供熱循環(huán)流化床鍋爐自動控制方法

孫雷雷

摘 要：本文以某投資熱電廠為例，向讀者介紹了供熱循環(huán)流化床鍋爐的自動控制方法。

關(guān)鍵詞：供熱 循環(huán)流化床

引言

循環(huán)流化床鍋爐是八十年代發(fā)展起來的新一代燃煤流化床鍋爐，具有鍋爐效率高、燃燒效果好，燃燒穩(wěn)定低污染的特點，在國際上被稱為清潔燃燒技術(shù)。發(fā)展到現(xiàn)在已在發(fā)電廠、集中供熱鍋爐房以及一些生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，他的推廣對我國解決能源供應(yīng)緊張、單位能耗高、環(huán)境污染嚴重等方面都有積極的意義。

城市集中供熱是城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，集中供熱的普及率是城市現(xiàn)代化、文明化程度的重要標志。建設(shè)現(xiàn)代化大都市，建設(shè)生態(tài)型新市區(qū)必須要創(chuàng)造良好的硬件環(huán)境，其中包括城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和城市大氣環(huán)境質(zhì)量等。集中供熱是改善城市環(huán)境質(zhì)量、提高城市現(xiàn)代化水平的重要措施，具有良好的社會效益、環(huán)境效益和較好的經(jīng)濟效益，符合國家節(jié)能減排的政策要求，是國家產(chǎn)業(yè)政策重點支持發(fā)展的行業(yè)。

下面就以某投資熱電廠為例，向讀者介紹了供熱循環(huán)流化床鍋爐的自動控制方法。

1、鍋爐主要控制功能

1.1 鍋爐過程控制主要功能

鍋爐過程控制（MCS）功能主要包括：（1）負荷控制（2）給煤控制（3）床溫平衡控制（4）總風量控制（5）床溫控制（6）氧量控制（7）負壓控制（8）煤質(zhì)校正。

1.2 各控制系統(tǒng)介紹

（1）負荷控制

根據(jù)人工輸入的負荷設(shè)定值，負荷控制系統(tǒng)計算出當前的負荷指令，根據(jù)當前的負荷指令計算出總給煤量（鍋爐校準煤）指令，同時根據(jù)當前總給煤量指令計算出當前需要的總風量；為了達到無擾的目的，負荷控制系統(tǒng)在手動的情況下，負荷設(shè)定值自動跟蹤當前的實際負荷。當給煤控制系統(tǒng)進入自動狀態(tài)時，負荷控制系統(tǒng)自動進入自動狀態(tài)，主要組態(tài)如圖1。

（2）給煤控制

給煤控制系統(tǒng)主要包括給煤調(diào)節(jié)系統(tǒng)、煤質(zhì)校正系統(tǒng)、床溫平衡系統(tǒng)以及給煤機變頻器，如下圖。煤質(zhì)校正系統(tǒng)根據(jù)煤質(zhì)校正值計算出當前實際總給煤量指令，輸出至給煤控制系統(tǒng)，由給煤控制系統(tǒng)控制四臺給煤機轉(zhuǎn)速，使給煤量滿足要求；每臺給煤機均設(shè)置有偏置接口，操作人員可人工設(shè)置偏置量；在床溫平衡自動的狀態(tài)下，床溫平衡系統(tǒng)根據(jù)甲、乙側(cè)沸下溫度（兩

側(cè)的最高溫度）偏差計算出四臺給煤機的給煤偏置量；

對于#1#2給煤機變頻，有：

單臺給煤機變頻輸出=給煤變頻總操輸出+單臺給煤機變頻指令偏置+床溫平衡系統(tǒng)偏置

對于#3#4給煤機變頻，有：

單臺給煤機變頻輸出=給煤變頻總操輸出+單臺給煤機變頻指令偏置-床溫平衡系統(tǒng)偏置

給煤控制系統(tǒng)自動投入的順序為：

#1～#4給煤機變頻器→給煤變頻總操→給煤調(diào)節(jié)→床溫平衡

只要解除#1～#4給煤機變頻器的自動狀態(tài)，即可解除給煤控制系統(tǒng)的自動狀態(tài)；只要解除#1～#4任一給煤機變頻器的自動狀態(tài)，即可解除床溫平衡控制系統(tǒng)的自動狀態(tài)。給煤控制主要組態(tài)如圖2。

