300MW循环流化床锅炉自动控制技术

第４１卷　２０１３年８月　云南电力技术　ＹＵＮＮＡＮ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　Ｐ０ＷＥＲ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１３　

３００　ＭＷ循环流化床锅炉自动控制技术　

高　磊　

（云南大唐国际红河发电有限责任公司，云南开远６６１６００）　

摘要：循环流化床（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ　Ｂｅｄ，以下简称ＣＦＢ）锅炉是一种清洁燃煤技术，大容量ＣＦＢ　

锅炉燃烧自动控制系统比常规煤粉炉具有更多的输入和输出变量，耦合关系亦更加复杂。文中主要介绍　３００ＭＷ　ＣＦＢ锅炉燃烧控制系统的自动分配控制技术，以及在其它重要控制回路中的应用。　

关键词：循环流化床（ＣＦＢ）　分配模块翻床外置床（ＥＨＥ）　

中图分类号：ＴＫ２２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—７３４５（２０１３）０４—００５０—０４　

１　前言　

尽管中小型ＣＦＢ锅炉已经大量投入商业化运　行，但控制问题一直是ＣＦＢ锅炉的主要问题之　

一，其燃烧自动控制系统基本投不上自动或投入　

率非常低，实际运行中主要靠手动操作。原因，　在于ＣＦＢ锅炉自身的工艺特点决定其燃烧系统的　

复杂性。它比常规煤粉炉具有更多的输入和输出　变量，耦合关系更加复杂。当锅炉负荷发生变化　

时．或给水量、给煤量、返料量、减温水量、引　

风量、一次风量、二次风量等任一输入量改变时，　所有输出量（如汽包水位、蒸汽温度、蒸汽压　

力、炉膛负压、氧量、床温等）都要发生变化，　但程度有所不同。一般ＣＦＢ除燃烧控制系统外，　其它控制与一般煤粉炉差别不大，可按一般煤粉　

炉进行控制，而且这些控制方法已经成熟，控制　

效果比较满意。但在燃烧控制上确实需要进一步　

更深入探讨、研究与优化。　２燃烧系统自动控制原理　

某电厂２ｘ３００ＭＷ循环流化床锅炉采用ＡＬＳ。　ＴＯＭ技术．是国产首台ＨＧ一１０２５／１７．５一Ｌ．ＨＭ３７　型亚临界循环流化床锅炉。虽然大容量ＣＦＢ锅炉　

燃料控制异常复杂，但ＣＦＢ锅炉燃料调节也应遵　循常规煤粉机组加负荷则先加风后加煤；机组减　

负荷则先减煤后减风的原则。故采用ＤＥＢ方式的　

燃料调节是接受小选出的锅炉指令和折算的风量　

信号，调节四台采用分配控制的一级给煤机，最　终使被调量热量信号（ＨＲ）满足锅炉指令要求。　

收稿日期：２０１３—０５—１３　

５０　基于被控对象的给煤率一汽压特性存在一定的非　线性，且控制迟延较大，故应设计变参数控制。　

图１　燃料调节自动分配控制图　如图１所示，变参数控制模块的输出作为燃　料主指令分配模块的输入Ｘ（０～１００％），一级　

分配模块１根据左一、左二称重给煤机的输出反　馈信号（ＹＦＩ　１、ＹＦ１２）、偏值（Ｂ１１、Ｂ１２）、手／　

自动状态（Ａ１１、Ａ１２）等反馈信号，计算出送至　

左一、左二称重给煤机的值Ｙ１（０～１００％）。同　理，一级分配模块２根据右一、右二称重给煤机　的输出反馈信号（ＹＦ２１、ＹＦ２２）、偏值（Ｂ２１、　Ｂ２２）、手／自动状态（Ａ２１、Ａ２２）等反馈信号，　

