。在冷渣器中，灰渣在底部流化风的作用下，按预定流程从第一仓室流动到本级仓室，在流动中被再次燃尽和冷却，最后通过末级仓室出口处的旋转阀排出。床层厚度调节器所控制的排渣执行机构，就是冷渣器出口旋转阀。
采用风冷式冷渣器实现炉膛排渣，必须具备以下条件:(1)进渣管流化良好，通畅;(2)冷渣器各仓室流化良好，仓室之间灰渣流程通畅; (3)冷渣器排渣管通畅;(4)排渣旋转阀转动灵活，调速灵敏。所以，对于风冷式冷渣器排渣方式，床层厚度调节是一个多因素共同作用的过程，需要综合调节多个相关参数，才能获得良好的控制效果。
如果连续排渣控制过程遭受破坏而影响排渣效果时，CFB锅炉还可采用间断排渣运行方式。间断排渣运行必须遵循合适的操作程序，以避免对炉内工况产生过大影响。
7.石灰石给料控制回路
石灰石量的给定值由石灰石量与煤量的比值(Ca/S)乘以给煤量作为预估值，再由S02调节器输出值作为修正系数与预估值相乘后获得。石灰石量给定值与测量值的偏差经调节器PI运算，其输出控制石灰石给料装置，从而改变石灰石量来保证烟气中S02排放量达到环保要求。
S02调节器输出设置手/自动切换和限值功能(如0.8～1.2)。在SO2调节回路投入自动运行时，回路可由S02调节器精确调整所需石灰石量，控制烟气中S02含量为给定值。当S02调节回路未处于自动状态时(如S02测量信号故障时回路退出自动)，回路也可获得一个相对合适的石灰石量给定值，进而给入相应的石灰石量。
这一回路结构还减小了尾部烟气中S02含量变化相对于给煤量变化的滞后对匹配石灰石量调节带来的延迟，提高了石灰石量调节的快速性。
石灰石由给料装置给出后，多数CFB锅炉采用高压空气通过管道完成其后续的输送任务。这种系统中，还需要控制高压输送空气的风压和风量，以保证石灰石颗粒被可靠输送到炉膛。
8.风道燃烧器控制
大多数CFB锅炉采用风道燃烧器完成点火启动。每台风道燃烧器装有一支油枪，布置有内通道风、外通道风和出口冷却风。内通道风和外通道风由一次风经点火风机增压后提供。内通道风为油枪提供稳燃风，外通道风为油枪提供燃尽风，出口冷却风调节风道燃烧器烟温。
风道燃烧器的配风需要加以控制。根据油枪的流量计算出所需内、外通道风量，经PID调节控制相应挡板开度，保证油枪稳定和完全燃烧。出口烟温按单回路PID调节，通过控制出口冷却风挡板开度，调整冷却风量稳定出口烟温，以避免烟温过高造成风道燃烧器内衬保温材料坍塌、甚至穿壁事故。
9.冷渣器控制
冷渣器控制中包含如下子系统:
● 冷渣器风室风量控制系统:根据各仓室内床温，通过函数运算获得所需风量给定值，经PID调节控制本仓室流化风调节挡板开度，使风量达到给定值。
● 冷渣器风室床压控制系统:冷渣器风室床压是由灰渣存留量和流化风压共同建立的。冷渣器风室床压需保持在一定范围，通过对排渣进行适当修正来调节。
10.炉膛压力控制
本控制回路是一个带前馈的单回路PID调节系统，控制引风机入口挡板开度或引风机转速，改变引风量，以维持炉膛压力的平衡。为减小动态偏差，引入送风(含一、二次风)执行机构位置(经适当加权运算后)作为前馈信号，可使引风机迅速响应总风量的变化，维持炉膛压力在设定值。由于炉内床料存量随负荷而变化，从运行的经济性考虑，炉膛压力设定值应随着负荷的变化进行适当调整。
11.给水全程控制
该系统的目标是保证锅炉汽包中的水位稳定在安全运行的范围内，并实现汽包水位全程控制。
在启动和低负荷期间，由汽包水位单冲量调节回路控制启动给水调节阀开度，调整给水流量，实现汽包水位控制。在正常运行时，由汽包水位、主蒸汽流量和给水流量构成的三冲量调节回路，控制主给水调节阀开度或给水泵转速，调整给水流量，实现汽包水位控制。通过一套专门设计的切换逻辑，实现单冲量调节与三冲量调节的双向无扰切换。
