循环流化床锅炉燃烧控制系统管窥

王春梅

摘 要：随着工业科技的发展，循环流化床锅炉也随之发展起来，这是一种先进的燃煤锅炉，它具有燃烧效率高、污染低的特点，也因此具有较高的经济效益，在业内来讲是被很多技术人员看好的具有很好地发展前景的一种锅炉。但是在其燃烧过程中，主要的难点是燃烧的控制。文章就此问题进行分析，通过将系统进行优化来实现机组的安全经济运行。

关键词：循环流化床锅炉；燃烧控制系统；意义；方案

前言

当今社会面对的环境和能源问题相当棘手。在人口和经济不断增长的背景下，人类社会对于能源的需求在不断增大致使环境受到严重污染。面对这样的问题，我们需要寻求一种既能降低环境污染还能推动我国经济发展的方法来应对。在能源方面的问题，主要是煤的能源结构在短期内改变不会很大。众所周知煤炭燃烧会产生大量的二氧化硫，所以我们在煤炭方面亟待解决的问题就是煤炭的清洁利用，而设计新型的燃烧锅炉是解决问题的最为有效地方式。循环流化床锅炉（简称CFB锅炉）是一种能够高效利用能源的燃烧锅炉，虽然它具有适应性强、可以有效脱硫等优点，但是在其燃烧过程中却很难做到自动控制，从而使该系统不能有效地得到利用，导致优化燃烧和协调控制的进一步提高得不到保证。现如今通过改善自动控制系统来实现机组的安全运行是十分必要的，这样才能实现能源的节约和高效燃烧，使企业的成本大大降低，提高企业的经济效益。

1 CFB锅炉工艺优点

循环流化床燃烧技术是近几年发展起来的，由于该技术具有低污染、高效率等诸多优点，在能源缺乏的今天受到广大业内人士的欢迎。将这种技术运用在锅炉上，能够使煤炭等能源得到充分的燃烧，使能源的利用更为彻底，所以自其发展起来之后得到了广泛的应用。CFB锅炉的主要优点是：

1.1 燃烧效率高

CFB锅炉在燃烧过程中，燃烧速率比较高，因其具有的特殊系统可以将燃烧产生的飞灰再次送入锅炉内部进行再次燃烧，这种循环系统可以使燃烧的效率达到97.5%到99.5%之间。此外与常规锅炉不同的是CFB锅炉能够实现在很大的运行区间内持续高效的燃烧。

1.2 燃料适应性广

CFB锅炉具备简单的燃烧装置和供料设备，并且又有区别于其他过程的流体动力，所以在燃烧过程中，无论何种混合型的燃料都能得到充分的燃烧。锅炉膛内部的燃料能够迅速并且高效的得到燃烧，此外还能保持床体温度的平衡。

1.3 污染物排放较低

CFB锅炉能够有效的将燃烧产生的气体例如二氧化硫和氮氧化物进行控制。在锅炉进行燃烧过程中膛内的温度一般在850到900摄氏度之间，这个区间的温度能够有效的进行脱硫反应，加之在这个过程中能够多次反复利用脱硫剂，也能使原料得到节省。

1.4 经济效益好

相比较而言，CFB锅炉的投资和运行费用要高于常规的锅炉，但是脱硫装置和常规锅炉相比要低15%到20%，此外CFB锅炉能够高效的利用煤炭资源，对于环境产生的污染很小，在燃料燃烧时产生的灰渣还能得到再次利用，所以总体来讲，CFB锅炉产生的经济效益要高于常规锅炉。

2 改造CFB锅炉的必要性

一些企业在将CFB锅炉投入使用后，暴露出很多问题来，例如在燃烧过程中，由于诸多因素造成的DSC不能自动控制风量和燃料，从而降低了自动投入率。面对当今社会能源匮乏的局面，提高能源的利用效率是解决问题的有效途径之一，而改善锅炉的燃烧过程才能實现能源的清洁燃烧，从而为企业降低成本，带来更高的效益。但是在实际的操作过程中，由于操作技术人员在操作系统方面的水平参差不齐，从而使得机组不能实现长期稳定的运行，然而，如果采用手动操作能源消耗会比较高。提高CFB锅炉的运行水平，才能使得能源得到清洁燃烧，从而为企业降低投入成本，在节能的基础上推动经济的发展，所以改造CFB锅炉是很有必要的。

