摘#8195;要 循環(huán)流化床鍋爐作為燃燒適應(yīng)性強(qiáng)、污染低、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的燃煤技術(shù)，已經(jīng)成為燃煤技術(shù)的主力軍。隨著循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量的迅速增多，給其運(yùn)行的自動(dòng)化提出來(lái)更高的要求。循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)要調(diào)節(jié)的變量很多，本文主要闡述循環(huán)流化床鍋爐中的燃燒系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)和汽水系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床鍋爐；自動(dòng)控制；燃燒系統(tǒng)；汽水系統(tǒng)

中圖分類號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0175-01

循環(huán)流化床鍋爐作為燃燒適應(yīng)性強(qiáng)、污染低、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的燃煤技術(shù)，已經(jīng)成為燃煤技術(shù)的主力軍。隨著人們對(duì)電力的需求逐漸增長(zhǎng)，循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量在我國(guó)呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢(shì)， 循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量的迅速增多，給其運(yùn)行的自動(dòng)化提出來(lái)更高的要求。循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)要調(diào)節(jié)的變量很多，有主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、料床厚度、料床溫度、汽包水位、一次風(fēng)量、引風(fēng)量、給水流量等，本文主要闡述循環(huán)流化床鍋爐中的燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)的自動(dòng)控制方案。

1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)

循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是在確保安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)燃燒以及環(huán)保的要求下，使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量盡快地適應(yīng)負(fù)荷的要求。循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的難點(diǎn)是：①煤質(zhì)煤量的變化使得燃燒控制系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至很難發(fā)揮作用；②負(fù)荷變化能夠引起床溫的顯著改變；③影響燃燒效率的因素很多，例如：一、二次風(fēng)配比、燃煤顆粒和床溫等。針對(duì)以上難點(diǎn)，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.1 氧量校正環(huán)節(jié)

為了合理燃燒和節(jié)約能源，通常采用過?？諝庀禂?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)低氧燃燒，過剩空氣系數(shù)的理想值是1，但是由于影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒狀況的因素眾多，再加上各種干擾因素的頻繁出現(xiàn)，因此在實(shí)際控制中該系數(shù)的取值范圍一般為1.02～1.10。同時(shí)為了消除爐壓變化引起爐子漏風(fēng)、燃料熱值波動(dòng)、鍋爐進(jìn)料和出料時(shí)空氣進(jìn)入等干擾因素對(duì)燃燒效果的影響，在設(shè)計(jì)氧量校正環(huán)節(jié)引入排煙含氧量對(duì)過?？諝庀禂?shù)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)氧量的閉環(huán)控制，提高了抑制干擾的能力，最終確保鍋爐處于最佳燃燒狀態(tài)。

1.2 負(fù)荷調(diào)節(jié)方案

由于主蒸汽壓力的變化直接反映出供熱負(fù)荷的改變，因此，主蒸汽壓力是反映循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的重要參數(shù)之一。為了適應(yīng)供熱負(fù)荷的變化，通過調(diào)整鍋爐的風(fēng)量、給煤量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在負(fù)荷調(diào)節(jié)方案設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用主汽流量信號(hào)作為前饋調(diào)節(jié)，為了消除燃燒率變化引起的干擾，本文采用經(jīng)過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償后的能量平衡信號(hào)作為前饋補(bǔ)償信號(hào)。這樣就起到負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)鍋爐燃燒快速響應(yīng)，確保了燃燒的穩(wěn)定性。

1.3 給煤調(diào)節(jié)方案

1）熱量信號(hào)的組成。當(dāng)主蒸汽壓力不變時(shí)，通常用熱量信號(hào)代替給煤量，然后再用主蒸汽流量代替熱量信號(hào)。這種替代在靜態(tài)情況下是合理的。但是，在動(dòng)態(tài)性能下，系統(tǒng)的熱量信號(hào)不僅包括主蒸汽壓力，還包含鍋爐的蓄熱能量，而蓄熱能量和汽包壓力密切相關(guān)。因此改善循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，本文在設(shè)計(jì)給煤調(diào)節(jié)方案時(shí)熱量信號(hào)由蒸汽流量信號(hào)和汽包壓力信號(hào)兩部分組成。2）負(fù)荷床溫調(diào)節(jié)。由于不同的負(fù)荷，要求的鍋爐床溫度不同，負(fù)荷床溫調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是調(diào)整煤量、煤質(zhì)的變化。當(dāng)負(fù)荷處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用床溫信號(hào)調(diào)整和補(bǔ)償給煤量，確保床溫信號(hào)保持在穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。當(dāng)床溫過高時(shí)，減少一點(diǎn)給煤量；當(dāng)床溫偏低時(shí)，增加一點(diǎn)給煤量。

