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摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。循环流化床锅炉(CirculatingFluidizedBedBoiler，CFBB)具有适应性广、负荷调节性能好、燃烧效率高、环境污染小等优点，在电力生产行业中得到越来越广泛的应用。CFBB蒸汽温度的有效控制对火电机组的安全经济运行具有重要意义。然而，汽温对象具有很大的惯性，且其动态特性会随运行工况发生较大变化，传统的比例积分微分(ProportionIntegrationDifferentiation，PID)控制技术难以获得令人满意的控制效果，对象模型的不确定性又限制了最优控制等现代理论的有效应用。神经网络结构和规模的选取不明确、遗传算法的收敛速度低、模糊规则归纳困难等缺点以及过于复杂的算法和结构使得智能控制目前还难以获得广泛的应用。
关键词：循环流化床；锅炉汽温系统；自抗扰控制
引言
循环流化床汽温系统存在大滞后、大延迟、多时变、非线性等诸多问题，针对含时滞的回路，实施自抗扰控制，设计循环流化床锅炉(CFBB)串级汽温自抗扰控制系统，利用新型自抗扰控制器参数整定方法优化控制器参数，进行跟踪实验、扰动实验和鲁棒性实验。仿真结果表明:自抗扰控制技术能够使CFBB汽温控制系统的动态性能得到改善，过渡过程更加平稳，系统输出几乎没有超调，调节时间缩短，并且自抗扰控制器对被控对象参数变化有较好的性能鲁棒性。本文方法的有效性和适用性，为提高循环流化床锅炉汽温控制系统的控制品质提供新的思路。
1问题描述
1．1循环流化床锅炉技术的概念
流化床燃烧技术属于一种固体的燃料颗粒，在炉床中经过气体的硫化并实施燃烧。当其中的气体穿过燃料颗粒床层的时候，例如：固体燃料的颗粒受到气流的作用产生的浮力会和颗粒承载的重力相等，固体的颗粒也会出现相应的悬浮状态。当气流速度加大的时候，就会让颗粒层高度不断增加，让颗粒具有较快的运动速度，从而出现沸腾的现象。这个时候固体的床料就会呈现出流态化，固体颗粒处于这种状态下的时候会是流化燃烧。如果气流速度比较慢的时候，稀相区域会出现大量高浓度的颗粒，这就需要采用分离器对物料展开捕集，再利用回料装置让其回到炉膛，让物料在炉膛中进行燃烧，这就是循环流化床燃烧技术。
1．2ADＲC的结构和原理
ADＲC包括TD，ESO，NLSEF三个主要部分，功能各有不同。TD可以在得到其信号的微分信号的同时将被污染信号转化成光滑信号;ESO对状态变量和未知外扰进行精确的实时估计;NLSEF用非线性的函数进行计算，算出的控制量的最优解对系统进行精确控制。因此ADＲC是基于TD处理参考输入，ESO估计系统状态和总扰动，通过NLSEF进行非线性组合的控制器。
2环流化床锅炉技术的发展现状
2.1鼓泡硫化锅炉技术
这项技术产生于上个世纪末，经过工作人员的不懈努力，终于解决了所有问题，攻克了所有的难关，在不断摸索中总结了很多的经验，这促使鼓泡流化床锅炉技术得到进一步的发展。但是通过相应的研究可以发现，这项技术中的燃料具有很多的局限，其中的高灰燃料更是采用油页岩完成的。因此，鼓泡流化床技术的发展受到较大化的制约。
2.2小型循环流化床锅炉技术
上个世纪末期，国家科委会对煤的流化床燃料技术展开了深入的研究，然后对和循环流化床锅炉有关的技术实施深入的研究。我国物理专家在1984年研究出了热功率循环流化床燃烧试验，这表明流化床燃烧技术会由初期的冷态试验进一步向热态开始转型。很多研究院与小型锅炉制造厂建立了合作关系，深层的对循环流化床锅炉项目展开具体的研究。到后期，已经有200多台的循环流化床锅炉完全进入了运行状态。这些容量比较小的循环流化床锅炉中存在的问题也不少，气温比较低下，磨损度高，力道有限，辅机故障率高，缺乏较全的自动化水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然如今专家对其进行了改良，存在的这些细小的问题也进一步得到改善。但是整体的水平仍然处于低下状态，需要进一步将其提高。
