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1、 循環流化床鍋爐特點
循環流化床鍋爐（Circulating Fluidized Bed Boiler）(以下簡稱CFB）是一種高效率、低汙染、清qing潔jie燃ran燒shao鍋guo爐lu，其qi主zhu要yao特te點dian是shi通tong過guo爐lu內nei強qiang烈lie的de喘chuan流liu運yun動dong，使shi燃ran料liao和he脫tuo硫liu劑ji經jing過guo多duo次ci循xun環huan，反fan複fu地di進jin行xing低di溫wen分fen段duan燃ran燒shao和he脫tuo硫liu反fan應ying，從cong而er達da到dao約yue90%的脫硫效果，燃燒效率接近煤粉爐。CFB不但燃燒完全，Nox的排放量低，而且燃料適應性廣，可以燒劣質煤、廢料、垃圾等。CFB鍋爐由布風裝置、密相區、稀相區、爐內受熱麵、氣固物料分離裝置、返料裝置、尾部受熱麵及床外熱交換器等部分組成。
CFB比bi起qi其qi它ta類lei型xing鍋guo爐lu，其qi燃ran燒shao過guo程cheng比bi較jiao複fu雜za，不bu但dan需xu要yao控kong製zhi的de參can數shu多duo，而er且qie參can數shu之zhi間jian相xiang互hu關guan聯lian，使shi得de操cao作zuo難nan度du加jia大da。如ru果guo操cao作zuo不bu當dang，非fei但dan不bu能neng發fa揮huiCFB的優點，反而會造成鍋爐結焦、熄火和停產等不良後果。因此如何采取先進的控製方案對CFB運行的重要參數如床溫、一次風、二次風、給煤量和返料量協調控製，是CFB成功運行的關鍵。
多年來，我們一起致力於CFB燃燒模型的研究，同時吸取了我們在沸騰爐和35t/h CFB控製的成功經驗，設計了75T/h CFB自控係統方案，並在行業內得到成功應用。該裝置由數據采集係統DAS，模擬量調節係統，順序控製係統SCS，爐膛安全監控係統FSSS等組成。
2、自控係統方案說明
2.1數據采集係統DAS
DAS係統連續采集機組的模擬量、開關量等信息，將運行參數、輸入輸出狀態、操作信息和異常情況等數據實時地提供給運行人員，指導他們安全可靠地操作，同時還進行數據記錄和儲存，供事故分析。
2.1.1信號處理
由FB-2000NS 現場控製站實現所有I/O信號的采樣、濾波、工程單位換算、累積等。本係統可處理包括4～20mA（含兩線製變送配電器）、0～5Vac、熱電阻、熱電偶等模擬信號和有源（包括直流和交流）觸點和無源觸點信號。
2.1.2顯示
ControlX HMI軟件基於Windown NT/2000。該軟件采用了最先進的軟件設計技術，具有豐富的動畫功能和圖形庫，采用ControlX HMI作圖軟件可畫出直觀的工藝流程圖、棒圖、控製回路圖、趨qu勢shi圖tu等deng。用yong戶hu可ke在zai畫hua麵mian中zhong任ren意yi定ding義yi和he繪hui製zhi操cao作zuo按an鈕niu，畫hua麵mian中zhong每mei個ge按an鈕niu都dou可ke定ding義yi相xiang應ying的de熱re鍵jian，可ke通tong過guo鼠shu標biao點dian擊ji式shi鍵jian盤pan熱re鍵jian操cao作zuo，每mei個ge操cao作zuo按an鈕niu都dou可ke定ding義yi其qi操cao作zuo權quan限xian。可ke通tong過guo打da開kai新xin畫hua麵mian、彈出式嵌入新窗口來調顯不同畫麵，可對畫麵進行縮放和改變各種風格。操作員可通過各種風格的按鈕、滑動杆、旋轉指針等進行直觀的參數修改操作。
ControlX HMI是基於OPC標準的客戶端軟件，畫麵中可顯示任何支持OPC標準的設備的動態數據。
2.1.3報警事件指示和管理
ControlX HMI報警事件管理軟件是基於OPC報警事件標準的客戶端應用軟件，可對任何來自OPC報警事件服務器的報警、事件進行管理。
FB-2000NS報警事件服務器提供各種類型的報警和事件監視，提供多達1000個的報警優先級，可將係統分成任意區域構成，各監控操作站可按報警事件類型、優先級、報警點或區域等有選擇進行篩選和響應。
報警事件管理軟件提供靈活的檢索、篩選和打印等功能。同時可按不同的報警點和/或不同優先級設置不同聲音文件，通過操作計算機配置的多媒體音響進行語音報警。
2.1.4曆史數據存取、顯示
ControlX HMI曆史服務器也是OPC的客戶端軟件，可實現數據的周期采集記錄，定時采集記錄和事件觸發記錄等。
