供热循环流化床锅炉自动控制方法

孙雷雷

摘 要：本文以某投资热电厂为例，向读者介绍了供热循环流化床锅炉的自动控制方法。

关键词：供热 循环流化床

引言

循环流化床锅炉是八十年代发展起来的新一代燃煤流化床锅炉，具有锅炉效率高、燃烧效果好，燃烧稳定低污染的特点，在国际上被称为清洁燃烧技术。发展到现在已在发电厂、集中供热锅炉房以及一些生产领域得到了广泛的应用，他的推广对我国解决能源供应紧张、单位能耗高、环境污染严重等方面都有积极的意义。

城市集中供热是城市的基础设施之一，集中供热的普及率是城市现代化、文明化程度的重要标志。建设现代化大都市，建设生态型新市区必须要创造良好的硬件环境，其中包括城市基础设施的建设和城市大气环境质量等。集中供热是改善城市环境质量、提高城市现代化水平的重要措施，具有良好的社会效益、环境效益和较好的经济效益，符合国家节能减排的政策要求，是国家产业政策重点支持发展的行业。

下面就以某投资热电厂为例，向读者介绍了供热循环流化床锅炉的自动控制方法。

1、锅炉主要控制功能

1.1 锅炉过程控制主要功能

鍋炉过程控制（MCS）功能主要包括：（1）负荷控制（2）给煤控制（3）床温平衡控制（4）总风量控制（5）床温控制（6）氧量控制（7）负压控制（8）煤质校正。

1.2 各控制系统介绍

（1）负荷控制

根据人工输入的负荷设定值，负荷控制系统计算出当前的负荷指令，根据当前的负荷指令计算出总给煤量（锅炉校准煤）指令，同时根据当前总给煤量指令计算出当前需要的总风量；为了达到无扰的目的，负荷控制系统在手动的情况下，负荷设定值自动跟踪当前的实际负荷。当给煤控制系统进入自动状态时，负荷控制系统自动进入自动状态，主要组态如图1。

（2）给煤控制

给煤控制系统主要包括给煤调节系统、煤质校正系统、床温平衡系统以及给煤机变频器，如下图。煤质校正系统根据煤质校正值计算出当前实际总给煤量指令，输出至给煤控制系统，由给煤控制系统控制四台给煤机转速，使给煤量满足要求；每台给煤机均设置有偏置接口，操作人员可人工设置偏置量；在床温平衡自动的状态下，床温平衡系统根据甲、乙侧沸下温度（两

侧的最高温度）偏差计算出四台给煤机的给煤偏置量；

对于#1#2给煤机变频，有：

单台给煤机变频输出=给煤变频总操输出+单台给煤机变频指令偏置+床温平衡系统偏置

对于#3#4给煤机变频，有：

单台给煤机变频输出=给煤变频总操输出+单台给煤机变频指令偏置-床温平衡系统偏置

给煤控制系统自动投入的顺序为：

#1～#4给煤机变频器→给煤变频总操→给煤调节→床温平衡

只要解除#1～#4给煤机变频器的自动状态，即可解除给煤控制系统的自动状态；只要解除#1～#4任一给煤机变频器的自动状态，即可解除床温平衡控制系统的自动状态。给煤控制主要组态如图2。

（3）总风量控制

给煤控制系统主要包括一次风量调节系统、二次风量调节系统、床温调节系统以及氧量调节系统。

总风量控制系统主要是根据负荷控制系统给出的总风量指令，经过氧量调节系统计算出过量空气系数（0.8～1.2）确定氧量调节后总风量指令，然后再经过床温调节器，叠加上床温调节对总风量的需求，按照设定好的一、二次风比例（“二次风调节”中的一次风占比），产生一、二次风指令；对于二次风，产生的二次风指令直接输出至二次风量调节系统，作用于二次风机变频器。

而对于一次风，需要与系统计算出的最小流化风量进行比较，确保一次风指令大于最小流化风时，风量控制系统计算出来的一次风指令才输出至一次风量调节系统，作用于一次风机变频；否则，则将最小流化风量作为一次风指令输出至一次风量调节系统，保证流化。

对于风量控制系统，风量指令是根据煤量、氧量、床温等综合出来的一个指令，若风量控制系统处于非自动状态，此时的实际风量不一定与控制系统计算出来的风量指令匹配，若不设置一个调节偏置量，当系统由非自动投入到自动状态时，将会产生一个很大的扰动，不利于自动的运行，因此对于风量调节系统，需要设置一个调节偏置量（一次风量调节偏置、二次风量调节偏置），当风量控制系统处于非自动状态时，有：调节偏置量=风量实际值-系统自动指令

也就是说，在非自动状态下，调节偏置量自动跟踪偏差；当系统由非自动状态投入到自动状态时，则有：

系统实际指令=系统自动指令+调节偏置量

因此对于风量控制系统，由非自动投入到自动状态时，将会产生一个调节偏置量（如上图中的一次风量调节偏置、二次风量调节偏置），在自动投入的情况下，运行人员可通过对调节偏置量进行修正以达到对控制系统进行微调的目的；需要注意的是，在修改调节偏置量时，尽量做到每次修改的量很小，不要对控制系统造成很大干扰，待控制系统平稳后，再次进行修改。

一次风最低流化风量的计算如图3。

首先根据一次风量计算出此时的布风板阻力，然后将测得的料层差压减去布风板阻力即得出真正的料层差压，根据真正的料层差压得出此时需要的最低流化风，运行人员可以通过一次风量流化偏置对最低流化风量进行微调，有：

一次风量流化需求=系统计算最低流化风量+一次风量流化偏置

风量控制系统自动投入的顺序为：

二次风变频器→二次风量调节→一次风量变频→一次风量调节→床温调节→氧量调节

只要解除二次风量变频、一次风量变频自动，即可解除风量控制系统自动。

（4）负压控制

负压控制系统主要用于控制炉膛负压，负压自动投入的顺序为：引风机变频→引风调节；只要解除引风机变频自动即可解除负压调节自动。其控制原理与常规循环流化床及煤粉炉类似。

2、结束语

经过实践发现常规的循环流化床控制方法并不完全适合供热循环流化床锅炉，需要针对供热循环流化床锅炉的特定用途选择合适的控制方法，经过长期运行验证该控制方法简单有效，大大减轻了运行人员的操作强度。