摘要：目前，循环流化床作为煤种适应性广、具有良好的负荷调节性能和低负荷运行性能，能适应调峰机组的环保锅炉，在工业中被广泛应用。循环流化床以石灰石为脱硫吸收剂，石灰石和燃煤自锅炉燃烧器中下部混合一起加入炉膛燃烧。石灰石受热分解为二氧化碳和氧化钙，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除，达到环保达标排放。
关键词：CFB机组；SO2控制；控制系统优化
一．引言
CFB机组目前清洁燃煤技术中的一项成熟技术，其煤种适应广，燃烧效率高，运行成本低。白马电厂600MW循环流化床机组，作为目前世界最大容量流化床运营机组，自投产以来各项环保指标达标。但由于我厂600MW循环流化床锅炉炉膛大、石灰石加入管线长、燃烧煤种多变、SO2测点靠后，燃烧反应时间长，直接造成SO2调节滞延大。特别是燃烧煤种多，混煤不均，下料不畅时，排放指标控制困难，造成偶尔超标排放的情况。随着国家对环保指标不断提高，现有的调节系统滞后，SO2大幅波动，自动调节品质不高，运行人员操作控制困难，自动调节控制系统不能满足异常工况的要求，迫切需要对SO2控制调节系统进行优化。
二.原控制系统构成
原有控制逻辑采用常规控制逻辑，采用单回路控制，配置过于简单，煤中的含硫量作为系统的矫正信号。在煤质波动大和煤量变化大时容易使系统出现大幅超调，SO2大幅波动，只能通过手动控制加大石灰石的量，来抑制SO2超标，增加了机组运营成本，从系统投运以来，自动投入效果不甚理想。
三.S02控制调节系统优化
大型循环流化床SO2控制系统是一个大滞后的一个调节系统，为提高控制系统调节响应的及时性、精准性以及经济性，必须对控制调节系统、参数进行优化，我们主要在以下几方面进行优化调节：
1.引入给煤量对石灰石控制前馈。给煤量变化必然引起的SO2变化，在机组升、降负荷时，波动特别大，引入给煤量变化前馈，提前实现对石灰石量的及时调节，有效抑制SO2的大幅度波动，降低系统超调风险。
2.增加SO2变化率修正。SO2曲线变化率是表征SO2上升快慢的参数，变化率逐渐收窄代表SO2上涨曲线变缓，应逐渐减少石灰石的添加量；变化率逐渐放大代表SO2上涨曲线趋快，应逐渐加大石灰石的投入量，通过SO2变化率修正来尽量避免石灰石过调现象发生。
3.加入Ca/S摩尔比含量预估。研究表明Ca/S摩尔比增加，脱硫效率就会增加，实验表明，Ca/S摩尔比低于2.5时，脱硫效率增加很快，Ca/S摩尔比高于2.5时，脱硫效率会继续增加，但增加有限。系统收集机组前一段时间运行SO2历史曲线，以及机组的给煤量和石灰石加入反应量，对后一段时间的Ca/S进行预估，提前调节石灰石量。
4.引入床温变化前馈。锅炉床温将影响脱硫反应速度，研究表明，在一定的床温范围内，SO2的析出量随温度升高呈单调增加趋势，在750℃时SO2的析出量仅为1150℃时析出量的65.22%，850℃时SO2的析出量91.88%，温度在950℃时SO2的析出量基本趋于稳定。所以引入床温变化前馈，及时调整石灰石加入量，可有效抑制SO2的产生。
5.增加SO2设定值与SO2测量值偏差前馈。对SO2设定值和测量值变差研究，实现变差前馈调节，即当SO2设定值和测量值出现正偏差时，增加石灰石加入前馈量，当出现负偏差时，减少石灰石加入前馈量。
6.主调节器根据给料机运行的台数做了变参数处理：我厂石灰石由三加入线组成。通过对分析#1、#2、#3加入线的调节性能、变频器、给料机等设备的物理特性、总结。进一步优化SO2主调节器调节参数，对各条线运行实现调节器变变参数调节。
7.石灰石加入系统控制逻辑优化
石灰石系统下料不畅、石灰石管线”堵管”是影响石灰石自动调节系统响应及时性、调节可靠性的重要因素。同时也是石灰石系统的老、大、难问题。对整套下料、加入系统的控制逻辑优化，对下料时间控制、管线压力控制、反吹、助吹系统控制的优化，提高SO2控制调节的可靠性和及时性。
优化后的控制策略如下图：
四．控制策略优化后曲线效果图
红色：SO2设定值 粉红：SO2小时均值 绿色：SO2实时值
我厂SO2控制调节系统优化后，SO2实际值和设定值偏差小，SO2小时均值和设定值曲线几乎和重合，自动控制效果良好。
五．结语
通过对我厂CFB机组SO2控制系统调节优化后，精心调试各环节参数，实现新控制系统各项策略协调运行，在锅炉燃烧稳定的情况下自动投入良好，大大减少了运行人员监盘压力，同时也使SO2排放小时均值趋近于设定值；在机组加减负荷时能提前调节石灰石加入量，达到控制污染物排放不超标的目的；在锅炉燃烧结构发生变化或煤质波动较大时控制系统自动能沿煤质变化的方向动作，减少超调量，确保SO2小时均值排放合格。
经初步统计分析，SO2自动控制方案优化后，自动控制投入率由30%提高至90%，可一定程度上为我厂节约石灰石原材料，降低运行成本，提高机组的经济性。
参考文献：
[1]对综合控制循环流化床锅炉SO2，NOx及N2O排放的探讨。宫述均 广州创诚建设监理咨询有限公司。
[2]流化床锅炉内脱硫性能影响因素的工业性试验研究。刘远超 陈家庆 常峥 李爱琴 北京石油化工学院 机械工程学院。
论文作者:钟建伟,倪政平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：石灰石论文; 机组论文; 流化床论文; 设定值论文; 系统论文; 锅炉论文; 控制系统论文; 《电力设备》2018年第34期论文;