循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的研究

郭延富

（黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司熱電廠鍋爐車間，黑龍江 鶴崗 154101）

循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的研究

郭延富

（黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司熱電廠鍋爐車間，黑龍江 鶴崗 154101）

循環(huán)流化床鍋爐是一種先進(jìn)的燃煤鍋爐，該鍋爐的發(fā)展前景在業(yè)內(nèi)被看好。如果循環(huán)灰量不足，就會(huì)導(dǎo)致床溫過高，循環(huán)灰量是隨著物料濃度的增加而增大的，也可以說，爐內(nèi)物料濃度決定鍋爐的出力。本文分析了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制現(xiàn)狀，闡述了燃燒系統(tǒng)的調(diào)整措施。

循環(huán)流化床；燃燒；調(diào)整；控制

能源和環(huán)境問題是我們所面臨的棘手問題。為了構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，我們要在現(xiàn)有的資源基礎(chǔ)上，利用最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)充分提高現(xiàn)有資源的利用率，在供熱系統(tǒng)要使用設(shè)計(jì)新型的燃燒鍋爐。目前使用最多的是循環(huán)硫化床鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐具有排放灰渣，調(diào)整負(fù)荷控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)燃燒穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行過程中可以達(dá)到更高的效率。

循環(huán)流化床鍋爐是一種低污染、高效率的燃燒鍋爐，具有適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高，范圍相對(duì)較大等優(yōu)點(diǎn)，是近年來發(fā)展起來的新型高效的燃煤技術(shù)，該鍋爐的燃燒方式是處于煤粉燃燒和煤層燃燒之間的一種特殊燃燒方式，其供料設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且加入爐膛的煤能夠被快速地加熱并且短時(shí)間內(nèi)著火燃燒，同時(shí)能滿足燃燒過程所需的空氣量的熱量，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)爐膛溫度一般控制在800～950 ℃，實(shí)現(xiàn)了脫硫劑可以多次循環(huán)利用的要求，有利于節(jié)約原料。但是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)復(fù)雜，還有很多問題需要進(jìn)一步解決，這些問題主要是集中在燃燒系統(tǒng)，對(duì)其采用常規(guī)控制方案很難達(dá)到對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)的理想控制。因此，研究循環(huán)流化床鍋爐的燃燒調(diào)整具有重要意義。

1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制現(xiàn)狀

1.1 能滿足負(fù)荷要求

循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的主要目的就是確保鍋爐的安全運(yùn)行，由于其特殊燃燒方式，對(duì)其控制時(shí)要考慮其床層溫度、床層壓力和回料量各自的變化情況，另外更需要確定蒸汽壓力被控變量的結(jié)合情況。燃燒系統(tǒng)控制技術(shù)分類為經(jīng)典控制技術(shù)和智能控制技術(shù)。經(jīng)典控制技術(shù)是鍋爐控制的基礎(chǔ)，智能控制主要是通過神經(jīng)元來實(shí)現(xiàn)控制的自我調(diào)整及修正，從而達(dá)到高精確度的調(diào)整，該方法能夠進(jìn)行在線調(diào)整并且對(duì)模型的要求低，故很適合進(jìn)行跟蹤優(yōu)化。

1.2 實(shí)現(xiàn)了鍋爐運(yùn)行過程的多半控制任務(wù)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用分層控制的思想完成了循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程的多半控制任務(wù)，主要是使用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的策略，通過優(yōu)化負(fù)荷控制和排污控制等，解決了床溫控制與負(fù)荷控制之間的矛盾。目前，循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制系統(tǒng)在投運(yùn)后大范圍地保證了燃燒過程的平穩(wěn)運(yùn)行。

2 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制措施

2.1 燃燒系統(tǒng)的控制

返料系統(tǒng)的控制。返料立管出口處的壓力低，循環(huán)回路中的循環(huán)必須克服這個(gè)負(fù)壓差，在壓力較低的區(qū)域自動(dòng)調(diào)節(jié)，才能維持回路的壓力平衡。鍋爐本身在運(yùn)行的可靠性方面需要完善，其燃燒系統(tǒng)中增加了石灰石給料調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)， 由于煙氣中的未燃粒子要由返料裝置送回爐膛繼續(xù)燃燒，所以必須控制一定的床層厚度，床層厚度受到幾個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)的共同影響，調(diào)節(jié)參數(shù)不僅影響主汽壓力，還影響爐膛壓力。通過調(diào)節(jié)給煤量和配風(fēng)來控制設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值之間的差距，總風(fēng)量的改變受到常規(guī)煤粉爐配比的限制。鍋爐床溫控制系統(tǒng)是控制燃燒率的主導(dǎo)因素，如果床溫偏差大，爐膛燃燒穩(wěn)定與床壓近似比例關(guān)系就受到影響。

