关于循环流化床锅炉床温调整及控制的探讨
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关于循环流化床锅炉床温调整及控制的探讨
摘 要：循环流化床锅炉运行中，床温是最重要的监视及控制参数之一，目前国内大部分电
厂运行中存在的床温波动较大，无法投入自动控制等问题，本文对锅炉启动及锅炉及正常运
行过程中手动床温调整方法进行了研究，并提出了几点床温自动控制策略的改进建议。
关键词：循环流化床；床温控制
1 引言
循环流化床锅炉(CFBB)是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃煤锅
炉。它与其他类型锅炉的最主要区别，是其处于流化状态下的燃烧过程，所以相对于煤粉炉
比较其炉膛燃烧状况的监视与调整更为复杂也更加困难。其中床温稳定是锅炉安全、经济运
行的关键。床温过低将导致锅炉出力下降，脱硫效率降低，飞灰和排渣中可燃物增加，锅炉
热效率降低，甚至引起锅炉灭火。
床温过高，不仅使排烟温度升高，热效率降低，引起燃烧室和分离器内耐火材料脱落，
还会使返料系统产生二次燃烧，燃烧系统和床内结焦，导致出力下降，甚至被迫停炉⋯1。运
行中应尽量减小床温波动，启停及变负荷过程中应尽量防止床温过高或过低。
2 循环流化床床温特性分析
影响床温的可调因素主要有给煤量、一次风量、二次风量、炉底排渣量等。其中影响最
大的是给煤量和一次风量。
2．1 给煤量与床温
给煤是影响床温最主要最直接的因素之一，给煤量对床温影响存在巨大的滞后性，这个
特性增加了床温调节的难度。启动中开始投煤或增加燃料升负荷过程中，由于燃料颗粒投入
后不能即时着火，加之炉膛内床料量巨大，并不能引起床温升高，而是存在很大的延时。运
行中发现这个滞后时间是很长的，开始投煤时甚至有超过20分钟的滞后时间，高负荷运行中
也会有一分钟以上的滞后，也就是说开始投入煤燃料时20分钟后床温才开始上升，这个过程
中甚至会出现有床温下降的趋势。在这个过程中如果连续投入煤粉会造成床料中可燃物积存
过多，达到着火点后引起爆燃，床温迅速升高且无法控制。速下降同时床温升高导致可燃物
迅速燃烧消耗，可燃物浓度迅，又会导致床温大幅下降，从而床温大幅波动。锅炉在协调变
负荷过程中也存在这个问题，这给锅炉运行人员及自动控制系统造成了很大困难，很难将床
温控制在允许范围之内，床温很容易超过设计温度。另外给煤机给煤量不稳定也是造成床温
波动的直接影像因素，运行中应密切关注。 2．2 一次风与床温
循环流化床中的一次风有两个作用，一是作为流化用风，二是作为燃烧用风。相应地一
次风对床温的影响也有两个方面，风量大，烟气从密相区带走的热量也多，造成床温下降；
风量大，气固紊合更加剧烈，提供给碳粒燃烧的氧量上升，燃烧放热量增加，造成床温上升。
这是两个相反的趋势，同样一次风量不足对床温的影响也有两个方面，特别是煤多风少时，
燃烧不良，密相区燃烧放热降低，造成床温下降；如果此时误判为缺煤而继续加大给煤，会
使床温进一步下降。再加大一次风量，积存燃料迅速燃烧放热就会引起床温迅速上升，无法
控制导致超温及床温大幅波动。现场控制系统设计一次风量通常跟随随给煤量的变化而变
化，合适风煤配比在运行调节中非常重要，运行中发现大部分情况控制系统能够保证合理的
风配比，这种情况下增加一次风量能够降低床温，适当减少一次风量能够提高床温。 而且
相对于给煤调节，一次风量对床温影响滞后性要小很多。
2．3 氧量与床温
