超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统的设计与优化分析

摘 要：本文主要针对超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统的设计与优化展开深入的研究，根据循环硫化床锅炉燃烧技术的概念，阐述了CFB锅炉燃烧控制系统的任务和目标等，然后又提出了几点切实可行的设计优化措施，主要包括超临界CFB锅炉机组预测控制协调系统设计、超临界CFB锅炉机组MPC协调系统设计，进而使其能实现超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统的设计。

关键词：超临界循环硫化床锅炉;机组协调控制性系统;设计;优化

引言：循环硫化床锅炉还可称为CFB锅炉，且循环硫化床锅炉技术这种燃烧技术近年来已经得到了发展，而且在锅炉燃烧这方面由于以燃油燃气为主，再加上循环硫化床锅炉技术具有非常的多的特点其作为高效清洁燃煤技术，其中这主要由于是具有污染小、安全可靠的优点，且具有的效应已经得到人们的关注，在燃煤技术中已经占据一定地位。在超临界循环流化床锅炉商业化发展下，对于循环硫化床锅炉技术人们提供自动化运行的概念。所以加强对超临界硫化床锅炉机组协调控制系统设计，并积极的优化，进而促使该系统更好地运行。

一、循环硫化床锅炉燃烧技术的概念

循环流化床锅炉技术具有非常多的特点，如不仅污染小还安全可靠，最重要的一点就是具有燃烧适应性，而且由于自身的优势已经逐渐的渗透在工业锅炉和废弃物处理领域中，并得到了应用，同时对于这种循环硫化床锅炉技术而言具有非常大的发展空间，但燃烧系统所涉及的方面比较多，且具有一定的复杂性，燃料燃烧形成飞灰始终在锅炉燃烧系统中流动，流动状态燃烧飞灰浓度很有可能关系到其他控制技术起到的应用价值的展现，所以在循环硫化床锅炉工作中其操作这方面还应以人工形式为主加以调节。

所以就当前的情况来看必须要将以下问题充分的考虑好解决好，其中该问题为如何实现对各个参数之间的影响调节，让控制系统操作变得不再复杂化，使其能更加简单，还有就是通过全面的分析循环硫化床锅炉控制系统，实现对超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统设计优化。

二、CFB锅炉燃烧控制系统的任务和目标

CFB锅炉燃烧控制系统的任务和目标为：鉴于锅炉负荷的实际需求，不仅要充分的满足，还应稳定主汽压力，实现对床温和床压的控制，并合理维持好合理的风煤比，不断的提升燃烧效率控制污染物排放等。但由于床温和主汽压力两者之间具有较强的耦合，为更好的控制通过控制量与被控制量一一配对的单回路分别的控制难以获得良好的效果，与此同时这在CFB锅炉燃烧系统控制这方面作为一项难点，而且这点还是CFB建模必须要考虑的。

一方面床温控制。床温这一变量是CFB锅炉必要关注的，它指的就是炉膛中密相区固体物料的温度，其中这一获取主要就是由炉膛内部热电偶测量出来的温度求平均值。根据CFB锅炉控制参数的耦合特征得知，一次风量、燃料量以及石灰石量作为影响床温最主要的因素。而且在调节床温这方面当以燃料量为主，那么这从某种程度上来看会出现锅炉主汽压力的波动，且对于床温调节通过燃料量这种方式比较滞后;而通过石灰量加强对床温的调节会关系到整个床压，最重要的一点就是还不利于实现污染物排放;为此在控制床温这方面，调节一次风量成为最重要手段，但由于调节的范围有限，难以提高控制的水平。

另一方面主汽压力控制。鉴于锅炉蒸汽负荷的需求使其燃料所提供热量能更好地适应，与此同时不断提高锅炉经济运行水平，达到环保达标，作为CFB锅炉主蒸汽压力控制的主要任务。现有主蒸汽压力控制实现主要就是以加强对燃料量控制这种方式为主。其中在燃料量控制这主要就是就主汽压力进行实测，但由于CFB锅炉煤粉炉主汽压力的信息存在滞后性，与此同时随着燃料量不断的变化，会致使床温发生波动，往往不利于提升控制水平。

总之，CFB锅炉燃烧系统相对而言比较复杂，要想达到超临界CFB锅炉内各项指标，如果以传统煤粉炉燃烧系统的常规PID单回路控制策略为主难以实现。为此，有必要从现有的机组模型结构入手加以完善改进，进而采取有效的控制措施，不断的提升现场运行控制水平。

三、超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统的设计与优化

（一）超临界CFB锅炉机组预测控制协调系统设计

鉴于CFB机组协调控制系统的设计，工程界和学术界设计了各种的形式，且为迅速相应自动发电控制作为协同控制系统最重要的一项目标。强化机组的AGC负荷响应能力，为机组的参数运行提供重要的保障，有助于确保机组的安全。预测控制算法非常的重要，其中这主要体现在处理多变量和大迟延对象控制问题上体现。为此，本文加强对MPC算法的应用逐渐地实现对控制系统的控制器协调设计[1]。

预测模型和滚动优化以及在线校正作为模型预测控制算法最主要的特征，且还具有一定的优势，其中这在实现对复杂多变量控制系统问题处理上就能体现出来，而且由于具有处理约束能力，对于操作可行性的要求在具体工业生产的过程中能够更好地满足[2]。在控制器设计这方面加强对预测控制算法的应用主要就是：把已知问题实现转化，并通过实时数据滚动优化，求解出控制量的次优解，进而对系统期望值能实现跟踪，且偏差波动范围小。

（二）超临界CFB锅炉机组MPC协调系统设计

除了锅炉燃烧系统，超临界CFB锅炉机组不同于超越临界煤粉炉机组，但在动态特性这方面两者非常的相似。为此就当前的情况来看，超临界CFB锅炉机组的协调控制系统设计所采用的结构仍是以直流炉机组类似的结构为主，其中这主要将主汽阀门和给水量作为具体的输出量，输出量就是机组功率和主汽压力[3]。

结束语：总而言之，通过采取有效的措施超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统的设计与优化，能不断的提升超临界循环流化床锅炉机组协调控制系统安全可靠性，进一步推动该系统的发展。

参考文献：

[1]王映奇.天然气点火系统在超临界循环流化床锅炉中的应用[J].山西电力，2021（06）：61-64.

[2]侯益銘，王智微，王晋权.超临界循环流化床机组负荷快速响应的协调控制优化[J].热力发电，2019，48（10）：33-37.

[3]任建立.300MW超临界循环流化床自平衡给水控制系统研究[J].电子世界，2019（02）：158-159.

于大鹏，男，汉族，黑龙江省七台河市 1994.10.03 本科 动力工程助理工程师 广东华电韶关热电有限公司 超临界循环流化床锅炉机组 集控运行