噸循環(huán)流化床鍋爐控制方案參考

1、75t/h循環(huán)流化床控制方案一、75t/h循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)描述循環(huán)流化床鍋爐作為高效、低污染、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的潔凈燃煤技術(shù)，在全世界受到廣泛重視，正在成為燃煤技術(shù)的主力軍。典型的循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部分。第一部分由爐膛、氣固分離設(shè)備、固體物料再循環(huán)設(shè)備等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。第二部分為對(duì)流煙道，布置有高、低溫過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等。燃燒所需的一次風(fēng)和二次風(fēng)分別從爐膛的底部和側(cè)墻送入，燃料主要在爐膛內(nèi)流化并呈沸騰狀燃燒。爐膛四周布有水冷管，用于吸收燃燒所產(chǎn)生的部分熱量。由氣流帶出爐膛的固體物料在氣固分離器中被收集并通過(guò)返料裝置送回爐膛循環(huán)燃燒至燒盡。

2、煙氣經(jīng)煙道過(guò)尾部受熱面進(jìn)行熱交換，最后通過(guò)除塵器由煙囪排入大氣。流程圖如下：二、75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)循環(huán)流化床自動(dòng)控制的任務(wù)是在保證鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，使煤燃燒所產(chǎn)生的熱量盡可能快的適應(yīng)負(fù)荷的要求，同時(shí)保證經(jīng)濟(jì)燃燒及環(huán)保要求。循環(huán)流化床鍋爐與普通鍋爐一樣是一個(gè)非線性、分布參數(shù)、時(shí)變、大滯后、多變量緊密耦合的控制對(duì)象，但它有比其他普通鍋爐具有更多的輸入輸出變量，主要輸入變量有負(fù)荷、給水量、減溫水、給煤量、一次風(fēng)、二次風(fēng)、引風(fēng)量、飛灰返料量等。主要輸出變量有汽包水位、蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、料床溫度、料層差壓、爐膛出口溫度、爐膛負(fù)壓、過(guò)?？諝猓煔夂趿浚┑?。鍋爐對(duì)象

3、簡(jiǎn)圖如右圖所示。這些輸入變量與輸出變量之間互相關(guān)聯(lián)，若改變?nèi)我惠斎胱兞繒r(shí)，所有的輸出變量也都會(huì)發(fā)生不同程度的變化。我們的控制方案是按照工藝的相對(duì)獨(dú)立性和耦合程度的強(qiáng)弱將整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)劃分為若干個(gè)控制系統(tǒng)。主要控制系統(tǒng)如下:（1）汽水系統(tǒng)的控制。汽水系統(tǒng)包括汽包水位的控制和過(guò)熱蒸汽溫度的控制兩部分。汽包水位控制主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)。過(guò)熱蒸汽溫度的控制是為了維持過(guò)熱器出口溫度在允許的范圍內(nèi)。（2）燃燒系統(tǒng)的控制。燃料量調(diào)節(jié)的目的是使進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽量能與鍋爐向外部負(fù)荷的供汽量相適應(yīng)。當(dāng)單元機(jī)組采用機(jī)跟爐負(fù)荷調(diào)

4、節(jié)方式時(shí)（即鍋爐調(diào)負(fù)荷、汽輪機(jī)調(diào)汽壓），可以直接取電網(wǎng)的負(fù)荷要求作為鍋爐的負(fù)荷要求信號(hào)；當(dāng)單元機(jī)組采取爐跟機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)方式時(shí)（即汽輪機(jī)調(diào)負(fù)荷、鍋爐調(diào)汽壓），由于鍋爐出口汽壓是表征鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量與汽輪機(jī)耗汽量之間的平衡指標(biāo)，所以可以取鍋爐出口汽壓作為鍋爐的負(fù)荷要求信號(hào)；當(dāng)單元機(jī)組采取機(jī)爐協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)方式時(shí)，可以取來(lái)自負(fù)荷管理控制部分的信號(hào)作為鍋爐的負(fù)荷要求信號(hào)。不管機(jī)組采用什么運(yùn)行方式其最終的控制目的是使煤燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要。（3）送風(fēng)系統(tǒng)的控制燃料量變化時(shí)，也應(yīng)相應(yīng)地改變進(jìn)入爐膛的空氣量，以保證燃料的完全燃燒和排煙熱損失最小。所以送風(fēng)量調(diào)節(jié)的目的是保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。燃燒過(guò)程

