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摘要：循环流化床锅炉燃烧控制中，不仅要确保常规参数处于稳定的状态，如：蒸汽压力、蒸汽温度、汽包水位等，更重要的是控制好炉膛负压，燃煤的床层温度和床压。循环流化床锅炉的运行中，很容易发生控制缺陷，从而影响了床温和床压的控制，导致锅炉燃烧面临着安全性的问题，严重时还会降低脱硫脱销效率，形成环境污染。结合循环流化床锅炉燃烧运行，发现潜在的控制缺陷，充分推行燃烧控制的应用，改进锅炉燃烧的状态及控制方法，保障循环流化床锅炉燃烧控制的优质性，预防安全问题和环境污染。
关键词：循环硫化床 锅炉 燃烧控制
前言
循环流化床锅炉( Circulat ing Fluidized Bed Boiler，简称CFB 锅炉) 是近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧锅炉，具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣可综合利用等优点，因此在电力、城市供热、工厂蒸汽生产中得到越来越广泛的应用。但CFB 锅炉的燃烧过程十分复杂，受影响的因素多，锅炉的自动控制问题并未能得到很好的解决。
一、循环流化床锅炉燃烧及传热特性
循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。
二、循环硫化床锅炉的燃烧控制
1、风量控制系统
CFB 锅炉的风量控制包括总风量控制系统、一次风风控制系统和二次风控制系统。如图1所示。
图1 总风量计算与一、二风配比关系
总风量控制系统的主要作用是使锅炉总风量和负荷指令以及与负荷相匹配的燃料量相平衡。通过一次风、二次风和氧量的实际测量，结合锅炉设计对风量及配比的要求来产生控制一次风量、二次风量的信号。风量设定取负荷指令与燃料量两者之中的大者，并经烟气含氧量校正回路进行修正，与实际总风量通过PID 运算后，产生锅炉总风量信号，并作为一、二次风量的控制指令。一次风量控制的主要作用是通过控制一次风门挡板来控制一次风量。根据总风量信号和床温的修正，产生一次风量给定，其与测量值之差经过PID 运算后，控制相应调节挡板的动作。一次风量必须保证炉膛内物料能够沸腾循环，同时如果床温超限则适当加大一次风量给定。二次风量控制的主要作用是通过调节二次风的风门挡板，来控制二次风量，保证锅炉尾部烟道的烟气含氧量为与当时机组负荷相对应的正常值，以达到最佳燃烧的目的。系统采用具有氧量校正回路的串级调节，副调节器使二次风量满足与总风量的比值要求，氧量校正器进一步细调这一比值，以保证煤粉在炉膛内燃烧时有恰当的空气量。同时如果床温超限则适当减少二次风量。
2、燃料量控制系统
燃料量控制系统的主要作用是通过控制各给煤机的给煤量，与风量配合达到控制锅炉出口蒸汽压力的目的。总的给煤量通过锅炉负荷控制系统来确定，锅炉负荷控制系统输出的煤量信号与实际总风量信号取小值作为燃料量控制系统的给定，并经床温控制校正信号修正后获得。锅炉燃料量指令作为燃料主控的给定值，所有输入锅炉的燃煤量测量值的总和，经发热量补偿运算后所得值，与燃油折算煤量做为反馈值，燃料主控的输出来控制各给煤机转速。当风量与煤量的比率低于规定值超过一定时间时，应发出MFT 指令。通过改变给煤机转速，并接受所供播煤风风量的限制，来调整燃烧率。每台给煤机应有可调整的最小燃料量设定手段，每台给煤机达到最大或最小负荷时，应有报警信号。从给煤机取出一个代表送入给煤机的煤量( 转速) 信号。对从取出该信号到采用该信号建立起风量- 总燃料量关联函数和燃料/ 空气限制函数，与该信号之间的时间延迟，应进行补偿。煤燃料的测量，应以所有投运给煤机送出的燃料总和为基准，并自动校正燃料发热值的变化。播煤风风量指令应由给煤机转速进行限制以保证风量指令绝不低于正在燃烧的燃料量。
3、床温控制系统
床温是CFB 锅炉运行状态的重要表征参数，也是较难控制的参数之一。这是因为床温是燃料燃烧发热和床料放热综合作用的结果，而影响燃料发热和床料放热的因素较多，如燃料热值、粒度尺寸、物料流速、物料浓度、入炉风量、入炉风温以及吸热工质参数等等。床温是通过测量燃烧室密相区上、中、下部温度获得，共设有多支热电偶。床温控制应能保证炉内有一个均匀的温度场，使燃烧室内横向、纵向温度不超过规定值。为了保证CFB 锅炉的稳定燃烧并有利于获得最佳脱硫效果和减少NOx 排放量，床温需控制在850~ 950℃。
床温控制系统应能根据锅炉的负荷指令，调整一次风、二次风、给煤量和回料量，将床温保持在规定值内。当床温超过限值，一次风、二次风、给煤量的调节全部切至手动状态。床温继续升高，将发出MFT 指令。
4、床压控制系统
料层差压控制也称为料层控制。通过测量运行中料层差压来控制，维持床料高度在适当数值。若料层高，太厚则使布风板阻力加大，分层严重，可能引起床下风室风道振动，且增大风机电耗; 若料层薄，高度太小则会发生吹穿，燃烧热量减小，运行不稳定，带负荷能力受到影响。由于料层高度与床压近似成比例关系，用差压大小推算床料高度，当差压变大时，床料厚度增加，可增大锅炉排渣量，反之亦然。通过控制旋转排渣阀的转速来控制排渣量。
5、石灰石给料控制系统
石灰石给量控制是由环保对SO2 排放量的测量是否达到要求，对石灰石的加入量进行控制。其调节需由主调节和副调节组成串级控制回路。石灰石量给定值由石灰石给量与当前煤量的合适比例确定，再由烟气中SO2 含量对其比值进行修正，改变进入炉膛石灰石粉量，控制这个钙硫比，保证SO2 排放量要求，达到最佳脱硫效率。
6、炉膛压力控制系统
（下转第480页）
在炉膛压力控制系统中，炉膛负压测量值经过惯性延滞处理后与给定值一起送入PID 中进行运算，运算结果动作引风机执行机构，从而控制炉膛负压满足机组运行要求。为了减少动态偏差，在引风量控制系统中直接把一次风量与二次风量之和作为前馈信号送入PID 控制输出中，以提高一、二次风量变化时控制系统响应的快速性。由于炉内床料存量随负荷而变化，从运行的经济性考虑，炉膛压力设定值随负荷变化应进行适当调整。
结束语
总之，循环流化床锅炉燃烧控制的效率越高，越能提升锅炉燃烧的经济效益，加强锅炉燃烧控制的力度。目前，循环流化床锅炉的燃烧，朝向自动化、智能化的方向发展，尤其是智能化控制，逐渐成为燃烧控制研究中的重点，符合循环流化床锅炉燃烧的实践要求，一方面保障锅炉燃烧的效率，另一方面强调锅炉燃烧的清洁特性。
参考文献
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论文作者:张瑞刚
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：风量论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 流化床论文; 燃料论文; 控制系统论文; 负荷论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;