循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)淺談

1、循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)淺談【摘要】本文介紹大容量和高參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐 的結(jié)構(gòu)以及燃燒原理，并提出一些控制策略和控制方法?！娟P(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐；燃燒原理；床溫控制0引言循環(huán)流化床鍋爐（cfb ）作為一種新型燃燒設備，它 具有高效低污染、煤種適應性好，負荷調(diào)整范圍寬，飛灰 和爐渣的含碳量低、運行穩(wěn)定，并且對有害氣體的排放進一 步降低、環(huán)保效果好等優(yōu)點，因此而得到廣泛的推廣和應用， 發(fā)展前景廣闊。不同鍋爐廠家生產(chǎn)的cfb鍋爐在結(jié)構(gòu)、性能 及調(diào)節(jié)手段等方面存在一定的差異。目前我廠兩臺鍋爐就是 由東方鍋爐廠生產(chǎn)480t/h超高壓cfb鍋爐。下面結(jié)合我廠 鍋爐運行情況就大容量和高參數(shù)循環(huán)流化床鍋

2、爐的燃燒原 理和控制策略作一介紹，為今后我廠燃燒自動的投入，進一 步提高自動投入率，降低工人勞動強度提供理論參考。循環(huán)流化床鍋爐一般由給料系統(tǒng)、循環(huán)床燃燒室、高溫 分離裝置、循環(huán)物料回送裝置和尾部受熱面（有些爐型與返 料機構(gòu)結(jié)合設置有外置流化床換熱器）等組成。循環(huán)流化 床鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個大滯后、強耦合的非線性系統(tǒng)，各個 變量之間相互影響。有的被調(diào)參數(shù)同時受到幾個調(diào)節(jié)參數(shù)的 共同影響，如床層溫度要受到給煤量、石灰石供給量、一次 風量、返料量及排渣量等多個參數(shù)控制。因此，在構(gòu)造cfb 鍋爐控制方案時只有抓住主要矛盾，同時兼顧各個次要矛 盾，才能構(gòu)造出滿足系統(tǒng)要求的控制策略?，F(xiàn)在電力行業(yè)普遍采用將

3、智能自動化方法及策略結(jié)合 實際經(jīng)驗，設計控制方案，同時也證明該方法行之有效，可 廣泛應用于各行業(yè)鍋爐的自動控制系統(tǒng)。1結(jié)構(gòu)原理1. 1基本結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床鍋爐本體一般可分成兩部分：一部分由爐 膛、汽包、分離器、回料器等組成，形成一個固體物料循環(huán) 回路；另一部分則為對流煙道，布置有過熱器、省煤器、空 氣預熱器等，與常規(guī)煤粉爐相近。外圍系統(tǒng)和設備主要有一 次風及送、及引風機，粗碎機，細碎機，給煤機，石灰石給 料機，播煤風機，j閥風機，冷卻排渣系統(tǒng)，風道點火加熱 系統(tǒng)，爐膛的密相區(qū)和二次風口還可設置助燃用的啟動燃燒 系統(tǒng)。1.2燃燒原理cfb鍋爐一般采用熱煙氣床下點火方式，在密相區(qū)和二 次風口可設置助

4、燃用的啟動燃燒器和床槍。鍋爐啟動采用床 料循環(huán)加熱，即冷床料在流化并循環(huán)的條件下加熱升溫。啟 動時，最先投運風道燃燒器，以熱煙氣和空氣混合物加熱床 料，之后投運啟動燃燒器，使溫度按照升溫升壓曲線上升。 當床溫達到500°c時，可根據(jù)需要投運投運油槍，使床溫進 一步升高至600°c,這時可逐步投煤。燃燒所需要的一次風和二次風分別由爐膛的底部和側(cè)墻送入。原煤塊經(jīng)過粗碎機和細碎機破碎后，通過皮帶式給 煤機送入煤斗。煤斗經(jīng)播煤風將煤吹入爐膛。爐膛出口水平 煙道內(nèi)裝有煙灰分離器，分離出的高溫灰落入灰斗，經(jīng)鎖灰 裝置和j閥回送至爐膛。飛灰通過分離器后由電除塵收集后 經(jīng)氣力除灰送回灰?guī)欤?/p>

5、床體下部已燃盡的灰渣經(jīng)由冷渣機、 鏈斗、斗提送入渣庫。煤進入爐膛后，首先在主床燃燒。經(jīng)過預熱器的一次風, 從爐床下風室向上進入爐膛，使床上煤顆粒沸騰燃燒，當煙 氣達到一定的速度，大量的顆粒就會離開床層，由煙氣攜帶 至爐膛上部燃燒，并隨煙氣直至爐膛出口。在爐膛出口處裝 有旋風分離器，對顆粒和煙氣進行分離，然后進入煙道。為 了使顆粒上升、分離，穿過并離開爐膛，要求煙氣必須達到 某一最小速度。分離后的煙氣流入煙道，通過省煤器、空氣 預熱器得到近一步冷卻；而分離后的顆粒，下落回到爐膛繼 續(xù)燃燒，再次進行燃燒上升，分離，形成顆粒循環(huán)。由于顆 粒反復循環(huán)延長了在爐內(nèi)的停留時間，因此，各煤種均可在 850-