5、的經(jīng)濟(jì)與否可以從過(guò)?？諝庀禂?shù)是否為最佳來(lái)衡量。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題我們通常用測(cè)量煙氣含氧量這一間接指標(biāo)來(lái)判斷燃燒的經(jīng)濟(jì)性，或直接以保持風(fēng)與燃料比值的辦法來(lái)保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。（4）引風(fēng)系統(tǒng)的控制引風(fēng)量調(diào)節(jié)的目的是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，并保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)。因?yàn)闋t膛壓力的高或低，關(guān)系著鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。負(fù)壓過(guò)大，使大量冷風(fēng)漏入爐膛而降低爐膛溫度，并且會(huì)增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙熱損失；反之，如果爐膛壓力大于大氣壓力，會(huì)使?fàn)t煙冒出，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，甚至可能影響設(shè)備和人生安全。三、75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明1、汽水系統(tǒng)的控制汽水系統(tǒng)的控制是鍋爐控制的重要部分，汽水系統(tǒng)包括汽包

6、水位的控制和過(guò)熱蒸汽溫度的控制兩部分。11汽包水位的控制汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。汽包水位過(guò)高或過(guò)低的后果都極為嚴(yán)重，所以必須嚴(yán)格加以控制。本方案中汽包水位的控制采用控制效果較好的三沖量基礎(chǔ)上的串級(jí)控制系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。圖1：汽包水位控制框圖12主蒸汽溫度的控制主蒸汽溫度的控制包括前、后減溫器減溫水的調(diào)節(jié)。這兩個(gè)回路的調(diào)節(jié)方式基本相同，都是采用主蒸汽溫度同減溫水流量的串級(jí)調(diào)節(jié)方式，同時(shí)為了補(bǔ)償主蒸汽溫度的大滯后，又引入了爐膛出口溫度作為前饋。其控制方案的總體框圖如圖2所示。圖2：主蒸汽溫度控制框圖2、燃燒系統(tǒng)的控制燃燒系統(tǒng)的控制目標(biāo)是在安全燃燒（控制床溫的穩(wěn)定，避免結(jié)焦與熄火事故的

7、發(fā)生）的前提下，基本維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，同時(shí)保證最經(jīng)濟(jì)的燃燒效率。自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)調(diào)節(jié)給煤量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、引風(fēng)量和飛灰返料量，達(dá)到穩(wěn)定主蒸汽壓力、床溫、爐膛出口溫度、爐膛負(fù)壓、含氧量和料層差壓的目的，以保證量佳的流化狀態(tài)。由于燃燒控制是循環(huán)流化床鍋爐控制中最為復(fù)雜的部分，參數(shù)之間的耦合也集中在這一部分，為了描述的方便，在此將燃燒控制大致分為以下幾個(gè)部分：（1）給煤調(diào)節(jié)（2）一次風(fēng)、二次風(fēng)調(diào)節(jié)（3）引風(fēng)調(diào)節(jié)下面就分別從這幾個(gè)方面加以描述。21給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制變量主要是負(fù)荷和床溫，最終控制輸出則通過(guò)對(duì)床溫及其變化率判斷而定，當(dāng)床溫快升，快降；高限，低限；慢升、慢降；

8、高高限，低低限時(shí)，主要調(diào)節(jié)床溫；當(dāng)床溫比較穩(wěn)定且在正常范圍內(nèi)，此時(shí)主要調(diào)節(jié)負(fù)荷。負(fù)荷調(diào)節(jié)主要以穩(wěn)定汽包壓力為主，同時(shí)以負(fù)荷信號(hào)作為前饋，以使負(fù)荷快速反映其的變化。負(fù)荷信號(hào)可由主蒸汽流量同汽包壓力共同決定。負(fù)荷調(diào)節(jié)框圖如圖3所示。圖3：負(fù)荷調(diào)節(jié)框圖在調(diào)節(jié)床溫時(shí)，不僅要控制床溫的高低，還要分析床溫的變化率、爐膛出口溫度的高低及變化率，判斷床溫是否回到正常范圍或朝給定值方向靠近。當(dāng)控制方式由負(fù)荷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向床溫調(diào)節(jié)時(shí)，床溫的偏差已經(jīng)較大，為了避免煤量的大幅度變化，床溫的給定值通過(guò)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器給出。為了使控制方案適應(yīng)不同的床溫及變化率，故針對(duì)不同的床溫及變化率設(shè)置有不同的PID參數(shù)。床溫調(diào)節(jié)的大致框圖為

