循环流化床锅炉控制系统设计论文

循环流化床锅炉控制系统设计论文

摘要：随着社会环保意识的增加，燃油燃气锅炉凭借其污染小、安全实用的特点取代了以往燃煤锅炉，燃油燃气锅炉的供热作用受到了人们广泛的关注。通过对循环流化床锅炉控制系统的分析与设计，有利于循环流化床锅炉控制系统的安全可靠运作，使循环流化床锅炉控制系统拥有稳定、持续的发展前景。

1 循环流化床锅炉燃烧技术的概念

循环流化床锅炉技术具有污染小、安全可靠、燃烧适应性广等特点，其根据自身优势活跃在工业锅炉及废弃物处理等领域，循环流化床锅炉技术拥有很大的商业发展空间。循环流化床燃烧技术作为一种新型的燃烧技术，其燃烧系统较为复杂，燃料燃烧形成飞灰始终流动在锅炉燃烧系统当中，流动状态的燃烧飞灰浓度较大容易影响其他控制技术的发挥，所以在循环流化床锅炉工作的过程中还需要人工进行操作调节。

如何调节各个参数之间的影响，使其控制系统操作变得稍微简单一些，对循环流化床锅炉控制系统进行研究与分析，设计合理有效的循环流化床锅炉控制系统是目前需要解决的问题。

2 循环流化床锅炉控制系统的分析

2.1 燃烧控制系统

循环流化床锅炉燃烧控制系统要保证燃烧过程中热量与负荷相适应，减少燃料不必要的损耗，从而实现锅炉燃烧控制系统的安全及高效运行。

锅炉燃烧控制系统具体可表现为对稳定的蒸汽压力及料床温度、锅炉燃烧的经济与环保、控制炉膛压力及床高范围等方面的控制。循环流化床锅炉燃烧机理比较复杂，各参数之间耦合关系难以控制，被调参数容易同时受到多个调节参数的影响，给操控和受控变量配对造成了困难，所以循环流化床锅炉自动化控制难于一般锅炉的控制。

目前设计的燃烧控制系统比较简单，在燃烧自动控制系统运作的过程中，容易受到各个环节的影响，导致燃烧自动控制系统无法发挥出自动化控制的效用，最后还是依靠人工手动操作控制系统完成。主汽压力控制与床温控制是整个燃烧控制系统当中最关键的两个控制变量，改变控制方案使主蒸汽压力处于正常范围内，控制负荷要求及内扰的变化，促使循环流化床锅炉燃烧控制系统安全可靠的运行。循环流化床锅炉燃烧控制最关键的就是要解决内扰问题，煤质煤量在整个燃烧控制系统当中影响作用比较大，煤质煤量的变化容易导致燃烧控制系统的不稳定，致使自动化系统难以发挥作用。且床温会随着负荷变化而发生巨大变化，因此需制定出合理的床温控制方案。各个操控变量相互影响容易引起严重的耦合关系，致使生产效率的降低。循环流化床锅炉想要实现经济运行，就要设计更加合理的控制策略，改变关键变量间的耦合关系，解决内扰影响等问题，从而实现循环流化床锅炉自动控制水平的提高。

2.2 汽水控制系统

汽水控制是根据锅炉供水流量判断蒸汽负荷的控制要求，将主控制蒸汽温度控制在规定范围，并且使汽机与锅炉同时展开安全、经济、

有效的运作。汽水控制系统主要是由汽包水位、主蒸汽温度两方面进行控制。

循环流化床锅炉和一般锅炉的汽水系统大致上是一样的，可根据一般锅炉的研究设计汽水控制系统的方案。汽水控制系统在正常稳定的工作环境下，自动化运作能够较多的使用，如果运作过程中工况发生了变化，控制策略将无法主动适应控制要求，这时则需要人工进行手动操作控制。一旦汽水控制系统运作工况发生了改变，自动控制将无法发挥控制优势，所以对于汽水控制系统新策略的研究，有助于实现循环流化床锅炉自动化控制水平的提升。