6、950°c的低溫下得到充分燃燒，提高了燃盡度。由于爐 膛內(nèi)燃燒溫度較低，使得nox的生成量得到有效控制。同時 此溫度范圍，也有利于使為脫硫而加入爐膛的石灰石顆粒在 循環(huán)燃燒種與燃料種的硫化物發(fā)生反應，達到最佳的脫硫效 果。2模擬量控制系統(tǒng)由于cfb鍋爐和煤粉爐在汽水系統(tǒng)方面的運行監(jiān)視與調(diào) 整基本相同，兩者的差異主要表現(xiàn)在燃燒系統(tǒng)，因此，對cfb 鍋爐燃燒及調(diào)節(jié)機理理解是設計機理的理解是設計自動控 制系統(tǒng)的關(guān)鍵。下面主要對與cfb鍋爐燃燒系統(tǒng)有關(guān)的控制 回路就地控制原理進行說明。cfb鍋爐燃燒系統(tǒng)原理見圖lo2. 1鍋爐負荷控制系統(tǒng)鍋爐負荷控制系統(tǒng)主要用以維持主蒸汽壓力，即通過調(diào) 節(jié)給

7、煤量和配風來控制主蒸汽壓力。主蒸汽壓力設定值與實 際測量值之差通過pid運算后，結(jié)合汽包壓力變化和汽輪機 一級前后壓力比，產(chǎn)生鍋爐負荷信號，并作為鍋爐總風量和 總煤量的控制指令。2.2風量控制系統(tǒng)cfb鍋爐的風量控制包括總風量和一、二次風量的控制 （見圖2）。在正常運行中，總風量依據(jù)燃料信號獲得，并自 動根據(jù)過量空氣系數(shù)修正?？傦L量的改變受到風煤比得限 制，這與常規(guī)煤粉爐是相同的，所不同的是一、二次風的配 比。一、二次風的配比是負荷和煤種發(fā)熱量的函數(shù)。2.2.1總風量控制系統(tǒng)總風量控制主要產(chǎn)生正確的一、二次風量指令，主汽壓 力調(diào)節(jié)系統(tǒng)給出的風量指令和總給煤量對應所需要的風量 大選后，與實際總風

8、量通過pid運算后，產(chǎn)生鍋爐總風量信 號，并作為一、二次風量得控制指令。2. 2.2 一次風量控制系統(tǒng)鍋爐總風量指令經(jīng)過函數(shù)處理，減去創(chuàng)文修正的風量和 點火增壓風量后，作為一次風調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值，與一次風 量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給定值，與一次風量的測量值（經(jīng)過溫度和壓 力修正后）一起通過pid進行運算，用運算結(jié)果區(qū)控制一次 風擋板開度，調(diào)節(jié)送入爐膛的一次風量。鍋爐總風量進行函數(shù)處理主要是考慮到煤質(zhì)的特性及 負荷的變化情況。煤種不同時，助燃的空氣量會有所不同。 由于一次風量對鍋爐的床溫也具有調(diào)節(jié)作用，故在構(gòu)造一次 風量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)報告時也要考慮床溫的修正。2.2. 3二次風量控制系統(tǒng)二次風量控制系統(tǒng)以產(chǎn)生正

9、確的上、下二次風量指令為 目的，根據(jù)總風量對二次風的要求，加主蒸汽流量和煙氣含 氧量得校正，對每層的二次風進行分別控制，同時根據(jù)床溫 的超限，調(diào)整上下二次風的比例。該配比的調(diào)整應根據(jù)運行 經(jīng)驗確定。二次風機爐膛壓力控制原理圖見圖3。2. 3 cfb鍋爐總煤量控制系統(tǒng)給煤量控制是通過調(diào)節(jié)給煤機出力來實現(xiàn)的，由于鍋爐 負荷輸出作為煤量需求指令并與總風量低選后作為給煤量 的給定值。給煤量主要受到負荷指令和風燃料比得要求，從 實際風量計算出所允許的最大燃料量，減去油量即是允許的 最大煤量。取負荷要求煤量和風量允許的最大煤量中的小值 作為煤量的控制信號，這就保證了升負荷時要先加風量再加 煤量，減負荷時先

10、減煤量在減風量。與普通煤粉爐一致的。2.4 cfb鍋爐料層控制系統(tǒng)料層差壓控制也稱為料層控制，通過測量運行中料層差 壓來控制，維持床料高度在適當數(shù)值。若料層高、太厚則使 布風板阻力加大，分層嚴重，可能引起床下風室風道振動， 且增大風機電耗；若料層薄、高度太小則會發(fā)生吹穿，燃燒 熱量減小，運行不穩(wěn)定，帶負荷能力受到影響。由于料層高 度與床壓近似成比例關(guān)系，用差壓大小推算床料高度，當差 壓變大時，床料厚度增加，床料減少，床壓下降；反之，當 差壓過小時，可通過適當加料補充，控制床位。2. 5 cfb鍋爐石灰石控制系統(tǒng)石灰石給量控制是環(huán)保對so排放量得測量是否達到要 求，對石灰石的加入量進行控制。其調(diào)節(jié)需由主調(diào)節(jié)和副調(diào) 節(jié)組成串級控制回路。石灰石量給定值由石灰石