氧量变化可反映炉内燃烧工况，所以可以做为床温调节的重要依据，并且其滞后性比给
煤调节床温的滞后要小，可提前反映给煤调节的趋势，一般当给风不变，氧量降低时，说明
此时给煤过大，会出现缺氧燃烧而使床温降低，应减少给煤以稳定床温，反之亦成立。
3 床温手动调节方法研究
3．1 点火过程中床温调节
点火启动是循环流化床锅炉运行的薄弱环节，大部分设计床温达到600℃以上时才允许
投煤。这是由于床温较低，投入燃料颗粒达到着火点的时间很长，如果连续投煤会导致床上
可燃物浓度大增，床不增反降，一旦着火燃烧又会发生爆燃导致床温急剧升高，所以开始投
煤应在投入一定量煤后停止给煤，待床温有上涨趋势时，确定煤已着火再继续给煤以防止可
燃物积存过多爆燃，此方法可反复几次以控制床温稳定上升。
3．2 低负荷下的床温调节
一般循环流化床锅炉在4 0％ 负荷以下运行时，一次风量保持在设计最低风量运行，此
阶段需要逐步提高床温至额定值，所以在风量一定的情况下提高床温只能通过增加给煤实
现，实际运行中此阶段床温滞后性依然很大，给煤不当很容易引起床温大幅波动。所以建议
采用少量多次的给煤方法来提高床温，每次少量增加给煤待床温稳定后再继续增加给煤，以
保证床温缓慢上升至额定值。
3．3 高负荷下的床温调节
高负荷阶段床温较高，床温滞后性相对较小，且一次风量一般可投入自动控制，自动控
制下一次风量跟随燃料量增长而增长，此阶段可以通过调整一次风量偏置的大小控制风煤量配比的方法调整床温。变负荷时应密切关注一次风跟踪情况，必要时手动控制一次风量，严
格遵循先加风后加煤，先减煤后减风的原则。
4 床温自动控制系统改进与建议
目前国内大部分循环流化床机组虽有自动床温控制系统，但调节效果很不理想，所以生
产中不能投入自动状态运行，床温还主要依靠运行人员根据经验手动调整I引。传统床温控
制系统设计一般通过微调一次风量来调整床温，而燃料量变化跟踪负荷指令变化而变化。这
种控制类似于常规煤粉炉的控制系统，现场运行中发现在保证负荷稳定变化的情况下无法保
证床温的稳定变化，而且协调变负荷过程中主汽压力也有大幅波动。
以下是对传统控制策略提出的几点改进建议
1)．将一次风量引入负荷调节系统作为主要调整参数之一，即一次风量根据设计风煤比
与燃料量同时跟踪负荷指令变化而变化。某些实验中发现一次风量对炉膛换热系数有较大影
响，也就是说增加一次风量比增加床温能更快的提高汽包压力，反之降负荷时降低一次风量
也能更快的降低锅炉热负荷。所以设想通过更快、更稳的一次风量调节系统可以稳定主汽压
力在较小范围内波动。
2)．升负荷时先保证一次风量达到目标负荷所需风量，燃料量跟踪负荷指令按升负荷率
逐步升至目标值；降负荷时先保证燃料量快速降到目标负荷所需燃料量，一次风量跟踪负荷
指令调整。即可实现先加风后加煤、先减煤后减风，并可调整加减速率。此方案可通过在风
量指令前加入速率限制模块，通过调整系数来调整升速率在合适范围内。
3)．通过微调风煤比来调整床温，并对煤比指令加入上下限，防止风煤比超出设计范围
过大。
4)．对床温加入死区限制，允许床温有较小偏差，偏差大于一定值时才做调整，这种设
计可以抵消一部分因大惯性引起的控制系统超调。以上设计主要思想是首先通过先加风后加
煤、先减煤后减风的方法来保证炉膛内密相区的良好燃烧状态，防止床温波动过大。其次通
过增加风煤比上下限及床温死区限制来消弱其它参数如煤量及主汽压力的超调量。
5 结束语
本文对循环流化床锅炉床温特性进行了分析，给出了典型工况下床温手动调节的合理方
法，对自动控制设计提出了几点建议及具体逻辑设计方案。
