75t/h循環(huán)流化床限制方案

一、75t/h循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)描述

循環(huán)流化床鍋爐作為高效、低污染、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)整性能好的干凈燃煤

技術(shù)，在全世界受到廣泛重視，正在成為燃煤技術(shù)的主力軍。典型的循環(huán)流化床

鍋爐可分為兩個部分。第一部分由爐膛、氣固分別設(shè)備、固體物料再循環(huán)設(shè)備等

組成，上述部件形成了一個固體物料循環(huán)回路。其次部分為對流煙道，布置有

高、低溫過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等。燃燒所需的一次風(fēng)和二次風(fēng)分別從爐

膛的底部和側(cè)墻送入，燃料主要在爐膛內(nèi)流化并呈沸騰狀燃燒。爐膛四周布有水

冷管，用于汲取燃燒所產(chǎn)生的部分熱量。由氣流帶出爐膛的固體物料在氣固分別

器中被收集并通過返料裝置送回爐膛循環(huán)燃燒至燒盡。煙氣經(jīng)煙道過尾部受熱面

進(jìn)行熱交換，最終通過除塵器由煙囪排入大氣。流程圖如下：

二、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的自動限制系統(tǒng)

循環(huán)流化床自動限制的任務(wù)是在保證鍋爐的平安、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，使煤燃燒

所產(chǎn)生的熱量盡可能快的適應(yīng)負(fù)荷的要求，同時保證經(jīng)濟(jì)燃燒及環(huán)保要求。循環(huán)

流化床鍋爐與一般鍋爐一樣是一個非線性、分布參數(shù)、時變、大滯后、多變量緊

密耦合的限制對象，但它有比其他一般鍋爐具有更多的輸入輸出變量，主要輸入

變量有負(fù)荷、給水

量、減溫水、給煤量、一次風(fēng)、二次風(fēng)、引風(fēng)

汽包水位量、飛灰返料量等。主給水量

蒸汽壓力要輸出變量有汽包水減溫水

位、蒸汽壓力、過熱蒸給煤量過熱蒸汽溫度汽溫度、料床溫度、料一次風(fēng)料床溫

度層差壓、爐膛出口溫

料層差壓度、爐膛負(fù)壓、過?？斩物L(fēng)

氣（煙氣含氧量）等。弓|風(fēng)量爐膛出口溫度鍋爐對象簡圖如右圖飛灰返爐膛負(fù)壓

所示。

排渣量煙氣含氧量

w

而

陽環(huán)淞化床降爐

這些輸入變量與輸出變量之間相互關(guān)聯(lián)，若變更任一輸入變量時，全部的輸出變

量也都會發(fā)生不同程度的變更。我們的限制方案是依據(jù)工藝的相對獨(dú)立性和耦合

程度的強(qiáng)弱將整個循環(huán)流化床鍋爐限制系統(tǒng)劃分為若干個限制系統(tǒng)。主要限制系

統(tǒng)如下：

(1)汽水系統(tǒng)的限制。

汽水系統(tǒng)包括汽包水位的限制和過熱蒸汽溫度的限制兩部分。汽包水位限制主要

考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在工藝允

許的范圍內(nèi)。過熱蒸汽溫度的限制是為了維持過熱器出口溫度在允許的范圍內(nèi)。

(2)燃燒系統(tǒng)的限制。

燃料量調(diào)整的目的是使進(jìn)入鍋爐的燃料燃燒所產(chǎn)生的蒸汽量能與鍋爐向外部負(fù)荷

的供汽量相適應(yīng)。

當(dāng)單元機(jī)組采納機(jī)跟爐負(fù)荷調(diào)整方式時(即鍋爐調(diào)負(fù)荷、汽輪機(jī)調(diào)汽壓)，可以

干脆取電網(wǎng)的負(fù)荷要求作為鍋爐的負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組實行爐跟機(jī)負(fù)荷調(diào)

整方式時(即汽輪機(jī)調(diào)負(fù)荷、鍋爐調(diào)汽壓)，由于鍋爐出口汽壓是表征鍋爐生產(chǎn)

的蒸汽量與汽輪機(jī)耗汽量之間的平衡指標(biāo)，所以E以取鍋爐出口汽壓作為鍋爐的

負(fù)荷要求信號；當(dāng)單元機(jī)組實行機(jī)爐協(xié)調(diào)調(diào)整方式時，可以取來自負(fù)荷管理限制

部分的信號作為鍋爐的負(fù)荷要求信號。

不管機(jī)組采納什么運(yùn)行方式其最終的限制目的是使煤燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽

負(fù)荷的須要。

(3)送風(fēng)系統(tǒng)的限制

燃料量變更時，也應(yīng)相應(yīng)地變更進(jìn)入爐膛的空氣量，以保證燃料的完全燃燒和排

煙熱損失最小。所以送風(fēng)量調(diào)整的目的是保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。燃燒過程

的經(jīng)濟(jì)與否可以從過?？諝庀禂?shù)是否為最佳來衡量。對于這個問題我們通常用測

量煙氣含氧量這一間接指標(biāo)來推斷燃燒的經(jīng)濟(jì)性，或干脆以保持風(fēng)與燃料比值的

方法來保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。

(4)引風(fēng)系統(tǒng)的限制

引風(fēng)量調(diào)整的目的是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，并保持爐膛壓力在要求的范圍

內(nèi)。因為爐膛壓力的高或低，關(guān)系著鍋爐的平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。負(fù)壓過大，使大量

冷風(fēng)漏入爐膛而降低爐膛溫度，并且會增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙熱損失；反之，假

如爐膛壓力大于大氣壓力，會使?fàn)t煙冒出，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，甚至可能影響設(shè)

備和人生平安。

三、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的自動限制系統(tǒng)的具體說明

1、汽水系統(tǒng)的限制

汽水系統(tǒng)的限制是鍋爐限制的重要部分，汽水系統(tǒng)包括汽包水位的限制和過熱蒸

汽溫度的限制兩部分。

1.1汽包水位的限制

汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。汽包水位過高或過低的后果都極為嚴(yán)峻，所以

必需嚴(yán)格加以限制。

本方案中汽包水位的限制采納限制效果較好的三沖量基礎(chǔ)上的串級限制系統(tǒng)，總

體框圖如圖1所示。

圖1：汽包水位限制框圖

1.2主蒸汽溫度的限制

主蒸汽溫度的限制包括前、后減溫器減溫水的調(diào)整。這兩個回路的調(diào)整方式基本

相同，都是采納主蒸汽溫度同減溫水流量的串級調(diào)整方式，同時為了補(bǔ)償主蒸汽

溫度的大滯后，又引入了爐膛出口溫度作為前饋。其限制方案的總體框圖如圖2

所示。

T主蒸汽圖2：主蒸汽溫度限制框圖

2、燃燒系統(tǒng)的限制

燃燒系統(tǒng)的限制目標(biāo)是在平安燃燒(限制床溫的穩(wěn)定，避開結(jié)焦與熄火事故的發(fā)

生)的前提下，基本維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，同時保證最經(jīng)濟(jì)的燃燒效率。自動

在調(diào)整床溫時，不僅要限制床溫的凹凸，還要分析床溫的變更率、爐膛出口溫度

的凹凸及變更率，推斷床溫是否回到正常范圍或朝給定值方向靠近。當(dāng)限制方式

由負(fù)荷調(diào)整轉(zhuǎn)向床溫調(diào)整

時，床溫的偏差已經(jīng)較大，為了T床

避開煤量的大幅度變更，床溫的

給定值通過一個函數(shù)發(fā)生器給

出。為了使限制方案適應(yīng)不同的床溫及變更率，故針對不同的床

溫及變更率設(shè)置有不同的PID參

數(shù)。床溫調(diào)整的大致框圖為4所

圖4：床溫調(diào)整框圖

給煤調(diào)整的最終結(jié)果以選擇器的輸出經(jīng)上下限幅后去調(diào)整給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)

整給煤量的目的。

2.2一次風(fēng)、二次風(fēng)的調(diào)整

總風(fēng)量由給煤量同風(fēng)煤比確定，而總風(fēng)量又可通過含氧量及床溫來加以修正。含

氧量修正總風(fēng)量是對含氧量進(jìn)行調(diào)整運(yùn)算，然后輸出一個修正值；當(dāng)床溫處于高

高限且上升或處于低低限且下降狀態(tài)，而負(fù)荷又比較穩(wěn)定，我們認(rèn)為此時煤種發(fā)

生了變更，可對風(fēng)煤比加以修正，兩個修正值共同對總風(fēng)量加以微調(diào)。其框圖如

圖5所示。

給煤機(jī)轉(zhuǎn)速風(fēng)量

圖5：總風(fēng)量限制框圖

總風(fēng)量包括一次風(fēng)、二次風(fēng)、一次風(fēng)從密相區(qū)的布風(fēng)板進(jìn)入，一次風(fēng)量應(yīng)滿意密

