供熱循環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流化床鍋爐的自動控制方法。

關鍵詞：供熱 循環流化床

引言

循環流化床鍋爐是八十年代發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，燃燒穩定低污染的特點，在國際上被稱為清潔燃燒技術。發展到現在已在發電廠、集中供熱鍋爐房以及一些生產領域得到了廣泛的應用，他的推廣對我國解決能源供應緊張、單位能耗高、環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設施之一，集中供熱的普及率是城市現代化、文明化程度的重要標志。建設現代化大都市，建設生態型新市區必須要創造良好的硬件環境，其中包括城市基礎設施的建設和城市大氣環境質量等。集中供熱是改善城市環境質量、提高城市現代化水平的重要措施，具有良好的社會效益、環境效益和較好的經濟效益，符合國家節能減排的政策要求，是國家產業政策重點支持發展的行業。

下面就以某投資熱電廠為例，向讀者介紹了供熱循環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）煤質校正。

1.2 各控制系統介紹

（1）負荷控制

根據人工輸入的負荷設定值，負荷控制系統計算出當前的負荷指令，根據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，負荷控制系統在手動的情況下，負荷設定值自動跟蹤當前的實際負荷。當給煤控制系統進入自動狀態時，負荷控制系統自動進入自動狀態，主要組態如圖1。

（2）給煤控制

給煤控制系統主要包括給煤調節系統、煤質校正系統、床溫平衡系統以及給煤機變頻器，如下圖。煤質校正系統根據煤質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，由給煤控制系統控制四臺給煤機轉速，使給煤量滿足要求；每臺給煤機均設置有偏置接口，操作人員可人工設置偏置量；在床溫平衡自動的狀態下，床溫平衡系統根據甲、乙側沸下溫度（兩

側的最高溫度）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-床溫平衡系統偏置

給煤控制系統自動投入的順序為：

#1～#4給煤機變頻器→給煤變頻總操→給煤調節→床溫平衡

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

（3）總風量控制

給煤控制系統主要包括一次風量調節系統、二次風量調節系統、床溫調節系統以及氧量調節系統。

總風量控制系統主要是根據負荷控制系統給出的總風量指令，經過氧量調節系統計算出過量空氣系數（0.8～1.2）確定氧量調節后總風量指令，然后再經過床溫調節器，疊加上床溫調節對總風量的需求，按照設定好的一、二次風比例（“二次風調節”中的一次風占比），產生一、二次風指令；對于二次風，產生的二次風指令直接輸出至二次風量調節系統，作用于二次風機變頻器。

而對于一次風，需要與系統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，風量控制系統計算出來的一次風指令才輸出至一次風量調節系統，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節系統，保證流化。

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

也就是說，在非自動狀態下，調節偏置量自動跟蹤偏差；當系統由非自動狀態投入到自動狀態時，則有：

系統實際指令=系統自動指令+調節偏置量

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

一次風量流化需求=系統計算最低流化風量+一次風量流化偏置

風量控制系統自動投入的順序為：

二次風變頻器→二次風量調節→一次風量變頻→一次風量調節→床溫調節→氧量調節

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自動。

（4）負壓控制

負壓控制系統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→引風調節；只要解除引風機變頻自動即可解除負壓調節自動。其控制原理與常規循環流化床及煤粉爐類似。

2、結束語

經過實踐發現常規的循環流化床控制方法并不完全適合供熱循環流化床鍋爐，需要針對供熱循環流化床鍋爐的特定用途選擇合適的控制方法，經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。