2.2模擬量調節係統
循環流化床鍋爐控製部分的控製框圖如圖1。
2.2.1 幾個主要的控製回路
2.2.1.1 鍋爐主控
鍋爐主控的調節框圖如圖2。
圖中符號說明如下:
Pr:鍋爐壓力給定值;
Gc:反饋調節器的傳遞函數;
Gf:擾動通道的傳遞函數;
Gd:前饋補償裝置的傳遞函數;
Go:控製通道的傳遞函數;
λ(x):鍋爐主控的擾動函數;
Y:複合調節係統的輸出函數;
由控製框圖可知,循環流化床鍋爐的主控采用前饋加反饋的控製方式(複合調節係統)。在反饋調節係統中加入對於主要擾動λ(x)的前饋調節,構成了前饋-反饋調節係統,當擾動λ(x)發生後,前饋調節的作用是及時地補償擾動對被調量的影響,而反饋調節的作用則是保證調節量的偏差在允許的約定範圍內,這樣,係統即使在大而頻繁的擾動下,依然可以獲得優良的控製品質。
2.2.1.2 燃煤主控
燃煤主控的調節框圖如圖3。
圖中符號說明如下:
BTU:BTU補償器;
Gc:反饋調節器的傳遞函數;
由控製框圖可知燃煤主控是一個典型的反饋調節回路,由於調節係統是按被調量與給定值的偏差進行調節的,因此,在調節對象受到擾動作用時,隻有在被調量出現偏差後才開始調節,調節隻為盡快地消除偏差。
另外,在燃燒控製中,為了提高循環流花床鍋爐燃燒效率,在燃燒控製策略中運用了雙交叉燃燒控製和氧量修正調節相結合的控製方法。
雙交叉燃燒控製
雙shuang交jiao叉cha燃ran燒shao控kong製zhi係xi統tong是shi根gen據ju主zhu蒸zheng汽qi負fu荷he對dui鍋guo爐lu的de燃ran燒shao係xi統tong進jin行xing調tiao節jie，以yi達da到dao穩wen定ding蒸zheng汽qi母mu管guan壓ya力li的de目mu的de。具ju體ti包bao括kuo燃ran料liao調tiao節jie和he風feng量liang調tiao節jie兩liang個ge控kong製zhi部bu分fen，這zhe兩liang部bu分fen分fen別bie由you各ge自zi的de調tiao節jie器qi及ji高gao低di選xuan擇ze器qi組zu成cheng並bing以yi流liu量liang為wei基ji準zhun信xin號hao。
燃料調節控製：
自風量主控係統的總風量需求與鍋爐爐主控的燃料量指令經過低選與BTU補償後燃料量通過PIDyunsuanqukongzhisuoyouguoluranliaoshebei。qizhongzuizhuyaodeshiliangtaigeimeiji，tongguokongzhigeimeijidechuandongsudulaitiaojiegeimeiliang。erjingguodixuanderanliaokongzhixuqiuliangyuluranliaozhilingdepianchajiaruqizhixiaoyu1%，則去限製氧量修正調節器，設置氧量修正調節器PID的偏差為0，使調節器維持原來的狀態。如果大於1%，zeranliaokongzhixitongdexianzhigongnengjiubuqizuoyong。zhegejutidexianzhizhikeyigenjushijidegongkuangheyaoqiuzijisheding。yangliangtiaojiexitongkongzhizhandejieguojiujinyibuqutiaojiefengzhukong，kongzhizongfengliang。qigongzuodejibenyuanliruxia：
風量調節控製
燃料主控係統的總燃料需求量與鍋爐爐主控的風量指令經過高選，與經氧量修正調節係統解耦後的需求量，通過PID調節控製風量主控。而經高選後的值與爐主控指令的偏差如果小於0%，則去限製氧量修正調節器，使其維持原狀，不起作用。假如大於0%，氧量調節器就去控製二次風調節風門，間接的控製總風量。其工作的基本原理如下：
爐主控的燃料指令、風量指令都是經過對主蒸汽壓力與主蒸汽流量函數調節運算後得出的，然後直接與燃料主控、風主控相連，調節通道短。但是由於燃料主控控製的設備相對較多，反應的時間就相對較長。所以從風量控製係統、燃料控製係統工作原理可看出，當負荷增加時，首先提高風量主控的給定值。風量流量增加，然後燃料流量調節器的給定值才隨著上升；當負荷下降時，燃料流量的設定值首先下降，流量減小，爾後風主控流量的設定值隨之下降。同時燃料、風量進一步控製的氧量修正係統反過來又控製風主控係統，層層相扣。正是通過鍋爐主蒸汽壓力與流量相互交叉作用燃料、流量控製部分的。
