循環流化床鍋爐控制系統

彭大維

中國華電工程(集團)公司

循環流化床鍋爐控制系統

彭大維

中國華電工程(集團)公司

本文以青海鹽湖100萬噸鉀肥產品綜合利用項目供熱中心為例，介紹鍋爐系統的控制要求、聯鎖控制方式以及控制系統的基本結構。

鍋爐；控制；燃燒

循環流化床鍋爐(簡稱CFBB)是新一代清潔煤燃燒的環保型鍋爐，其子系統包括鍋爐送風系統、鍋爐排煙系統、鍋爐供水系統、鍋爐蒸汽系統等。

循環流化床鍋爐是一個多變量輸入、多變量輸出、變量之間耦合、非線性的動態時變的控制對象，因此對控制提出了更高的要求。

本人以筆者負責完成的青海鹽湖100萬噸鉀肥產品綜合利用項目供熱中心為例，介紹循環流化床鍋爐的工藝流程、順序控制要求以及控制方案。

1.循環流化床鍋爐的基本參數和流程

本鍋爐為循環流化床鍋爐，單汽包自然循環、燃用設計煤種及校核煤種、采用高溫汽冷式旋風分離器、非機械回灰、固態排渣、平衡通風、全鋼架，雙排柱，支吊結構、半露天、緊身封閉。

1.1 鍋爐型號:DG250/9.8-540

1.2 鍋爐主要參數:

額定出力：250t/h；過熱蒸汽壓力（表壓）：9.80Mpa（g）；過熱蒸汽溫度：540℃；給水溫度：215℃；鍋爐正常排污率：2%；空預器進風溫度：20℃；排煙溫度：140℃；鍋爐保證效率:＞88%（當空氣預熱器進風溫度為20℃時）；脫硫效率：＞90%；鈣硫摩爾比不大于2.3。

注：壓力單位“g”表示表壓

1.3 鍋爐運行方式：

鍋爐運行方式：帶額定負荷并具有變負荷調峰能力。鍋爐設計過程中充分考慮了除渣和磨損問題。

給煤方式：爐前氣力播煤加風力吹掃。

除渣方式：出渣量以維持適當的料層厚度為準。放渣管可接至灰渣冷卻裝置。高溫分離器底部設有備用排灰管。

鍋爐動力設備電壓：直流220V、交流380V、6000V。

鍋爐給水調節：三臺機組配置4×100%容量的電動變頻給水泵

2.控制系統的硬件組成

該鍋爐使用DCS控制系統進行控制，采用冗余的供電系統、冗余的通信網絡、互為備用的操作員站、冗余控制站和全冗余的輸入/輸出模塊來保證系統的連續正常運行。任一路電源故障不會影響系統的整體供電，任意單一部件的故障不影響系統的正常運行。在冗余配置情況下，模塊可以快速在線無擾切換，無需任何人工干預。

本控制系統為一個獨立的完整的系統。在控制系統內，采用了對等式C/S的網絡結構，并配置了兩層通訊網絡：過程控制網和過程信息網。過程控制網直接連接系統的控制站和操作站節點，是傳送過程控制實時信息的通道，完成實時I/O信息、控制命令、報警和各種歷史數據等的傳輸與發送，并采用雙重化冗余設計，數據傳輸可靠、實時、高效；過程信息網連接控制系統中所有操作節點，包括工程師站、操作員站等，在操作節點間傳輸歷史數據、報警信息和操作記錄等，還可實現與管理信息網的連接。

對于本套DCS控制系統，上位機系統采用客戶機/服務器的結構。整套DCS實時控制系統可以分為五套相對獨立的DCS實時控制子系統，分別用于鍋爐、汽輪發電機、電氣輔機及低壓常用電、化水以及公共裝置。各DCS實時控制子系統之間的通訊由實時系統總線來實現。實時系統總線采用西門子公司生產的100M工業以太網（光纖冗余環網）。網絡交換機采用SCALANCE X204-2。網絡的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來實現。

DCS系統的操作終端總線采用西門子公司生產的100M工業以太網（光纖冗余環網）。網絡交換機采用SCALANCE X204-2。網絡的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來實現。

3.幾種主要的順序控制系統

3.1 引風機順控子功能組

1）操作方式：單操/聯鎖

2）啟動允許條件：入口調門開度＜5%；風機軸承溫度正常（＜75℃）；電機軸承溫度正常（＜75℃）；電機線圈溫度正常（＜100℃）；#1入口電動門已關；#2入口電動門已關；無本體故障信號；遠控方式。

3）跳閘保護條件：風機軸承溫度高高（ 85℃），延時3秒；電機軸承溫度高高（ 85℃），延時3秒；電機線圈溫度高高（ 120℃），延時3秒；引風機啟動60秒后，出口門關閉，跳閘；MFT存在且爐膛壓力低三（ －3000Pa）。

4）引風機#1/#2入口電動門：單操/聯鎖；引風機啟動，延時15秒，聯開；引風機停止，延時3秒，聯關。

5）引風機出口電動門：單操/聯鎖；引風機啟動，延時5秒，聯開

3.2 高壓流化風機順控子功能組

1）操作方式：單操/聯鎖

2）啟動允許條件：風機軸承溫度正常（＜75℃）；電機軸承溫度正常（＜95℃）；電機線圈溫度正常（＜100℃）；任一引風機運行；風機出口門已開；無本體故障信號；遠控方式。

3）跳閘保護條件：風機軸承溫度高高（ 85℃），延時3秒；電機軸承溫度高高（ 105℃），延時3秒；高壓流化運行，出口門關閉，延時3秒；引風機全停，延時60秒；MFT存在且爐膛壓力高三（4000Pa），延時3秒。

4）互備聯鎖

運行風機跳閘或高壓流化風母管壓力低（ 35KPa），聯鎖啟動備用泵

各風機分開設置聯鎖開關，風機運行后自動復位其聯鎖開關

5）高壓流化風機出口門：單操/聯鎖；風機備用啟動指令，聯開；風機停止，聯關；風機停止，允許關。

4.結束語

國泰化工熱電廠工藝過程復雜，對于模擬量控制系統和順序控制系統要求很高，經過調試和運行，鍋爐的各項運行指標達到設計要求，取得良好的經濟效益。

[1]蔣敏華，肖平編著《大型循環流化床鍋爐技術》中國電力出版社