2.2 循環(huán)流化床運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)整

（1）水位的調(diào)節(jié)。水位調(diào)節(jié)的目的是保證主汽量與給水量相等，防止水位波動(dòng)過大導(dǎo)致下降管帶汽。水位過高會(huì)造成蒸汽帶水，蒸汽中出現(xiàn)汽泡滿水，造成過熱器嚴(yán)重結(jié)垢，導(dǎo)致管壁超溫爆管，最后導(dǎo)致出現(xiàn)缺水（或滿水）事故。鍋爐水位應(yīng)允許在正常水位線上下40～50 mm之內(nèi)波動(dòng)。在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，水位應(yīng)稍高于正常水位可以防止水位降得過低； 有時(shí)，鍋爐負(fù)荷變化會(huì)造成虛假水位，這時(shí)由于蒸發(fā)量大于給水量，水位上升很快就要下降，當(dāng)水位會(huì)出現(xiàn)先下降后上升的現(xiàn)象，需要做好監(jiān)視，保證燃燒穩(wěn)定。

（2）汽壓調(diào)整。蒸汽壓力的變化是由于鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷之間的平衡關(guān)系受到迫害被的結(jié)果。負(fù)荷變化主要取決于燃燒工況，所以蒸汽壓力調(diào)節(jié)實(shí)際上就是改變?nèi)济毫考帮L(fēng)量。當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)需要適當(dāng)?shù)臏p少給水量或暫停給水，控制汽壓和水位穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)，然后調(diào)整燃燒和給水量，如果此時(shí)水位低，應(yīng)先加大給水量后適當(dāng)調(diào)整燃燒； 如果水位低應(yīng)先增加燃料量和送風(fēng)量，保持水位正常。運(yùn)行人員必須及時(shí)調(diào)整控制燃燒，保證鍋爐在正常工作壓力下運(yùn)行。調(diào)整過程要遵循富氧負(fù)壓原則。

（3）蒸汽溫度調(diào)整?，F(xiàn)代循環(huán)流化床鍋爐對(duì)過熱汽溫和再熱汽溫的控制十分嚴(yán)格的，汽溫過高或過低都將嚴(yán)重影響鍋爐、汽輪機(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)性。調(diào)整汽溫要注意嚴(yán)禁氣溫的大幅波動(dòng)，必要的時(shí)候按要求改變掠過過熱器和再熱器的煙氣溫度來達(dá)到調(diào)整蒸汽溫度的目的。

2.3 循環(huán)流化床鍋爐燃燒檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)整

停爐后，發(fā)現(xiàn)返料口對(duì)著的風(fēng)帽眼全部堵塞，引發(fā)這種現(xiàn)象的原因由于高壓力的返料風(fēng)速超過了爐內(nèi)的流化風(fēng)速，使這部分風(fēng)帽的風(fēng)受到阻力。

總之，循環(huán)流化床鍋爐在汽溫控制和水位控制方面和煤粉鍋爐基本相同，但是在燃燒系統(tǒng)與煤粉爐差別較大，循環(huán)流化床鍋爐既要保證燃料與控制的比例，又要控制床溫系統(tǒng)和床壓系統(tǒng)，是一種復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制方法，其能有效改善動(dòng)態(tài)性能，依據(jù)良好的穩(wěn)定性達(dá)到較好的控制效果，為電力企業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 趙旺初，循環(huán)流化床鍋爐在我國(guó)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］. 鍋爐技術(shù)，1997年02期.

［2］ 黨黎軍，循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)調(diào)試與安全運(yùn)行. 北京：中國(guó)電力出版社，2002. 8.

［3］ 岑可法，倪明江. 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行. 北京：中國(guó)電力出版社，1998. 5.

［4］ 宋雨，王德文. F控制在循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)的應(yīng)用仿真研究［J］. 佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999年.

（P-05）

Study on boiler combustion control system of circulating fl uidized bed

TK229.6

1009-797X （2015） 22-0140-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.22.056

郭延富（1973-），男，畢業(yè)于東北電力大學(xué)，主要從事工作：電廠鍋爐運(yùn)行技術(shù)管理工作，研究方向?yàn)殄仩t技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性。

2015-10-15