9、4所示。圖4：床溫調(diào)節(jié)框圖給煤調(diào)節(jié)的最終結(jié)果以選擇器的輸出經(jīng)上下限幅后去調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)節(jié)給煤量的目的。22一次風(fēng)、二次風(fēng)的調(diào)節(jié)總風(fēng)量由給煤量同風(fēng)煤比確定，而總風(fēng)量又可通過(guò)含氧量及床溫來(lái)加以修正。含氧量修正總風(fēng)量是對(duì)含氧量進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算，然后輸出一個(gè)修正值；當(dāng)床溫處于高高限且上升或處于低低限且下降狀態(tài)，而負(fù)荷又比較穩(wěn)定，我們認(rèn)為此時(shí)煤種發(fā)生了變化，可對(duì)風(fēng)煤比加以修正，兩個(gè)修正值共同對(duì)總風(fēng)量加以微調(diào)。其框圖如圖5所示。圖5：總風(fēng)量控制框圖總風(fēng)量包括一次風(fēng)、二次風(fēng)、一次風(fēng)從密相區(qū)的布風(fēng)板進(jìn)入，一次風(fēng)量應(yīng)滿(mǎn)足密相區(qū)燃料燃燒的需要，同時(shí)還要不低于熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的最小流化風(fēng)量，但又不能太高，以防吹翻，

10、因此必須對(duì)一次風(fēng)量進(jìn)行限幅。為了維護(hù)爐膛內(nèi)的工況，可通過(guò)料層差壓調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，會(huì)要求不同的料層差壓的給定值，此給定值可通過(guò)負(fù)荷經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出。然而在生產(chǎn)過(guò)程中，料層厚度在不斷增加，當(dāng)增加到一定的厚度時(shí)必須進(jìn)行下灰操作，此時(shí)會(huì)引起料層差壓的較大變化，為防止波動(dòng)，此時(shí)將一次風(fēng)量在一定的時(shí)間內(nèi)維持不變，稍后再進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，其控制框圖如右圖所示。23引風(fēng)調(diào)節(jié)引風(fēng)調(diào)節(jié)通過(guò)控制爐膛負(fù)壓恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)，取爐膛兩側(cè)代表總壓力信號(hào)，可取平均值或兩點(diǎn)中的任一點(diǎn)經(jīng)濾波去除高頻波動(dòng)成分后調(diào)節(jié)器的測(cè)量值，同時(shí)取總風(fēng)量信號(hào)作為前饋，以保證按負(fù)荷調(diào)節(jié)風(fēng)煤量時(shí)同步調(diào)節(jié)引風(fēng)量，減少調(diào)節(jié)過(guò)程中爐膛壓力的波動(dòng)。框圖為

11、右圖所示。3、鍋爐安全聯(lián)鎖保護(hù)鍋爐安全聯(lián)鎖保護(hù)主要考慮兩個(gè)因素：(1)汽包水位的安全保護(hù)鍋爐汽包水位低于極限值時(shí)極易導(dǎo)致干鍋，應(yīng)停一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)。(2)一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)。啟動(dòng)順序?yàn)椋阂L(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)二次風(fēng)機(jī)給煤機(jī)。停順序?yàn)椋航o煤機(jī)二次風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)。如果一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)中的任何一臺(tái)出現(xiàn)跳閘，均應(yīng)聯(lián)鎖停止相應(yīng)的電機(jī)。四、75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的測(cè)量點(diǎn)數(shù)：75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的大概點(diǎn)數(shù)如下：類(lèi) 型設(shè)計(jì)需求實(shí)際配置備 注AI4-20mA8699熱電阻56熱電偶4653AO4-20mA1821DI6272DO3642點(diǎn)數(shù)小計(jì)

12、253293四、根據(jù)以上的測(cè)量點(diǎn)數(shù)所配置的硬件清單如下：根據(jù)實(shí)際使用的情況我們建議使用兩臺(tái)操作站和一臺(tái)打印機(jī)。型號(hào)規(guī)格名稱(chēng)單位數(shù)量ST9431SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點(diǎn)開(kāi)發(fā)運(yùn)行版）套1ST9434SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點(diǎn)運(yùn)行版）套1ST9441Windows2000 Professional操作系統(tǒng)套2ST961221”工程師站/操作員站（主流配置）（含操作臺(tái)/主機(jī)/顯示器/通訊模板/鍵盤(pán)）套2ST9603打印機(jī)平臺(tái)套1ST9662激光打印機(jī) A3 （黑白）臺(tái)1ST9002標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2米）臺(tái)3ST9004通訊電纜套3ST9005機(jī)柜內(nèi)附件套3ST91116U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠臺(tái)3ST9121總線底板塊3ST9132電源組件塊6ST9133散熱組件塊3ST913424VDC電源組件塊3ST9161控制模板塊2ST927116-32路萬(wàn)能調(diào)理模板塊16ST9315單路全隔離萬(wàn)能AI模塊塊158ST9321單路全隔離電流AO模塊塊21ST9331雙路光隔離DI模塊塊36ST9341雙路光隔離DO模塊塊21ST91728路AIO/16路DIO通用型轉(zhuǎn)接端子板塊23ST917316路開(kāi)關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板塊5ST917416路開(kāi)關(guān)量輸出轉(zhuǎn)接端子板塊4繼電器個(gè)42五、根據(jù)