交(jiao)叉(cha)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)的(de)投(tou)入(ru)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)，首(shou)先(xian)必(bi)須(xu)投(tou)入(ru)風(feng)主(zhu)控(kong)自(zi)動(dong)，然(ran)後(hou)是(shi)燃(ran)料(liao)主(zhu)控(kong)，最(zui)後(hou)才(cai)是(shi)爐(lu)主(zhu)控(kong)。當(dang)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，使(shi)得(de)風(feng)主(zhu)控(kong)撤(che)出(chu)自(zi)動(dong)，爐(lu)主(zhu)控(kong)、燃料主控隨之撤出自動。
雙交叉控製的好處在於：即(ji)使(shi)負(fu)荷(he)不(bu)穩(wen)定(ding)，燃(ran)料(liao)流(liu)量(liang)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)大(da)，燃(ran)燒(shao)仍(reng)能(neng)維(wei)護(hu)在(zai)無(wu)黑(hei)煙(yan)狀(zhuang)態(tai)，同(tong)時(shi)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)的(de)負(fu)載(zai)響(xiang)應(ying)。因(yin)此(ci)雙(shuang)交(jiao)叉(cha)燃(ran)料(liao)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)無(wu)論(lun)在(zai)負(fu)荷(he)上(shang)升(sheng)或(huo)下(xia)降(jiang)時(shi)，能(neng)滿(man)足(zu)“負荷增加時，先增加風量，後增加燃料量；負荷減少時先減少燃料量，後減少空氣量”的工藝要求。
shuangjiaocharanshaokongzhixitongshigenjuzhuzhengqifuheduiguoluderanshaoxitongjinxingtiaojie，yidadaowendingzhengqimuguanyalidemude。tajutiyoufenweishuangjiaocharanliaotiaojieheshuangjiaochafengliangtiaojielianggekongzhibufen。
從雙交叉燃料和風量調節框圖我們可以看出采用雙交叉控製的好處在於:即使負荷不穩定,燃料流量信號幹擾大,燃燒仍能維護在無黑煙狀態，同時提高了係統的負載響應。因此雙交叉燃料控製係統無論在負荷上升或下降時，能滿足“負荷增加時，先增加風量，後增加燃料量；負荷減少時先減少燃料量，後減少空氣量”的工藝要求。而循環流化床鍋爐控製策略中運用氧量修正調節是為了能夠更平穩的控製燃燒係統,使控製更加精確,而且使鍋爐的風燃比一直保持在一定的範圍,保證了燃料燃燒的更徹底。
氧量修正調節：
ranshaokongzhixitongzhong，zengjiadeyangliangxiuzhengtiaojiexitongweilenenggougengpingwendekongzhiranshaoxitong，shikongzhigengjiajingque，erqieshiguoludefengranbiyizhibaochizaiyidingdefanwei，baozhengleranliaoranshaodegengchedi。
從引風機送往大氣的煙氣中，檢測出氧量大小，O2量過大，說明風量過剩，會導致能量不必要的損失，造成床溫過低；氧量過小，會引起燃料不完全燃燒，嚴重的引起鍋爐熄火。所以O2溶度的高低是衡量鍋爐熱效率的重要指標之一，而且通過對O2溶度的檢測和控製是實現節能的主要手段。
從鍋爐的燃燒過程來看，空氣進入爐膛與燃料一起燃燒後，經過爐膛、對流層、過熱器和空氣預熱器後，再經煙道由煙囪排入大氣。
當空氣流量出現擾動後，需經過較長的滯後時間才能反映在O2溶度分析儀上，其特征是：純滯後時間長，調節通道長而幹擾通道短。對於這種特征的控製對象，若采用常規PID進行調節，易波動，達不到平穩控製的工藝要求。為此，采用直接插入型氧化鋯O2溶度分析儀和采用采樣PI控製的方式及實行燃料、風量相互交叉限製氧量調節器。
氧量控製采用采樣PI控製方法可以克服純滯後對係統調節品質的影響，采用PI控製法是指在每一個采樣周期內，控製作用隻在周期開始時的短時間內動作的一種控製方式，采樣值PI的動作如圖2。