相區(qū)燃料燃燒的須要，同時還要不低于熱態(tài)運(yùn)行時的最小流化風(fēng)量，但又不能太

高，以防吹翻，因此必需對一次風(fēng)量進(jìn)行限幅。為了維護(hù)爐膛內(nèi)的工況，可通過

料層差壓調(diào)整一次風(fēng)量。負(fù)荷發(fā)生變更時，會要求不同的料層差壓的給定值，此

給定值可通過負(fù)荷經(jīng)函數(shù)發(fā)生器給出。然而在生產(chǎn)過程中，料層厚度在不斷增

加，當(dāng)增加到肯定的厚度時必需進(jìn)行下灰操作，此時會引起料層

-I涮Q卜

差壓的較大變更，為防止波動，

此時將一次風(fēng)量在肯定的時間內(nèi)料層差次風(fēng)

維持不變，稍后再講行自動調(diào)整.

其限制框圖如右圖所示。

2.3引風(fēng)調(diào)整

引風(fēng)調(diào)整通過限制爐膛負(fù)壓恒定來實現(xiàn)，取爐膛兩側(cè)代表總

1R風(fēng)0

壓力信號，可取平均值或兩點(diǎn)中

的任一點(diǎn)經(jīng)濾波去除高頻波動成

分后調(diào)整器的測量值，同時取總P爐膛風(fēng)

風(fēng)量信號作為前饋，以保證按負(fù)

荷調(diào)整風(fēng)煤量時同步調(diào)整引風(fēng)

量，削減調(diào)整過程中爐膛壓力的

波動?？驁D為右圖所示。

3、鍋爐平安聯(lián)鎖愛護(hù)

鍋爐平安聯(lián)鎖愛護(hù)主要考慮兩個因素：

(1)汽包水位的平安愛護(hù)

鍋爐汽包水位低于極限值時極易導(dǎo)致干鍋，應(yīng)停一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、

給煤機(jī)。

(2)一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)的聯(lián)鎖愛護(hù)。

啟動依次為：引風(fēng)機(jī)T一次風(fēng)機(jī)T二次風(fēng)機(jī)一給煤機(jī)。

停依次為：給煤機(jī)一二次風(fēng)機(jī)一一次風(fēng)機(jī)一引風(fēng)機(jī)。

假如一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)中的任何一臺出現(xiàn)跳閘，均應(yīng)聯(lián)鎖停

止相應(yīng)的電機(jī)。

P爐膛風(fēng)

四、75t/h循環(huán)流化床鍋爐的測量點(diǎn)數(shù)：

75t/h循環(huán)流化床鍋爐的也許點(diǎn)數(shù)如下：

類型設(shè)計需求實際配置備注

4-20mAK699

\!熱電阻56

熱電信4653

AO4-20mA1821

DI6272

DO3642

點(diǎn)數(shù)小計253293

四、依據(jù)以上的測量點(diǎn)數(shù)所配置的硬件清單如下

依據(jù)實際運(yùn)用的狀況我們建議運(yùn)用兩臺操作站和一臺打印機(jī)。

型號規(guī)格

ST9431ST9434ST9441ST9612

名稱

SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點(diǎn)開發(fā)運(yùn)行版）SunyTech系統(tǒng)軟件包（512點(diǎn)運(yùn)行

版）Windows2000Professional操作系統(tǒng)

21”工程師站/操作員站（主流配置）（含操作臺/主機(jī)/顯示器/通訊模板/鍵盤）

單位

套套套套套

數(shù)量

112211

ST9603ST9662ST9002ST9004ST9005ST9111ST9⑵ST9132ST9133ST9134

ST9161ST9271ST9315ST932IST9331ST9341ST9172ST9I73ST9I74

打印機(jī)平臺

激光打印機(jī)A3（黑白［標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜（2米）通訊電纜機(jī)柜內(nèi)附件

6U工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠總線底板電源組件散熱組件

24VDC電源組件限制模板

16-32路萬能調(diào)理模板單路全隔離萬能AI模塊單路全隔離電流AO模塊雙路光

隔離DI模塊雙路光隔離DO模塊

8路AIO/16路DIO通用型轉(zhuǎn)接端子板16路開關(guān)量輸入轉(zhuǎn)接端子板16路開關(guān)量輸

出轉(zhuǎn)接端子板繼電器

臺臺套套臺塊塊塊塊塊塊塊塊塊塊塊塊塊個

333336332161582136212354