摘要：在循环流化床锅炉运行中，给煤机入口是否落煤顺畅已经成为影响机组稳定运行的一大重要因素，针对这个问题，调试单位根据多台循环流化床锅炉的调试和生产经验，总结中心给料机这个国内新型仓储式物料卸料设备在循环流化床锅炉中的应用技巧，成功解决原煤粘结煤仓壁和给煤机入口堵塞的问题，提高了流化床锅炉对煤种的适应性，电厂的经济稳定运行得以提升。
关键词：中心给料机；给煤机；堵煤；循环流化床；模糊控制
0 引言
众所周知，在循环流化床机组的生产运行中，给煤机入口堵煤是最常见的运行故障，特别是中国南方或东南亚等雨水充沛的地区，当原煤中含水率大量增加时，煤颗粒间粘性增大，煤与煤仓壁之间摩擦力增加，极易产生煤仓棚煤的现象。常规的煤仓防堵措施，通常采用空气炮等设备，通过震动煤仓壁的方式使煤进入给煤机。但入炉煤含水率较高时，空气炮等设备的效果就基本无法发挥作用，此时堵煤直接影响给煤机出力，燃料量的波动又造成机组负荷波动，如果同时多台给煤机堵煤、断煤，甚至造成机组非正常停机，经济损失明显。中心给料机作为一种新型的仓储式物流卸料设备，从采矿行业逐步进入发电企业，如何利用采矿业成熟的设备和技术，解决发电行业面临的问题和困扰，成为各发电企业研究的主要课题。
1 中心给料机的应用可行性分析
1.1 结构介绍
中心给料机整体安装在原煤仓下部，其卸料臂置于原煤仓内部，通过传动底盘内的驱动装置（通常包括变频电机、减速机、传动盘等），将动力传至卸料臂，卸料臂做圆周转动，使物料持续向卸料口运动并卸出。
中心给料机以“先进先出”的原则对原煤仓内的物料进行卸载，避免了物料的长时间堆积，其设备结构如图一所示。
从图中可知，中心给料机主要由：1、内锥总成；2、传动底盘；3、卸料臂；4、煤仓；5、干油润滑装置；6、电控柜；等主要部件构成。
1.2 中心给料机的工作原理分析
入炉煤进入原煤仓后，沉降在内锥体下的取料平台，一组或两组螺旋形的卸料臂与物料进行“剪切”，卸料臂与料仓内壁相切，防止物料仓内固结堵塞，平稳的将入炉煤从中心给料口带出。
由于规律的旋转刀臂会将原煤从取料平台移至中心，此时原煤会由此掉入直筒状煤仓并通过给煤机输出至输送到炉内。可以看到，在中心料机的储煤系统里，一改上口大下口小的传统煤仓漏斗型结构，给料机的煤仓从上到下均为直筒结构，煤和煤仓臂的摩擦系数降到了最低。
这样在原煤仓和给料机煤仓两个位置都防止了原煤粘结仓壁，防止了堵煤和棚煤的情况发送，从而保证煤仓的流畅下料。
2 循环流化床锅炉对给料机使用的应用研究
2.1 循环流化床锅炉的系统特点
循环流化床燃烧技术是国际上70年代中期发展起来的新型燃烧技术，这项技术的成功应用使循环流化床锅炉获得了迅速发展，颗粒平均直径10mm左右的煤粒通过给煤机直接进入800-900℃的流化床层沸腾燃烧。所以入炉煤量的均匀稳定直接影响到床温的变化。
循环流化床锅炉的负荷通常通过给煤机出力控制，而在给煤机上游增加一组中心给料机后，中心给料机的流量如果不能与给煤机流量匹配，又会造成新的技术问题：
a.当中心给料机出力大于下游给煤机的出力时，容易造成给料机煤仓满煤，而使驱动电机过流；
b.当中心给料机出力小于下游给煤机出力时，容易造成给煤机断煤，进而引发给煤机出口温度超温、给煤机转速过快，易磨损等问题。
尤其在机组负荷大幅度变动的工况下，两者的出力匹配问题更加明显，如果中心给料机的变频调节无法同时与给煤机的变频调节投入自动，并和谐匹配，势必影响运行人员的专注，甚至威胁到机组的安全稳定运行。
2.2 原因分析和解决办法
究其原因，受系统特点限制，中心给料机只能通过自身煤仓的开关量高低料位计，粗略判断煤仓料位，而其料位开关因为工作环境恶劣，可靠性较差故容易频繁出现故障。所以无法对给料量进行精准调控，此时，提出一套新的，能和给煤机匹配的控制策略，变得尤为重要。
为解决上述问题，除常规联锁保护逻辑外，需要加入模糊控制的思想，分析中心给料机运行中可能出现的各种状况，并结合多台机组现场的调试经验，利用DCS控制系统有针对性的对中心给料机和给煤机两个部分的控制逻辑进行再设计和优化。
