某公司75t/h循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過程中，必須使如下參數(shù)在被控制的范圍內(nèi):
①汽包水位穩(wěn)定偏差：±5mm
②主汽溫度穩(wěn)定偏差：±5℃
③爐膛負(fù)壓穩(wěn)定偏差：±5Pa
④床溫穩(wěn)定偏差：±4℃
⑤料層差壓穩(wěn)定偏差：±0.1kPa
⑥主汽壓力穩(wěn)定偏差：±0.05MPa
⑦煙氣含氧量穩(wěn)定偏差：±3%
影響這些參數(shù)穩(wěn)定性的因素很多，他們之間又相互影響。
從自控的角度看，循環(huán)流化床是一個(gè)多變量相關(guān)聯(lián)，非線性，時(shí)變和分布參數(shù)的控制對(duì)象，為了能對(duì)上述參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，經(jīng)昌暉儀表制造有限公司研究試驗(yàn)可以將其控制大致分為兩部分：
1、汽水系統(tǒng)
流化床鍋爐與其它類型鍋爐的汽水系統(tǒng)存在著很多相似之處，因此可以采用層燃爐和懸浮爐的典型控制方案。
2、燃燒系統(tǒng)
流化床鍋爐的燃燒系統(tǒng)有自己的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，且各參數(shù)之間相互耦合、滯后大，可根據(jù)模糊控制理論建立系統(tǒng)辨識(shí)后，設(shè)立控制方案。
75t/h循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案
循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制采用SAMA圖設(shè)計(jì)，方便大家清晰明了的弄明白控制原理和具體實(shí)施方法。如果您對(duì)SAMA圖例不熟悉，請(qǐng)參閱本站《SAMA圖與SAMA圖例在自控設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》技術(shù)文章。
1、汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)
汽包水位是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)，其控制系統(tǒng)采用帶溫度壓力補(bǔ)償?shù)膯渭?jí)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。控制SAMA圖見圖1
圖1 循環(huán)流化床鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
2、主汽溫度調(diào)節(jié)
系統(tǒng)采用串級(jí)調(diào)節(jié)，主汽溫度作為主調(diào)(單回路調(diào)節(jié)器)輸入，減溫器出口溫度作為中間點(diǎn)參數(shù)引入副調(diào)，作為副調(diào)(外給定調(diào)節(jié)器)的反饋，主調(diào)“反作用”、副調(diào)“正作用”，通過調(diào)節(jié)減溫水量，滿足主汽溫度的要求。控制SAMA圖見圖2。
圖2 循環(huán)流化床鍋爐主汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
3、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)
對(duì)象調(diào)節(jié)通道的動(dòng)態(tài)特性較好，采用0.075%精度高穩(wěn)定性爐膛負(fù)壓變送器測(cè)量爐膛壓力，控制采用單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但由于擾動(dòng)通道的飛升速度較快，因此采用具有送風(fēng)量前饋信號(hào)的前饋反饋復(fù)合系統(tǒng)。為防止負(fù)壓波動(dòng)較大危及安全，回路中必須加入限幅單元，以保證引風(fēng)擋板在一定開度范圍內(nèi)變化。控制SAMA圖見圖3。
圖3 循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
4、床溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)
循環(huán)流化床鍋爐的床溫是一個(gè)重要參數(shù)，過高易引起結(jié)焦，過低既降低了脫硫的效率，又容易造成熄火。影響床溫的因素主要有:煤質(zhì)、煤的粒度、料層厚度。而料層厚度也與給煤量和返料量有關(guān)，但兩者對(duì)床溫的影響相反。為了不致誤動(dòng)作，必須加入反映該影響的煙氣含氧量這一重要參數(shù)。通過調(diào)節(jié)返料量(羅茨風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或回灰返料風(fēng)擋板開度)來滿足床溫調(diào)節(jié)的要求。控制SAMA圖見圖4。
圖4 循環(huán)流化床鍋爐床溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
5、料層厚度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
循環(huán)流化床沒有明顯的料層厚度，但仍有密相區(qū)和稀相區(qū)之分，料層厚度是指密相區(qū)靜止時(shí)的料層厚度。料層厚度不僅影響床溫而且對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響很大。通過測(cè)量一次風(fēng)室與稀相區(qū)的壓差及一次風(fēng)量來算出實(shí)際料層厚度，再與給定料層厚度比較。通過PI調(diào)節(jié)來控制水冷螺旋出渣機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到保持料層厚度的目的。控制SAMA圖見圖5。
圖5 循環(huán)流化床鍋爐料層厚度調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
6、主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
主汽壓力是保證機(jī)爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件之一，由于調(diào)節(jié)通道的遲延大，須采用引入中間點(diǎn)參數(shù)的雙回路系統(tǒng)來提高消除內(nèi)擾動(dòng)的速度。中間點(diǎn)參數(shù)采用蒸汽量和汽包壓力計(jì)算得出的熱量信號(hào)，通過調(diào)節(jié)燃料量(給煤機(jī)轉(zhuǎn)速)來滿足壓力調(diào)節(jié)的要求。控制SAMA圖見圖6。
圖6 循環(huán)流化床鍋爐主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
7、送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可改變送風(fēng)量使其與燃料量相適應(yīng)，保證一定的過剩空氣系數(shù)，使燃燒經(jīng)濟(jì)性最佳。采用煙氣含氧量作為被調(diào)量，通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)量和二次風(fēng)量來滿足調(diào)節(jié)要求。為進(jìn)一步改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，引入負(fù)荷信號(hào)作為前饋信號(hào)，使送風(fēng)系統(tǒng)在負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)與汽壓系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作。控制SAMA圖見圖7。
圖7 循環(huán)流化床鍋爐送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)SAMA圖
吳縣江遠(yuǎn)熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制工程中使用的是北京鍋爐廠生產(chǎn)的容量為75t/h的中溫中壓流化床鍋爐。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)雖然采用熱量信號(hào)和床溫信號(hào)都能克服煤量變化引起主汽壓力變化的滯后，且采用床溫信號(hào)的反應(yīng)速度更快一些，但由于兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的共同作用使得床溫波動(dòng)較大，稍有疏忽就會(huì)結(jié)焦。而單獨(dú)采用熱量信號(hào)既能克服時(shí)滯又消除了兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間的耦合，使兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定相互獨(dú)立，這是昌暉儀表制造有限公司設(shè)計(jì)的控制要求，受到實(shí)際檢驗(yàn)，循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足了使用單位長(zhǎng)期自動(dòng)控制的需求。
作者：衛(wèi)明、戎俊