3 项目改造的可行性

CFB锅炉的燃烧机理相比较常规锅炉来讲是很复杂的。为了优化CFB锅炉的控制装置，我们必须抓住重点来解决相关的问题。在燃烧过程中，CFB锅炉的膛内表征燃烧状况的重要参数是其粒子浓度，只有合适的粒子浓度才能实现CFB锅炉对于燃料的高效燃烧，此外我们也知道影响传热效率的重要因素也是粒子浓度。所以对于技术人员来说合理的控制粒子浓度才能使CFB锅炉的燃烧过程保持其高效性。但是在实际操作过程中，粒子浓度是不能得到测量的，所以技术人员要根据对于CFB锅炉的燃烧过程进行数学建模，从而通过模型进行粒子浓度的观测，接着进一步将系统进行优化。而达到要求指标的主要是其一，当工况或者燃煤品质发生改变时，在不调整控制参数的条件下，控制系统也可以维持闭环控制。其二，在改造后能够使蒸汽压力、蒸汽温度、堂内温度等主要的控制目标大于常规锅炉的控制指标。其三，在改造之后可以使锅炉高效的运行，运行效率一般要大于99%，从而使系统的安全性得到保证。其四，在实现控制系统的优化后，要将节能效率与手动控制相比至少提高1%。

4 改造方案的论证

运用XD-APC优化控制组态软件包为基础来优化控制系统。在实施优化之前需要为系统增加硬件设备，例如XD-APC优化控制组态软件的控制机、网卡等网络连接设备，此外在进行改造时还需要保证设备正常运行，正常使用执行机构等。在自行开发的循环流化床的控制基础上，对循环流化床锅炉进行优化，技术人员可以根据装置的具体特点采用相应的实施方案进行优化改造。对于系统的优化，主要优化风控制回路、引风控制回路、主汽压力控制回路等，实现优化的指标是能够在没有任何现场设备障碍的情况下，使需要优化的控制回路都能实现自动控制，为机组的安全经济运行提供保证。DCS系统上可以加挂一种XD-APC上位软件，这种软件与现场设备不会发生直接的联系，通过DCS系统进行输出和输入数据运行，从而可以在不更改硬件设备的基础上，实现取得设备在工作时的现场数据。在系统上可以采用OPC的通讯方式，由于其具有安全可靠的特点，技术人员一般采用这种方式进行系统优化。因为不用改变其系统的原有组态，所以在优化过程中DCS的功能也不会受到很大的影响。

5 改造后得到的效果

在改造后CFB锅炉能够自动调节其内部的蒸汽结构和负荷；在发生煤质变化等情况下，CFB锅炉也能正常的维持正常的负荷和蒸汽压力，无论是工况稳定还是变化比较大，负荷误差都可以在允许的范围内进行变化。在改造后锅炉能够根据需要对所需风量进行自动调节，也能使膛内维持合适的含氧量，从而使膛内压力很稳定。这样也能保证优化系统可以合理的实现控制的需求。此外设备在改造之后能够自行对故障进行诊断，并根据诊断的结果实现自动切换的功能，一旦系统内部的设备发生故障或者主要仪表出现问题时，系统可以切换到DCS的手动状态，从而保证系统以后工作的顺利进行。如果设备或者系统没有任何故障或者问题时，CFB锅炉能够将自动投运的效率实现为100%，对能源的利用更为有效。与优化前相比CFB锅炉能够更加节能环保，将污染降到最低。

6 结束语

面对能源的匮乏问题，提高能源的利用效率是最为有效地解决办法。作为新兴的燃煤锅炉，虽然CFB锅炉具有效率高、污染低、经济效益高的特点，但是在具体投入使用后还是会因为各种因素的影响出现一些问题，只有采取有效的措施，才能使CFB锅炉更好的发挥它的功能，有效地推动社会和经济的发展。

参考文献

[1]赵长宇，陈东升，郭勇.循环流化床锅炉燃烧控制系统的优化[J].中国电力教育，2011，（21）：56-57.

[2]孙廷碧.循环流化床锅炉燃烧系统控制优化策略[J].科技传播，2012，（2）：78-79.