中心给料机与称重给煤机出力匹配需按两种设备的出力曲线进行，首先需对中心给料机出力与称重给煤机出力，标定出力曲线，然后进行出力匹配。以某流化床机组使用哈尔滨某厂生产中心给料机为例，具体方式如下：
2.2.1 中心给料机变频指令控制
一、在中心给料机无实时煤量情况下，控制方式为随动控制系统，为提高其控制精度，将自动调节指令分成3部分：
a.给煤量对应变频指令。以下级称重给煤机实际出力为基础，通过函数折算控制给料变频指令。调节指令随给煤机出力的增加而增大，保证中心给料机跟踪下级给煤机基本出力。
b.给料缓冲筒缺煤补偿变频指令。通过逻辑判断对变频指令进行预操作，当给料机，指令小于给煤机实际出力且偏差加大时，表明给料缓冲筒内已出现煤量短缺情况，及时在原有的指令基础上叠加2Hz变频指令，增加中心给料机出力，防止缓冲筒内煤位进一步下降。
c.运行人员手动偏置指令。运行人员根据设备运行情况对前两项变频指令的结果进行人为修正，修正幅度根据设备运行状况及煤质的改变不同而定。
二、给料缓冲筒内出现满煤情况时，中心给料机因阻力加大，电动机电流势必增大，为了防止给料驱动电动机过流造成设备损坏，需要通过DCS设定一个设备保护措施。首先观察DCS中心给料机电机电流的历史曲线，假设电流值为（11.5A）左右再加2A 电流为界，电流大于13.5A延时5s将变频器频率值下降2Hz，中心给料机运行约5-15分钟（具体时间可以现场实际调整），中心给料机变频器频率恢复到正常值，直到下一次电流大于13.5A循环运行。
2.2.2 对中心给料机和称重给煤机连锁启停控制
a.当中心给料机下级称重给煤机启动后，联锁延时启动中心给料机，（启动频率不可低于40%，（20HZ）约20秒后频率恢复正常频率运行）当给煤机跳闸，联锁停止中心给料机。这一功能避免了给料缓冲筒因中心给料机未及时停运，而发生堵煤情况。
b. 当中心给料机电流超过最大允许值时，为了防止设备损坏，联锁停止中心给料机，而保证输煤系统可连续运行，在中心给料机停运一定时间后（延时时间主要参考给料缓冲筒的容积而定）因下级给煤机一直运转给料缓冲筒内的料位逐渐下降，当满煤情况消失后再次启动联锁。
3．效果分析
与传统的给煤方式相比，由于中心给料机的加入，使流化床机组的投煤程序增加了数个运行操作环节。为简化运行人员的操作流程，使中心给料机启停方便，应在DCS控制策略中增加相应逻辑。
通过中心给料机与给煤机之间的逻辑联锁关系，使中心给料机随下游给煤机的启停联锁投切；通过自动投入中心给料机的变频控制，以优化后的中心给料机频率控制中心给料机转速，使中心给料机与下游给煤机出力更加匹配。这种全自动的控制方式，将中心给料机变成了下游给煤机的附属设备，做到了设备增加了一套，操作环节没有变复杂的效果。
4．结束语
在大型循环流化床锅炉中，通过在给煤机上游增加中心给料机这套设备，可以提高流化床锅炉对劣质煤种的适应性，特别在含水率较高的煤质，甚至是煤泥掺烧的条件下，对系统稳定性的效果提示明显。在调试和生产过程中，通过使用模糊控制的思想，提前将各种工况发生后引起的参数变化，增加到DCS的控制策略中，可以解决下游给煤机与上游中心给料机出力不匹配的情况，并且可以实现中心给料机在流化床锅炉的全自动控制。目前这套控制策略已经在东南亚某流化床机组加以应用，减少了运行人员的操作，对设备的连续运行，和机组的稳定生产都带来显著的经济效益。
参考文献：
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[3]邵文蓬，王克宏. 大型循环流化床锅炉煤仓中心给料机改造研究[J]. 能源技术与管理，2013，38（06）：131-132.
作者简介：
罗玮 性别：男 民族：汉 籍贯：江西南昌 出生年月：1981.3 研究方向：电站调试 热能动力工程 电力建设
论文作者:罗玮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：给料机论文; 中心论文; 流化床论文; 给煤机论文; 卸料论文; 原煤论文; 锅炉论文; 《电力设备》2018年第16期论文;