通常為了減小超調，希望采樣周期ST取大一點，如果加於生產過程的主要幹擾的最短周期小於采樣周期ST時，則不能有效地抑製擾動，因此采樣PI控製的限製條件是采樣周期ST須小於主要幹擾最短周期，具體限製值依實際運行情況而定。
鍋爐維持在最佳燃燒狀態，需一個合理的理論風燃比係數和最低的過剩空氣率（μ）：
1KG燃料燃燒的實際空氣量 21
過剩空氣率（μ）= =
1KG燃料燃燒的理論空氣量 21-[O2]
[O2]是指排煙中的O2含量
由上式可看出過剩空氣率（μ）與[O2]有明確的函數關係，所以μ則由O2量調節器進行控製，通過對氧量調節器輸出的修正，得到空氣過剩率（μ），然後補正空氣流量調節器的給定值即實際風量=理論風量+過剩風量。有了這個實際風量值，就能夠確定一個相對恒定的風燃比。為了鍋爐的安全運行在開環控製邏輯中，增加了風燃比低低引起MFT（主燃料跳閘）的保護。而且還設定了風燃比低報警信號，允許運行人員有2分鍾的時間處理，避免引起MFT。通過氧量修正，對整個燃燒控製係統實行微調。
2.2.1.3 風量主控
風量控製調節框圖如圖6。
風量主控也是一個典型的反饋調節係統。在這個反饋調節係統中利用鍋爐主控的輸出指令作為給定值,用整個鍋爐的風量作為反饋信號來進行調節,當鍋爐負荷有增大時,鍋爐主控輸出也相應增大,因而,風量主控的偏差也增大,風量主控的輸出也增大,導致鍋爐的相關風門也開大,直到最後達到新的平衡點,反之依然。
2.2.2 其它調節係統
2.2.2.1 給水和減溫水調節係統
給水調節係統采用常規的串級三衝量調節係統,減溫水係統也是采用常規的串級調節係統。
2.2.2.2石灰石調節係統
石灰石調節係統的框圖如圖7所示。
此調節係統的功能是為燃燒室提供足夠的石灰石,以保持二氧化硫的排放量在允許的環境要求內,並提供床的物料。
此調節係統也是一個典型的負反饋調節係統,不同的隻是給定值,它的給定值是用燃煤主控的輸出乘以石灰石和煤的比率係數確定的。
2.2.3床溫調節係統
2.2.3.1影響床溫的主要因素及床溫設定值
CFB鍋爐的最佳運行床溫為850℃——950℃。yingxiangchuangwendezhuyaoyinsushimixiangquranliaonongduheranliaoderezhi。youyuranliaopinzhidebuwendingxing，zairanliaoliangbubiandeqingkuangxia，yehuiyinqichuangwenbianhua。ciwaifanliaoliangdebianhuayezhijieyingxiangchuangwen。liuhuachuangguoluzaiyunxingzhongsuizhechuangliaodezengjia，zaiyicifengfengliangbubiandeqingkuangxia，mixiangqunongduzengjia，chuangwenyincihuishenggao，suoyifanganzhongzhuyaocaiyongtiaojieyicifengfengliangheduiranliaoliangjinxingxiaozhenglaitiaojiechuangwen，tongshigenjufuhezhiling，zaiyidingfanweineixiuzhengchuangwengeidingzhi，shixitongjinkuaidadaopinghengdian。
2.2.4引風量調節係統
通過調節引風機擋板，使爐膛壓力穩定在設定值上。引風量調節係統設有前饋，把一次風量和二次風量之和作為前饋信號加到PID調節的輸出，以提高一、二次風量變化時，引風量調節係統的響應速度。
2.3順序控製係統SCS
對鍋爐的輔機及閥門等設備進行集中控製，實現輔機設備、閥門及其它輔助係統（除渣、吹灰、燃燒器點火等）的順序啟停，從而提高機組運行的可靠性，降低運行人員的勞動強度。
根據現場運行情況，對鍋爐、汽機、除氧器等設備及其它輔助設備設計程序啟動、停止和手動，以滿足有關設備的起、停聯鎖邏輯。
順shun序xu控kong製zhi部bu分fen的de聯lian鎖suo的de保bao護hu指zhi令ling具ju有you最zui高gao優you先xian級ji，手shou動dong控kong製zhi指zhi令ling的de優you先xian級ji次ci之zhi，自zi動dong控kong製zhi指zhi令ling的de優you先xian級ji最zui低di。對dui同tong一yi設she備bei的de開kai關guan指zhi令ling之zhi間jian設she計ji成cheng相xiang互hu閉bi鎖suo，不bu允yun許xu同tong時shi發fa出chu。為wei防fang止zhi運yun行xing人ren員yuan的de誤wu操cao作zuo，重zhong要yao的de手shou操cao指zhi令ling設she有you確que認ren按an鈕niu。