计算出送至右一、右二称重给煤机的值Ｙ１（０～　１００％）　分配模块逻辑还增加以下功能：　

２．１　总分配模块逻辑　１）手动或外部逻辑判断投／切自动逻辑；　２）一级分配模块手／自动切换瞬问，输出信　

号自动保持子分配模块变化信号，防止输出信号　

突变的脉冲扰动；

　第４１卷　３００ＭＷ循环流化床锅炉自动控制技术　２０１３年第４期　

３）一级分配模块平均值计算，用于手动状　态返回作为调节跟踪或上级分配模块计算输入值。　

２．２一级分配模块逻辑　１）手动或外部逻辑判断投／切自动逻辑，包　括内部采用输出指令与反馈偏差大延时判断的执　

行器故障切手动逻辑；　２）置全开或全关，自动切为手动并置输出　

为全开或全关；　

３）取消分配逻辑，自动切为手动并置输出　反馈为０：　

４）投备用，自动切为手动并置输出反馈为０　

但输出跟踪自动指令值：　５）跟踪，自动切为手动并置输出反馈为０　但输出跟踪下级输出值：　

６）偏值的外部输入。另外也可以通过外加分　配系数应用于不同作用、不同分配系数的分配控制。　

图１中只有二级的分配控制．也可以根据需　

要级联成多级分配控制方式。在图１—１中，总分　配模块接收调节输出的信号Ｘ（０～１００％），根据　

各分配子模块的输出反馈信号ＹＦｉ、偏值Ｂ　、手／　自动状态Ａ　等反馈信号，计算出送至分配子模块　

的值Ｙ（０～１００％），使得：　

Ｘ＝（ｙＦＩ＋ｙ砣＋…＋ｙＦ　）／ｎ　（１）　又因投入自动的分配子模块满足：　

Ｙ　＝Ｙ＋Ｂ。　（２）　在本算法中。使手动状态的分配子模块的偏　

值　强制为０，则　

Ｙ　。＝Ｙｎ　（３）　把式２、式３代人式ｌ，并设投入自动的分配　子模块数有　个，则　Ｌ　ｎ－Ｌ　ｙ＝（　一　Ｂ　一　）／￡　（４）　

Ｌ　其中：∑日；一投入自动的分配子模块的所有　ｎ＝ｌ　偏值；　Ｅ＝１　∑ｙ　ｉ一在手动的分配子模块的输出值。　

３分配控制技术的应用　

３．１　炉膛压力调节　

炉膛压力调节只有一级分配模块控制，具体　

控制由运行人员手动设定值，通过调节两台采用　

分配控制的吸风机静叶挡板，使炉膛压力满足设　定值要求。同时还考虑送入炉膛总风量对炉膛压　力的影响，把锅炉总风量作炉膛压力调节器的比　例前馈。总风量测量波动较大且稍滞后于一、二　