给水采用单冲量控制时，经压力补偿的汽包水位信号(三取中)作为水位调节器的反馈信号，与给定值的偏差通过比例积分运算，所得输出值控制启动给水调节阀开度，调整给水流量，维持水位在给定值。
给水采用串级三冲量控制时，经压力补偿的汽包水位信号(三取中)作为水位调节器(PI)的反馈信号，与水位给定值的偏差通过比例积分运算，再与主蒸汽流量(前馈)相加后作为主给水调节器(ID)的给定值。此给定值与作为反馈信号的主给水流量的偏差，通过PID运算，所得输出值控制主给水调节阀开度或给水泵转速，调整给水流量，维持水位在给定值。
12.过热器蒸汽温度控制
典型的过热蒸汽温度控制分两级完成，通过串级方式控制一、二级喷水减温，使锅炉的主蒸汽温度控制在允许范围。
第一级喷水主调节器响应二级过热器出口温度和给定值(根据锅炉负荷计算确定)之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和一级减温器出口温度之间的偏差。为了克服负荷扰动下过热器喷水调节过程的滞后和惯性，还将代表负荷扰动的主蒸汽流量作为前馈信号，加到副调节器的给定值上。一旦负荷发生变化，则提前调节减温水流量，快速消除扰动，维持二级过热器出口蒸汽温度在期望值。
第二级喷水主调节器响应末段过热器出口蒸汽温度和手动调节设定值之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和二级减温器出口温度之间的偏差。为了克服负荷扰动下过热器喷水调节过程的滞后和惯性，还将代表负荷扰动的主蒸汽流量作为前馈信号，加到副调节器的给定值上。一旦负荷发生变化，则提前调节减温水流量，快速消除扰动，提高了控制品质，确保主汽温度稳定在严格的规定范围内。
13.再热器蒸汽温度控制
再热蒸汽温度的精确控制，通常是通过控制喷水减温来实现的。控制回路采用串级方式，主调节器响应再热器出口蒸汽温度和设定值之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和减温器出口温度之间的偏差，调节减温水流量，确保再热器蒸汽温度稳定在严格的规定范围内。
14.暖风器控制
该控制系统用于控制末级空气预热器冷端温度，以保证这一温度高于烟气中硫酸露点，从而防止冷端金属腐蚀。在空气进入末级预热器前，调整进入暖风器的蒸汽量，以保证进入空气预热器的风温度足够高，使得空气预热器冷端烟气温度高于酸露点。
本系统采用单回路PID调节，以末级预热器空气入口风温和烟气温度的平均值为反馈值，通过控制加热蒸汽调节阀开度，调整加热蒸汽流量，维持末段空气预热器冷端烟气温度在安全范围。
15.燃油压力控制
本系统采用单回路PID调节，通过控制油泵转速或燃油压力调节阀，维持燃油母管压力为运行设定值。
16.其它辅助控制 其它辅助控制系统与典型的煤粉锅炉相似，此处不再累述。
三、结束语
CFB锅炉系统复杂，且不同制造商所提供设备的结构亦有所差异，所以具体的CFB锅炉控制方案需要针对系统实际情况进行设计。
CFB锅炉控制系统中使用了较多函数(曲线)，这些函数(曲线)是根据过程特性建立的，并且需要在现场调试时予以精确校正。因而，了解过程特性和现场调试工作，对获得良好的控制效果是非常重要的。此外，结合运行经验，针对复杂的控制回路(如床温控制、排渣控制等)研制专门的控制算法也很有必要。
我们相信，随着CFB锅炉性能的不断优化、配套装置性能的全面提高和对锅炉特性的深入掌握，通过严谨的系统设计和精心的现场调试，一定能够实现CFB锅炉的优化控制，全面提高CFB锅炉机组的运行水平。
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