（3）總風量控制

給煤控制系統(tǒng)主要包括一次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、二次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、床溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

總風量控制系統(tǒng)主要是根據(jù)負荷控制系統(tǒng)給出的總風量指令，經(jīng)過氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)計算出過量空氣系數(shù)（0.8～1.2）確定氧量調(diào)節(jié)后總風量指令，然后再經(jīng)過床溫調(diào)節(jié)器，疊加上床溫調(diào)節(jié)對總風量的需求，按照設(shè)定好的一、二次風比例（“二次風調(diào)節(jié)”中的一次風占比），產(chǎn)生一、二次風指令；對于二次風，產(chǎn)生的二次風指令直接輸出至二次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作用于二次風機變頻器。

而對于一次風，需要與系統(tǒng)計算出的最小流化風量進行比較，確保一次風指令大于最小流化風時，風量控制系統(tǒng)計算出來的一次風指令才輸出至一次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作用于一次風機變頻；否則，則將最小流化風量作為一次風指令輸出至一次風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證流化。

對于風量控制系統(tǒng)，風量指令是根據(jù)煤量、氧量、床溫等綜合出來的一個指令，若風量控制系統(tǒng)處于非自動狀態(tài)，此時的實際風量不一定與控制系統(tǒng)計算出來的風量指令匹配，若不設(shè)置一個調(diào)節(jié)偏置量，當系統(tǒng)由非自動投入到自動狀態(tài)時，將會產(chǎn)生一個很大的擾動，不利于自動的運行，因此對于風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，需要設(shè)置一個調(diào)節(jié)偏置量（一次風量調(diào)節(jié)偏置、二次風量調(diào)節(jié)偏置），當風量控制系統(tǒng)處于非自動狀態(tài)時，有：調(diào)節(jié)偏置量=風量實際值-系統(tǒng)自動指令

也就是說，在非自動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)偏置量自動跟蹤偏差；當系統(tǒng)由非自動狀態(tài)投入到自動狀態(tài)時，則有：

系統(tǒng)實際指令=系統(tǒng)自動指令+調(diào)節(jié)偏置量

因此對于風量控制系統(tǒng)，由非自動投入到自動狀態(tài)時，將會產(chǎn)生一個調(diào)節(jié)偏置量（如上圖中的一次風量調(diào)節(jié)偏置、二次風量調(diào)節(jié)偏置），在自動投入的情況下，運行人員可通過對調(diào)節(jié)偏置量進行修正以達到對控制系統(tǒng)進行微調(diào)的目的；需要注意的是，在修改調(diào)節(jié)偏置量時，盡量做到每次修改的量很小，不要對控制系統(tǒng)造成很大干擾，待控制系統(tǒng)平穩(wěn)后，再次進行修改。

一次風最低流化風量的計算如圖3。

首先根據(jù)一次風量計算出此時的布風板阻力，然后將測得的料層差壓減去布風板阻力即得出真正的料層差壓，根據(jù)真正的料層差壓得出此時需要的最低流化風，運行人員可以通過一次風量流化偏置對最低流化風量進行微調(diào)，有：

一次風量流化需求=系統(tǒng)計算最低流化風量+一次風量流化偏置

風量控制系統(tǒng)自動投入的順序為：

二次風變頻器→二次風量調(diào)節(jié)→一次風量變頻→一次風量調(diào)節(jié)→床溫調(diào)節(jié)→氧量調(diào)節(jié)

只要解除二次風量變頻、一次風量變頻自動，即可解除風量控制系統(tǒng)自動。

（4）負壓控制

負壓控制系統(tǒng)主要用于控制爐膛負壓，負壓自動投入的順序為：引風機變頻→引風調(diào)節(jié)；只要解除引風機變頻自動即可解除負壓調(diào)節(jié)自動。其控制原理與常規(guī)循環(huán)流化床及煤粉爐類似。

2、結(jié)束語

經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)常規(guī)的循環(huán)流化床控制方法并不完全適合供熱循環(huán)流化床鍋爐，需要針對供熱循環(huán)流化床鍋爐的特定用途選擇合適的控制方法，經(jīng)過長期運行驗證該控制方法簡單有效，大大減輕了運行人員的操作強度。