張學(xué)禮 郭子佳 劉德祥 郝慶久

（內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

1 循環(huán)流化床鍋爐動態(tài)特性分析

循環(huán)流化床鍋爐在動態(tài)特性上不同于煤粉爐，主要表現(xiàn)在循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)流化層大熱容量的熱平衡特性。這種特性及其隨運行工況不同而變化的特性，造成了循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程實現(xiàn)自動控制的困難。

2 循環(huán)流化床鍋爐自動控制系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐與普通鍋爐相比耦合關(guān)系更復(fù)雜。給水流量和減溫水流量與循環(huán)流化床鍋爐其它變量間的耦合關(guān)系較弱，可以獨立自成系統(tǒng)，因此，循環(huán)流化床鍋爐的汽包水位控制和減溫水控制與煤粉爐一樣。燃燒控制一直是公認的難題，循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的系統(tǒng)如下。

2.1 給煤量控制系統(tǒng)

由于循環(huán)流化床鍋爐煤粒較粗，燃燒過程復(fù)雜，并且由于其燃燒室內(nèi)的床料具有相當大的熱慣性和蓄熱能力，因此當給煤量改變后，主蒸汽壓力的響應(yīng)比煤粉鍋爐的遲延和慣性要大得多，經(jīng)實際測算，對于一臺循環(huán)流化床鍋爐，僅純遲延就有5～15min。循環(huán)流化床鍋爐的非線性強，又具有時變特性，難以建立有效的預(yù)估和補償手段。鍋爐壓力調(diào)節(jié)回路也曾嘗試使用“直接能量平衡”的控制結(jié)構(gòu)，但“熱量信號”并不比主蒸汽壓力信號變化靈敏，所以調(diào)節(jié)效果不太理想。根據(jù)試驗結(jié)果，即使采用主蒸汽流量前饋的控制結(jié)構(gòu)，變負荷時主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)品質(zhì)也難以得到理想效果。因此建議配備循環(huán)流化床鍋爐的機組最好運行在“機跟爐”方式下，由鍋爐根據(jù)機組負荷指令調(diào)節(jié)給煤量，汽輪機調(diào)節(jié)主蒸汽壓力。

2.2 一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)

一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)的目的是為保持一次風(fēng)壓與給煤量相匹配。一次風(fēng)壓通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)機入口擋板的開度進行調(diào)節(jié)，一次風(fēng)壓設(shè)定值是燃料量指令和床溫測量值與給定值偏差的函數(shù)。

2.3 床溫控制系統(tǒng)

循環(huán)流化床一般將床溫控制在850～900℃，這是最佳脫硫、脫硝的溫度范圍。根據(jù)鍋爐的要求，調(diào)節(jié)床溫的手段一是通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的配比;二是通過調(diào)節(jié)給煤量。但是通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)配比來調(diào)節(jié)床溫的調(diào)節(jié)能力有限，通過調(diào)節(jié)燃料量調(diào)節(jié)床層溫度，必然使鍋爐主蒸汽壓力發(fā)生波動。因此在調(diào)試中對床溫自動控制回路進行了修改，僅用一次風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。為保證床料的良好流化，一次風(fēng)量必須控制在一定范圍內(nèi)，在床溫的控制回路設(shè)置了死區(qū)，在床溫與給定值的偏差大于死區(qū)后才調(diào)整一次風(fēng)流化風(fēng)門。由于一次風(fēng)流化風(fēng)門的床溫調(diào)節(jié)只是在±30℃，因此當床溫大幅度改變時，需要通過改變一次風(fēng)壓力設(shè)定值來進行聯(lián)合調(diào)節(jié)。采用一次風(fēng)流化風(fēng)門和一次風(fēng)入口擋板進行床溫聯(lián)合調(diào)整的控制結(jié)構(gòu)。

2.4 二次風(fēng)控制系統(tǒng)

二次風(fēng)控制系統(tǒng)的目的是為了助燃和經(jīng)濟燃燒，包括二次風(fēng)壓、二次風(fēng)量控制2個部分。二次風(fēng)壓通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機入口擋板開度進行調(diào)節(jié)，設(shè)定值是燃料量指令的函數(shù);二次風(fēng)量通過二次風(fēng)檔板進行調(diào)節(jié)，設(shè)定值是燃料量指令和氧量調(diào)節(jié)器輸出的復(fù)合函數(shù)值。

2.5 引風(fēng)控制系統(tǒng)

爐膛壓力通過引風(fēng)機入口擋板的開度進行調(diào)節(jié)。為減少爐膛壓力的波動，加快調(diào)節(jié)速度，在引風(fēng)控制系統(tǒng)中加入送風(fēng)機入口擋板和一次風(fēng)機入口擋板開度的指令前饋信號。

3 125MW循環(huán)流化床熱水鍋爐主要熱工測點布設(shè)分析

DCS中各測點數(shù)據(jù)能及時、準確反映鍋爐運行狀況，便于操作人員啟、停爐和負荷調(diào)整操作，同時，也便對鍋爐各系統(tǒng)正常運行進行科學(xué)實時監(jiān)控，為事故分析處理提供技術(shù)保證。