2.4爐膛安全監控係統（FSSS）
執行點火程序，並對供風係統、引風係統、爐膛壓力、汽包水位等進行監視，對出現的危險情況進行報警、執行相應的聯鎖程序，記錄事故前後的相關數據。
2.4.1點火啟動
點火啟動步驟：
a.確認所有閥門、風機風門、鍋爐門孔、鎖氣裝置處於關閉狀態；
b.燃油係統泄漏試驗；
c.執行爐膛和煙道吹掃程序（吹掃風量為滿負荷風量的25%，吹掃時間20分鍾）；
d.煤倉上煤，給水管送水，打開汽包和過熱器排汽閥；
e.將配好的底料填入流化床，底料靜止高度300——400mm；
f.啟動一次風機，投入聯鎖，並緩慢增大風量，使床層達到微流化狀態；
g.啟動點火油泵，執行點火程序；
h.待底料預熱到400——500℃時，緩慢增大風量，使床層達到穩定流化狀態；
i.當到600——700℃時，可往爐內投入少量引燃煤，增大風量，使床層充分流化；
j.當到800℃時，啟動給煤/料機給料，當給料開始2分鍾後確認膛氧濃度已下降，而床溫度上升10℃以上，表明給料已著火。調整投料量和風量使床溫穩定在設定值（850——950℃）上；
k.投入二次風機和返料機構，穩定工況；
l.對蒸汽母管進行暖管，準備鍋爐並列。
2.4.2爐膛安全監控
鍋爐起停和正常運行時，一旦檢測到危及係統安全的條件時，立即進行MFT動dong作zuo，切qie斷duan主zhu燃ran料liao，切qie斷duan高gao溫wen旋xuan風feng分fen離li器qi下xia的de返fan料liao，指zhi出chu首shou次ci跳tiao閘zha原yuan因yin，並bing給gei出chu聲sheng光guang報bao警jing信xin號hao，進jin行xing有you關guan的de聯lian鎖suo和he順shun控kong動dong作zuo，以yi保bao證zheng鍋guo爐lu的de安an全quan。當dang出chu現xian以yi下xia情qing況kuang時shi，燃ran燒shao係xi統tong停ting止zhi。
a.燃燒用供風故障；
b.引風機故障或煙氣通道阻塞；
c.爐膛壓力過高或過低；
d.汽包水位低於下限；
e.過熱器出口溫度高於上限；
f.按下緊急按鈕（MFT）。
2.5其它控製係統
2.5.1固體物料回送控製
tongguotiaojiefanliaofengliang，jiangfenliqifenlichulaidegaowengutikeliwendingdisonghuilutangranshaoshinei，zidongtiaojiepinghengfanliaoliuliang，yishiyingguoluyunxinggongkuangbianhuadeyaoqiu。
2.5.2排渣
為(wei)了(le)控(kong)製(zhi)床(chuang)內(nei)存(cun)料(liao)和(he)保(bao)持(chi)適(shi)當(dang)的(de)料(liao)層(ceng)厚(hou)度(du)，防(fang)止(zhi)大(da)渣(zha)沉(chen)積(ji)，保(bao)持(chi)良(liang)好(hao)的(de)流(liu)化(hua)條(tiao)件(jian)，避(bi)免(mian)結(jie)焦(jiao)，控(kong)製(zhi)排(pai)渣(zha)時(shi)機(ji)和(he)流(liu)量(liang)是(shi)很(hen)關(guan)鍵(jian)的(de)。當(dang)料(liao)層(ceng)差(cha)壓(ya)過(guo)高(gao)時(shi)（一次風室壓力過高），加大排渣，當料層差壓過低時，減少排渣。
2.5.3 汽機聯鎖保護係統
對汽機軸向位移，凝汽器真空，潤滑油壓，推力瓦塊溫度，一級抽汽壓力等，以及汽機超速、發電機停機、用電負荷保護動作和保護電源消失等信號進行監視，並實現聯鎖保護快速動作。
汽輪機緊急跳閘聯鎖保護：
·汽機超速
·潤滑油壓低
·軸向位移大
·推力瓦塊溫度高
·凝汽器真空低
·一級抽汽壓力低
·軸承油溫高
·發電機跳閘
·主蒸汽溫度低保護
·手動緊急停車按鈕
2.5.4輔助設備的控製
包括除氧器水位和壓力調節回路、凝汽器水位調節回路、減溫減壓器溫度、壓力調節回路等。
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