1.4 風(fēng)量調(diào)節(jié)方案

1）總風(fēng)量調(diào)節(jié)。循環(huán)流化床鍋爐總風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過一次風(fēng)量調(diào)節(jié)和二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中一、二次風(fēng)的分配率要根據(jù)鍋爐廠的資料進(jìn)行確定，在實(shí)際的控制過程中，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。2）一次風(fēng)量調(diào)節(jié)。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐而言，一次風(fēng)的作用是用來(lái)保證物料處于良好的流化狀態(tài)，從而維持正常的物料循環(huán)。一般情況下，一次風(fēng)量要占到總風(fēng)量的40%～60%之間，由于不同的鍋爐該數(shù)值不一，在實(shí)際的應(yīng)用過程中還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于循環(huán)流化床鍋爐的正常燃燒要求床溫維持在一定的范圍之內(nèi)，因此，一次風(fēng)量的設(shè)計(jì)還要綜合考慮床溫控制。3）二次風(fēng)量調(diào)節(jié)。循環(huán)流化床鍋爐中二次風(fēng)的主要作用是協(xié)助懸浮段中微小煤炭粒子充分燃燒。二次風(fēng)量調(diào)節(jié)通過控制二次風(fēng)擋板的開度實(shí)現(xiàn)，從而確保燃料的充分燃燒。

2 循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)

循環(huán)流化床鍋爐汽水控制的目標(biāo)是在確保鍋爐和汽機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下，控制鍋爐主蒸汽溫度在合理范圍內(nèi)、鍋爐給水流量能夠滿足蒸汽負(fù)荷的要求。根據(jù)汽水系統(tǒng)特性，本文從主蒸汽溫度控制和汽包水位控制兩個(gè)方面闡述汽水系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)。

2.1 主蒸汽溫度控制方案的設(shè)計(jì)

1）主蒸汽溫度特性分析。對(duì)于熱電廠中循環(huán)流化床鍋爐而言，主蒸汽溫度過高會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)高壓缸和過熱器承受過高的熱應(yīng)力而損壞；主蒸汽溫度過低，則會(huì)降低機(jī)組的熱效率，影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性能。因此，主蒸汽溫度控制系統(tǒng)是確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和提高機(jī)組熱效率的重要組成部分，由于影響主蒸汽溫度的因素很多，例如減溫水流量、進(jìn)入過熱器的熱焓、蒸汽負(fù)荷、火焰中心位置等。在各種擾動(dòng)因素的影響下，汽溫調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性有一定的慣性和滯后特性，因此主蒸汽溫度的控制也是循環(huán)流化床鍋爐各個(gè)控制對(duì)象中較復(fù)雜、困難的一項(xiàng)。2）主蒸汽溫度模糊控制器的設(shè)計(jì)。為了確保主蒸汽溫度在大多數(shù)情況下維持在480℃，通常情況下主蒸汽溫度控制方案采用串級(jí)PID控制器，該方案具有容易實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但是由于主蒸汽溫度的對(duì)象特性具有滯后性、非線性、不確定性、變化性等特點(diǎn)，再加上各種擾動(dòng)因素的影響，采用串級(jí)PID控制器的控制品質(zhì)得不到保證。為了提高PID控制的自適應(yīng)性，本文將模糊控制引入到主蒸汽溫度串級(jí)控制中，主調(diào)節(jié)器采用Fuzzy-PI復(fù)合模糊控制器，當(dāng)主蒸汽溫度偏差較大時(shí)，采用模糊控制和適當(dāng)?shù)腜I作用能起到抑制干擾因素的作用，從而確保系統(tǒng)在穩(wěn)定后還沒有穩(wěn)態(tài)誤差。

2.2 汽包水位控制方案的設(shè)計(jì)

1）汽包水位特性分析。由于汽包水位間接地表現(xiàn)了鍋爐負(fù)荷和給水之間的平衡關(guān)系，因此，汽包水位也是確保鍋爐穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)之一。循環(huán)流化床鍋爐汽包水位控制的主要任務(wù)是：①保持給水量在負(fù)荷不變時(shí)的相對(duì)穩(wěn)定；②維護(hù)汽包水位在合理的范圍之內(nèi)。2）加權(quán)因子模糊控制器的設(shè)計(jì)。由于鍋爐蒸汽負(fù)荷變化會(huì)造成的虛假水位現(xiàn)象，再加上汽包水位系統(tǒng)是一個(gè)非線性的滯后系統(tǒng)。為了保證鍋爐汽包水位的偏差在±25 mm的范圍之內(nèi)，本文采用加權(quán)因子模糊控制器的設(shè)計(jì)思路，選取鍋爐汽包實(shí)際水位和給定水位值之差和其變化率作為控制器的輸入，自調(diào)整加權(quán)因子作為控制的輸出。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)鍋爐穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)行，開發(fā)研究循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著循環(huán)流化床鍋爐的逐漸普及、計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的逐漸發(fā)展、操作人員的經(jīng)驗(yàn)日益豐富、模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制方法逐步應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)逐漸完善。

參考文獻(xiàn)

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[2]王哲，倪維斗.循環(huán)流化床全工況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的研究[J].動(dòng)力工程，2000，01.

作者簡(jiǎn)介

鄧新羽（1973—），男，籍貫：浙江江山，學(xué)歷：大專，職稱：工程師，主要研究方向：儀表自動(dòng)化。