3 循环硫化床锅炉的控制系统方案

为了使循环流化床锅炉的控制系统设计更加简单化，通过PID控制算法改变控制系统的设计结构，这种控制算法是目前工业控制中的关键技术之一。由于循环流化床锅炉燃烧机制复杂，系统间各个变量存在着密切的耦合关系，流动状态的燃烧飞灰浓度较大，随着负荷的改变飞灰浓度也发生变化，与一般锅炉燃烧飞灰相比，循环流化床锅炉燃烧飞灰比较难以控制。所以设计循环流化床锅炉控制系统的最佳方法是控制变量之间的关系，由主控变量作用次要控制变量，在控制系统运作的过程中次要控制变量发生了误差，主控变量可及时地做出补偿。

3.1 压力控制方案

锅炉主蒸汽母管调节系统最主要是能够检测并计算负荷分配指令，调节锅炉的电汽负荷，控制母管压力有利于主蒸汽母管发挥出调

节功能，影响母管压力最主要的是燃料及一次风这两方面的原因，主汽压力随着燃料的减少而减少，一次风减少时主汽压力再次减少，控制燃料及一次风指令全部由锅炉燃烧指令调节，所以想要控制主汽压力还是要从燃烧控制压力的设计方案着手。针对燃料系统的内扰环节，可通过计算输送的煤量及焦量热值，始终保证锅炉燃料热值的稳定，不会出现煤质煤量变化影响炉膛热值的现象，控制系统也可在供料及煤机跳闸的环节设计相应的燃料自动补偿，确保解决燃料内扰所产生的影响。

3.2 床温控制

由于影响床温的控制参数较多，一次风、燃料、石灰石等参数发生了变化，都会致使床温发生改变。循环流化床锅炉当中床温在850～900℃范围能够达到脱硫的最佳效果，这就表示床温也可不参照规定范围的数量。一次风通过动态静态影响床温，动态静态下燃料变化对于床温并没有产生作用，床温依然随着燃料的增长或减少而升高或降低。循环流化床锅炉床温根据一次风和燃料的变化而变化，限于床温与一次风、燃料紧密的耦合关系，在设计控制系统床温只能通过人工手动操作进行调整，从而避免床温变化而增加更多参数间的耦合关系。

3.3 风量控制

循环流化床锅炉比一般煤粉炉当中的风量控制更为重要，由于循环流化床锅炉的风系统由一次风、二次风、返料风及播煤风组成，风量控制的目的是一次风在各种负荷工况当中仍能保持循环流化床锅

炉的燃料流化、床温、二次风氧量、分配上下二次风量的过程中，完成分级燃烧减少锅炉NOx的排放。

循环流化床锅炉的控制系统是围绕一次风、二次风、燃料量这三个指令所构成，锅炉指令当中风量的控制就是要合理分配这三个要素的参数关系。设计控制系统最重要的是根据不同的负荷工况对各参数间配比和平衡关系进行自动控制，修正各参数间的耦合关系。在设计控制系统的时候，通过各种负荷工况当中的床温、床压、二次风母管压力、炉膛氧量来决定控制一次风、二次风的变化关系，再采用人工手动操作补偿风量的控制，实现循环流化床锅炉在各种负荷工况当中安全稳定的运作。

4 结束语

综上所述，随着社会环保意识的增加，燃油燃气锅炉凭借其污染小、安全实用的特点取代了以往燃煤锅炉，燃油燃气锅炉的供热作用受到了人们广泛的关注。通过对循环流化床锅炉控制系统的分析与设计，有利于循环流化床锅炉控制系统的安全可靠运作，使循环流化床锅炉控制系统拥有稳定、持续的发展前景。

参考文献：

[1]赵小鹏.循环流化床锅炉燃烧控制系统的研究及应用[D].河北科技大学，2012.

[2]唐少林.基于模糊控制的CFB 锅炉水温控制系统研究[D].新疆大学，2010.

[3]李春晖.300MW循环流化床炉内脱硫控制系统的研究[D].华北

电力大学，2011.

[4]曹磊.循环流化床锅炉蒸汽热力系统的综合优化研究[D].天津大学，2012（5）.

[5]董泽，孙剑，张媛媛，韩璞. CFB锅炉床温的改进模糊控制

[A]. 2009中国控制与决策会议论文集（2）[C].2009.