3.1 溫度測點布置

a.床下啟動燃燒器內(nèi)套壁穩(wěn)1點。b.冷風(fēng)室溫度2點。c.爐膛溫度采用分層布置，料床溫度4點、密相區(qū)溫度4點、稀相區(qū)溫度4點、爐膛出口溫度4點。d.每臺分離器進/出口、下降管、回料閥各1點。e.各級省煤器、空氣預(yù)熱器進/出口分左右各布置2點。f.水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)視工藝需要布置測點

3.2 壓力測點布置

a.點火油壓1點。b.冷風(fēng)室壓力2點。c.料床壓力4點。d.密相區(qū)壓力2點。e.爐膛出口壓力6點。f.分離器進/出口、各級省煤器、空氣預(yù)熱器進/出口煙氣壓力分左右各布置2點。g.水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)視工藝需要分布測點。

3.3 流量測點布置

3.3.1 流量測點

a.一次風(fēng)2點。b.上一次風(fēng)4點。c.下一次風(fēng)2點。d.二次風(fēng)總風(fēng)1點。e.點火風(fēng)總風(fēng)1點。f.供水流量1點。

3.3.2 風(fēng)量儀表選型分析

由于空間限制，工藝管道布置很難滿足風(fēng)量計對測量直管段長度的要求，影響了測量精度，因此，對于循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量的測量，根據(jù)現(xiàn)場情況考證，不贊成加大投資，刻意追求測量精度，主張在相對準確的前提下保證測量信號的穩(wěn)定性更為實際。經(jīng)過對幾種流量計的比較，最終選用傳統(tǒng)的機翼式測風(fēng)裝置。對于大尺寸風(fēng)管道，也可以考慮選用熱導(dǎo)式風(fēng)量計，主要是減少壓力損失，安裝方便，但要注意熱導(dǎo)式風(fēng)量計是點測量，一定要在標定的前提下，找準代表平均流速的測量點，以確定熱導(dǎo)式風(fēng)量計的插入位置。對于直管道很短的風(fēng)量測量可以考慮選用橫截面積式風(fēng)量計，但要注意橫截面積式風(fēng)量計相對于其它差壓式風(fēng)量計，測量信號很小，必須選用精度微差壓變送器；也可以考慮選用V內(nèi)錐式流量計。無論選用那種流量計，測出的風(fēng)量最終都要轉(zhuǎn)換成標準狀態(tài)下的風(fēng)量顯示。

3.4 其它測點

3.4.1 氧量表。煙氣含氧量的測量對于指導(dǎo)循環(huán)流化床鍋爐的運行十分重要，一般在省煤器出口煙道兩側(cè)各設(shè)一個氧量測點，也可以在空氣預(yù)熱器出口煙道兩側(cè)設(shè)1點，用于檢測空氣預(yù)熱器漏風(fēng)情況。

3.4.2 電動執(zhí)行器。電動執(zhí)行器是提高循環(huán)流化床鍋爐自動化水平必不可少的執(zhí)行單元。它可以大大減少一線工人的勞動強度，及時應(yīng)對故障處理。在資金允許的情況先，建議送風(fēng)機出口風(fēng)門、二次風(fēng)機出口風(fēng)門、引風(fēng)機入口風(fēng)門、上下一次風(fēng)各風(fēng)門、高壓風(fēng)機出口風(fēng)門、二次風(fēng)風(fēng)門選用電動每年。送風(fēng)機、引風(fēng)機、二次風(fēng)機如選用變頻電機，可以考慮取消相應(yīng)的電動門。由于很少操作回料系統(tǒng)的輸送風(fēng)風(fēng)門、松動風(fēng)風(fēng)門及撥煤風(fēng)風(fēng)門等，可以選用手動門就地操作。

3.4.3 風(fēng)機參數(shù)監(jiān)測。風(fēng)機是電廠的重要主附設(shè)備。一旦出現(xiàn)故障，巡檢不及時，必然會給電廠造成很大的經(jīng)濟損失且易擴大事故。因此，風(fēng)機參數(shù)的在線監(jiān)測十分重要。主要監(jiān)測的參數(shù)有風(fēng)機電流、定子溫度、軸承溫度和風(fēng)機振動等。

4 結(jié)語

綜上所述，循環(huán)流化床技術(shù)作為高效、潔凈、低污染的燃煤技術(shù)，在我國將得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過對原循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計熱工測點的設(shè)計和兩年的實際運行證明，熱工測點數(shù)量、測點布置及儀表選型基本能夠滿足生產(chǎn)運行需要。因循環(huán)流化床鍋爐燃燒的復(fù)雜性和對循環(huán)流化床還缺乏經(jīng)驗和深入了解。目前循環(huán)流化床鍋爐自動控制技術(shù)仍存在許多難題需在生產(chǎn)研究和安裝調(diào)試中逐步完善。

[1]火力發(fā)電廠新設(shè)備新技術(shù)與發(fā)電工程設(shè)計、運行、維護及標準規(guī)范實用手冊.2006.

[2]岑可法.循環(huán)流化床鍋爐理論.設(shè)計與運行.北京：中國電力出版社，1998.

[3]劉德昌.循環(huán)流化床燃燒技術(shù).北京：水利電力出版社，1995.

[4]工業(yè)鍋爐設(shè)計、制造、安裝新工藝新技術(shù)與鍋爐運行維護及故障診斷排除實用手冊.北方工業(yè)出版社，2005.