循环流化床锅炉的控制特点
前言
循环流化床锅炉(CirculatingFluidizedBedBoiler,以下简称CFB锅炉)是一种洁净煤燃烧技术，它可以将煤矿挑选剩下的煤矸石、劣质煤、煤泥作为燃料来发电，并且可以利用矸石的自身含钙量进行自脱硫(如煤质含钙量较低，需再加入少许的石灰石控制最终的烟气含硫量)，减少对环境的污染。
我国对循环流化床锅炉的研究是从50年代末在中科院化学冶金研究所开始的。进入80年代中科院工程物理所、清华大学、浙江大学、华中理工大学和相关锅炉厂，相继研究开发了10t/h、20t/h、35t/h、75t/hCFB锅炉。进入90年代后，东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂等分别通过与美国福斯特·惠勒公司和美国PPC公司引进技术或合作生产的方式，开始生产制造130t/h、220t/h的CFB锅炉。近几年来，由于国家对环保的重视，对国家电力建设的相关政策进行了相应的调整，因此电力市场相继上马了一系列440t/h等级的CFB锅炉项目，该等级的CFB锅炉是以上三大锅炉厂在对220t/hCFB锅炉消化的基础上，对容量进行放大国产化的CFB锅炉。
CFB锅炉控制特点
江苏大屯矸石电厂工程采用的是东方锅炉厂生产的440t/hCFB锅炉,为前墙给煤、一次中间再热超高压锅炉，配有两台风冷旋风分离器，两台风水联合冷渣器。本文结合该工程对CFB锅炉的控制特点进行介绍。
1.给煤量控制
CFB锅炉与煤粉炉不同，它不需要制粉系统，仅设有破碎系统，煤经破碎合格达到一定的粒度要求后，经给煤机由播煤风直接送入炉膛。本工程为前墙给煤，共设有六台33.3%给煤机，三台运行三台备用，给煤机选用徐州赛摩拉姆齐的变频称重式给煤机，设有1台增压播煤风机。
CFB锅炉对燃料的控制，主要是通过对给煤机的控制来实现的。给煤机的控制指令主要受负荷指令和风-燃料交叉连锁信号控制。首先根据负荷指令计算出要求的燃料量，然后根据风-燃料比的要求，依据在动态过程中先加风后加煤、先减煤后减风的原则，根据风量计算出允许的最大燃料量，低选后得到最终的燃料量，去控制给煤机。氧量信号仍作为燃烧的一个校正信号。
2.石灰石量控制
由于CFB锅炉的特点，它主要以煤矿挑选剩下的煤矸石、劣质煤、煤泥作为燃料，燃料中含硫量很高，在煤质自身含钙量无法满足自脱硫时，需要在锅炉中加入石灰石进行脱硫，以达到二氧化硫排放的环保要求，减少对环境的污染。根据工程的具体情况不同，有的工程采用直接购买石灰石粉，将石灰石粉存储于石灰石粉仓，经石灰石风机送入炉膛；有的工程采用购买块状石灰石，再通过研磨设备制成石灰石粉，通过输送系统送入石灰石粉仓，经石灰石风机送入炉膛。一般情况下，石灰石制备、输送系统(该部分本身与锅炉关联较少)采用PLC控制。而石灰石的送入部分纳入DCS控制。本工程采用第一种方式。
石灰石的控制回路一般采用串级调节方式，上级调节器为SO2调节器，当烟气中的SO2含量变化时，上级调节器将改变其输出；下级调节器为石灰石量调节器，下级调节器的设定值根据给煤量的变化而变化。石灰石量的调节主要是通过改变石灰石旋转给料机的转速实现的。为减少控制系统的延迟，一般将给煤量信号作为石灰石量调节的前馈信号。
3.风量控制
CFB锅炉的风系统比常规煤粉炉复杂，主要由一次风、二次风、J阀风、播煤风、点火风等组成。总风量的控制是通过一个PID调节器来实现的，各个风系统的风量累加计算出总的实际风量与负荷指令及燃料量相平衡，依据先加风后加煤、先减煤后减风的原则，计算出所需风量，根据一次风、二次风的配比(约为60%：40%)计算出一次风、二次风指令，送至一次风、二次风控制回路。
1)一次风控制
一次风由两台一次风机提供。两路一次风分别送入点火风道，经炉膛下风室通过布风板直接送入炉膛，实现床料的流化，并携带床料向上通过整个炉膛，这是CFB锅炉特有的送风方式。由此可见，对一次风压的控制十分重要，风压过大会减少燃料在炉膛内的停留时间，造成燃烧不充分，风压过低床料流化不完全，影响锅炉的动态平衡，容易造成结焦。