2.3中等容量循环流化床
上个世纪90年代中期的时候，我国锅炉制造公司中引进了一批十分先进的技术，国内市场也有了循环流化床锅炉技术。循环流化床锅炉技术从整体上发生了很大的变化，市场获取的位置也十分好。四川发电总坝中成功的使用了高压循环流化床锅炉，这将在一定程度上推动我国的循环流化床锅炉不断发展，这种循环流化床锅炉的使用不仅能够解决容量方面的问题，还会对无烟煤造成一定的影响[2]。一直到90年代的末期，我国对环境问题也十分重视，并对电力工业中存在的产业结构展开调整，整体范围上需要对老机组展开相应的改造，让循环流化床锅炉技术能够具有较好的应用。这对循环流化床锅炉技术来说属于其中存在的一大亮点，在我国政策的支持下，大型的锅炉制造企业更是做好了超临界前期的准备。
3异常原因分析
当天入炉燃料配比为散树皮30%+碎树皮30%+废木料20%+木尾10%+破碎树头10%。入炉燃料综合加权水分为43%，较满负荷时入炉燃料加权水份偏大约3%，造成炉膛整体床温较满负荷时低约40℃。受条件限制，生物质燃料在收、储过程中，携带部分大颗粒不可燃的杂质（如石块、金属块等），在燃料预处理过程无法根除而进入锅炉，导致冷渣器进渣管堵塞及风帽损坏。自9月8日，该锅炉出现一台冷渣器进渣管堵塞，多次疏通也只能短时间正常运行。单台冷渣器未能满足锅炉运行的需要，经常要人工进行热渣直排来保证床压稳定，造成合格床料定期添加工作无法正常开展，锅炉排渣热损失增大，锅炉效率下降，炉膛蓄热能力下降。床温稳定性下降，适应高水分燃料适应性变差。
4循环流化床锅炉汽温自抗扰控制系统
针对问题锅炉的具体改造方案如下：一是锅炉炉膛受热面改进方案主要是，改变原系统内屏式过热器为水冷屏，使得炉膛受热面变大，并调整上升管与下降管。二是改进过热器措施主要为，在锅炉炉膛后增设屏式过热器，用高温过热器替代原有的过热器，并把屏式过热器作为中温过热器，同时对原有连接管道进行调整。三是后水冷壁的改进措施为，更换原有的后水冷壁出口排，使得系统出口烟道面积增加。四是对系统分离器进行调整，即将外侧扩大。五是调整省煤器管节距，将横向节距适当加大，防止烟尘搭桥。六是将系统中原有的三组预热器增加至四组。把改造后的运行效果与改造前进行对比可知，重新投入使用改造后的锅炉能够满足预期目标，且在改造完成后，锅炉的运行稳定性有所提升，锅炉的蒸发量能保持在60t/h左右，持续运行周期大于60d，排烟温度为147~150℃。
结语
本文分别对ADＲC－PI汽温控制系统和PI－PI汽温控制系统进行跟踪实验、扰动实验和鲁棒性实验，分析结果表明运用自抗扰控制技术能使循环流化床锅炉汽温控制系统达到更好的控制效果，具有良好的跟踪性及抗扰动的能力，不仅曲线波动少平衡快，而且所需的控制时间短。此外，本文采用新型自抗扰控制器参数整定方法，能够使自抗扰控制更易于实现且具有更广泛的适用性。
参考文献:
[1]刘影.20t/h差速循环流化床生物质锅炉的运行[J].节能技术，2019，37（1）：95-97.
[2]毕武林，费芳芳.50MW循环流化床生物质锅炉自固硫特性研究[J].能源工程，2018（3）：60-63.
［3］张力，岳中石，张华，等．300MW循环流化床锅炉主汽温控制策略分析［J］．电站系统工程，2013，29(3):61－65．
［4］郑佳亮．基于自抗扰控制的300MW循环流化床机组负荷协调控制系统的研究［D］．太原:山西大学，2013．
［5］陈星．自抗扰控制器参数整定方法及其在热工过程中的应用［D］．北京:清华大学，2008．
［6］岳中石．大型循环流化床锅炉控制系统研究［D］．保定:华北电力大学，1996．
论文作者:樊新明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/16
标签：流化床论文; 锅炉论文; 技术论文; 炉膛论文; 燃料论文; 系统论文; 颗粒论文; 《电力设备》2019年第9期论文;