次风量控制输出，另外一、二次风量控制输出与　对应风量的线性也不是很好．因此可根据现场实　

际情况而选用一次或二次风流量调节输出前馈量。　

炉膛压力调节逻辑功能：　１）炉膛压力手、自动同操功能；　

２）炉膛压力信号正常且两台吸风机入口静　叶挡板投自动，炉膛压力同操方可投自动；　

３）吸风机跳闸对应的分配子模块切至手动　

并取消分配，强制关；　４）程控启动／停止指令强制联关对应吸风机　

人口静叶挡板：　５）炉膛压力信号故障、吸风机跳闸切总分　

配模块为手动。　３．２炉膛差压调节　炉膛差压即床压（也称床位）的控制关系到　

床料的流化质量、经济燃烧、厂用电率消耗、带　负荷能力等，因此控制好床压，对ＣＦＢ锅炉安全　

经济运行至关重要。如图２所示，Ｐ　、Ｐ　：流　

化状态时表征左右侧床料的多少，当Ｐ　＞Ｐ　时，表示左侧床料多于右侧床料，反之亦然。　

ＡＰ　、ＡＰ，流化状态时表征流化风速，其为上下　静压差。当ＡＰ．＞ＡＰ，时，表示左侧流化风速大　

于右侧流化风速，存在翻床（指炉膛左侧的流化　层床料被一次、二次风吹过炉膛裤衩顶部翻至炉　

膛右侧的流化床层，如图２一ｌ所示）事故的可能　

性。当ＡＰ　与ＡＰ，存在偏差时，可通过调节一次　风门的开度，改变左、右床料的流化风速，从而　

使两床流化状态一致，最终使ＡＰ，与ＡＰ，的偏差　

合理范围以内，次过程ＱＴ恒定。　

口　Ｐ盯ｌｌ　

图２炉膛床压调节系统图　图２表明，高床压时，火焰锋面后移，左右　风量有偏差时，易发生翻床事故。ＣＦＢ锅炉运行　

５１　２０１３年第４期　云南电力技术　第４１卷　

过程中，床压是一个重要的监视参数．如果床压　过高则必须坚持排渣．通过调节四台采用分配控　制的排渣器锥阀使床压满足设定要求　炉膛差压　

调节逻辑功能：　

１）炉膛压力手、自动同操功能：　

２）左或右燃烧室差压信号异常切总分配模　块为手动：　

３）ＭＦ＇Ｆ或冷渣器跳闸对应的分配子模块切　手动并取消分配，强制关：　

４）外部偏置设定调整左、右同侧内外二次　风调节挡板开度等．、　

３．３一次风压调节　

一次风压调节只有一级分配模块控制，由锅　

炉负荷一一次风压曲线（如图３所示），计算出　

一次风压设定值，调节两台采用分配控制的一次　

风机人口静叶挡板．使一次风母管压力满足设定　

要求。主流化风门除了调节△Ｐ偏差外，还参与　风机母管　力ＰＴ的调节．这样最大的好处是机　

组变Ｔ况运行时，母管压力变化平稳，可以避免　

一次Ｊｘｌ机抢风的现象发生　一次风机入口挡板参　

与总一次风量ＱＴ的控制．同样两级ＰＩＤ设计。　

一次风压调节逻辑功能：　

１）两台一次风机　口挡板动叶手、自动同　操功能：　

２）两台一次风机全跳闸切至手动．子分配　

模块的偏置自动调节使左右侧一次风量相等；　

３）一次风压信号异常切总分配模块为手动；　４）手、自动偏置设定以及一次风量偏差作　为总分配模块远程偏置设定：　

５）一次风机跳闸对应的分配子模块切至手　动并取消分配并强制关，切总分配模块为手动：　

６）程控启动／停止指令强制联关对应一次风　

机ｆｆｊ口动叶挡板　、　

５２　煤量、机组负荷二者选大　图３锅炉负荷一一次风压曲线　煤量、机组负荷二者选大　

图４锅炉负荷一一次风量曲线　３．４一次风量调节　

一次风的作用是使床料在炉膛内流化，在　

５０％锅炉负荷范罔内，一次风量恒定不变；之后　

随负荷增加至额定值，一次风量成比例增大。在　额定工况下．一次风量约是进入燃烧室的总风量　

的３５％，运行中用风量控制挡板使炉膛两个布风　

板的风量相等。一次风量调节只有一级分配模块　

控制，Ｆ｝１锅炉一一次风量｝Ｈ１线（如图４所示），　计算出一次风量设定值，调节两台采用分配控制　

的一次风机人口静叶挡板，使一次风量满足设定　

要求　一次风量调节逻辑功能：　１）两台一次风机入口静叶挡板手、自动同　

操功能：　２）一次风量信号异常、锅炉负荷信号异常　或炉膛压力调节解自动．切一次风量总分配模块　

自动：　

３）一次风机跳闸对应的分配子模块切至手　

动、取消分配并强制关，切总分配模块为手动；　

４）程控启动／停止指令强制联关对应一次风　机入ＬＩ静叶挡板：　

一次风量在机组升降负荷过程中，随煤量进　行调节，可以有效改善ＣＦＢ锅炉变工况性能；风　

压、风量的双重调节可有效改善一次风量跟随速　

率，促进机组变负荷性能的改善。　３．５二次风压调节　

二次风压调节只有一级分配模块控制，由锅　

炉负荷一二次风压曲线，计算出二次风压设定值，　

调节两台采用分配控制的二次风机出口动叶挡板，　

使二次风母管压力满足设定要求。二次风压调节　

逻辑功能：　１）两台二次风机出１５挡板动叶手、自动同　

操功能：　２）任意一台二次风机跳闸，切总分配模块　

自动：