一次风压的调节主要通过一次风机入口导叶进行调节。一次风还为启动燃烧器、点火风机、播煤风机、冷渣器提供风源。至冷渣器的一次风经冷渣器后由回料管返回炉膛。一次风量的控制主要通过调节至炉膛风室的两个调节挡板来实现的。根据总风量控制器来控制指令和床温的修正，减去点火增压风量，产生一次风量给定，与实际测量值比较经调节器运算，输出控制调节挡板以调节一次风量。同时还设有氧量校正回路，以确保炉膛内有合适的一次风量。如果床温超限，可以适当加大一次风量给定。
2)二次风控制
二次风由两台二次风机提供。二次风分为四层由二次风环型风箱送入炉膛。上两层二次风环型风箱由空预器出口经炉膛左右两侧两个上部二次风门接入，下两层二次风环型风箱由空预器出口经炉膛左右两侧两个下部二次风门接入，二次风量的控制是通过调节二次风门来实现的。
二次风控制采用串级调节，主调节器接受总风量来控制指令与锅炉负荷指令平衡，给出总二次风量，经平衡器分配后，通过各个副调节器去控制二次风挡板，以控制各层二次风量。同时还设有氧量校正回路，以确保炉膛内有合适的二次风量。如果床温超限，可以适当减少二次风量给定。二次风压的控制主要是通过二次风机入口导叶来实现的。
3)J阀风控制
J阀风系统，又称为高压回料风系统，设有三台风机，两台工作，一台备用。J阀风采用简单的单回路调节，以回料器底部起密封作用的物料高度为被调量，调节各层回料风的流量，维持旋风筒立管的料位在一定高度，保证物料能顺利的回到炉膛。
4)播煤风控制
本工程设有一台播煤增压风机，六个播煤口，每个播煤口设有三路播煤风。播煤风采用单回路调节，调节每一路播煤风在一定的流量、压力，保证燃料能够顺利进入炉膛，并保证烟气不能反串至给煤管道系统。
5)点火风控制
本工程设有一台点火风机，主要为油燃烧器提供燃烧风，点火风采用单回路调节器，根据燃油流量来调节点火风量。
4.炉膛压力控制
循环流化床锅炉炉膛压力调节与煤粉炉的调节方式基本一样，主要是通过调节引风机挡板来实现的。唯一有区别的是循环流化床锅炉下部床面为微正压，在低负荷时炉膛负压点较低，随着负荷的升高，负压点逐步上移，满负荷时，负压点位于炉膛出口处。因此炉膛负压的设定值为锅炉负荷的一个函数。炉膛压力控制采用单回路调节。为减少控制系统的延迟，将一、二风量信号作为前馈信号，预先动作引风机调节挡板，可以起到良好的效果。
5．床温控制
床温控制系统是循环流化床锅炉特有的十分重要的控制系统，床温的控制直接影响锅炉的正常运行。影响床温的因素比较多，如煤种、燃料的粒径、床料量、一次风量、二次风量、返料量等。因此相对应的床温调节方法也较多，如调整一、二风比例、调节给煤量、调节回料风压力等。本工程主要以调节给煤量为主，其它为辅助手段。本工程共设有24只床温热电偶，平均后作为最终的床温信号，分别送至各控制系统，校正各控制系统的参数，达到控制床温的目的。
6．床压控制
床压控制系统即床层厚度控制，也是循环流化床锅炉特有的十分重要的控制系统，床层的厚度不仅影响床温，而且对锅炉的经济运行影响也很大。循环流化床锅炉炉膛内本身是一种流化状态，并没有明显的料位高度，但是仍有密相区和稀相区之分，床层的厚度主要是通过炉膛一次风室与稀相区的压差及一次风量计算出来的。床压的控制是通过调节冷渣器出口排渣阀来实现的。床压控制采用单回路调节。
结束语
本文针对东方锅炉厂的CFB锅炉对控制特点进行了介绍，其它锅炉厂如哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂工艺系统与该锅炉有所区别，但是主要系统的控制思想是一致的，大家可以参考。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
