循環流化床鍋爐（CFB）控制策略

CFB鍋爐的結構及運行方式具有自身的特殊性，其控制系統需要針對相應特點進行設計。下面分別對各控制子系統予以描述。

1.主蒸汽壓力控制

采用 DEB 直接能量平衡策略。控制煤粉量來保證母管蒸汽壓力恒定。燃料及風量之間設有交叉限制，以保證增負荷時先加風后加煤，減負荷時先減煤后減風。對于變頻控制的給粉機進行高低速的限制。控制系統輸出一前饋信號至送風控制系統，使送風量能及時跟上煤量的變化，以保持適當的風煤配比。

此控制系統通過改變鍋爐燃燒平衡維持機前壓力恒定，當汽機負荷改變時，風量和煤量的調節協調動作，以使鍋爐快速響應這一負荷變化，同時也部分補償了負荷變化時鍋爐熱量的改變。

2.床溫控制

床溫是 CFB 鍋爐運行狀態的重要表征參數，也是較難控制的參數之一。這是因為床溫是燃料燃燒發熱和床料放熱綜合作用的結果，而影響燃料發熱和床料放熱的因素較多，如燃料熱值、粒度尺寸、物料流速、物料濃度、入爐風量、入爐風溫以及吸熱工質參數等等。

床溫通過在燃燒室密相區布置多支熱電偶進行測量。將多個測量值進行綜合運算后得出床溫表征值。為了保證循環流化床鍋爐的穩定燃燒并有利于獲得最佳脫硫和脫硝效果，床溫最好控制在850℃至900℃之間。

對于采用高溫回料系統的CFB鍋爐，循環灰(回料)溫度與爐內床溫十分接近，循環灰量不能明顯影響床溫且在正常運行中不單獨調整 ( 保證返料風在正常范圍時，循環灰量具有平衡能力 )。影響床溫的主要因素是一次風與二次風比率和燃料量。一次風為床料提供流化動力和初始燃燒氧氣，但同時對密相區有明顯的冷卻效果;二次風為床料提供燃盡風，從不同高度送入可均衡各段床溫，二次風還主要承擔調節煙氣含氧量的任務。燃料量直接影響爐內發熱量，與鍋爐負荷相適應的風煤比是決定床溫的最終因素。

為達到控制床溫的目的，采取串級校正調節方式。床溫信號進入床溫調節器與床給定值比較所得偏差經不同的函數轉換后生成校正指令分別送至一次風調節器、二次風調節器和燃料調節器對其給定值進行修正，這樣通過調節一、二次風的比率來實現床溫調節基本滿足床溫控制的要求，同時一次風量的調整還必須受安全流化風量的限制。 床溫調節器輸出信號轉換函數考慮調節床溫時對負荷的影響最小。

床溫校正函數可參考同型鍋爐預設，但需在鍋爐運行后通過試驗加以修正，最終達到床溫調節的最佳效果。

3.床層厚度(床壓)控制

在循環流化床鍋爐中，床層厚度對爐內流化狀態、床溫和傳熱效率 有直接影響，鍋爐一定的負荷對應一個適當的床層厚度。

床層厚度基本同床壓(或料層差壓)成正比。床壓控制系統的任務就是通過調節排渣量維持床料厚度在適當值。

循環流化床沒有明顯的流化料層界面，但有密相區和稀相區之分，床層厚度是指密相區內靜止時料層厚度，一定的床壓(或料層差壓)對應著一定的料層厚度。在運行中，料層厚度必須控制在一定的范圍內。若料層太薄，一方面爐膛內傳熱強度低，限制鍋爐出力，對鍋爐穩定運行不利;另一方面爐料的保有量少，放出爐渣可燃物含量也高。若料層太厚，料層阻力必然增加，雖然鍋爐運行容易控制，爐渣可燃物含量低，但增加了風機電耗。所以為了經濟運行，床壓(或料層差壓)控制在負荷對應的適當值 , 運行中床壓(或料層差壓)超過此值，可以通過放渣來調整，放渣的原則是少放、勤放，最好能連續適量排放，一次放渣量太多，將影響鍋爐的穩定運行、出力和效率。

采用床壓信號作為床壓調節器的測量值，同床壓設定值比較后經PI調節器運算，其輸出控制底渣的排放量。

4.燃料控制

鍋爐燃料量指令是由鍋爐負荷指令與實際進入鍋爐的總風量取小值，并經床溫控制校正信號修正后獲得。鍋爐燃料量指令作為燃料主控的給定值，所有輸入鍋爐的燃煤量測量值的總和經發熱量補償運算后所得值，與燃油折算煤量之和作為反饋值，燃料主控PID輸出值經分配后調整各給煤機的出力，保證總熱量輸入滿足鍋爐負荷及床溫調整的要求。

在鍋爐的冷態啟動過程中，先啟動點火燃燒器，按預定的升溫曲線對啟動床料加熱，當床溫升高到可以燃燒主燃料的程度，允許間斷投運給煤機。破碎的煤粒進入爐膛燃燒，床溫繼續升高，當床溫超過某限定值，允許停止投油，并保持合適給煤量。

對于采用氣力播煤裝置的系統，還需對播煤風壓和風量進行調節，使之與給煤量相適應，才能實現煤粒在密相區床面上的均勻分布。

在由 DEB 為基礎構成的燃料控制系統中，不同于其它控制策略之處在于：根據熱負荷計算出來的鍋爐指令在燃料調節器的入口直接同鍋爐的熱量指令信號比較，使熱負荷與鍋爐之間的能量供求關系得到快速平衡。熱量信號反映鍋爐內總燃料所釋放的熱量，用于該系統中無需精確計量燃料量，這正表明該系統對燃料的適應性很強。

本設計的燃料控制系統，同時考慮了煤和油的控制。在鍋爐的冷態啟動過程中，先啟動床下風道燃燒器，按預定的升溫曲線對啟動床料加熱，把床溫提高到可以燃燒煤燃料的程度，少量間斷投入煤粒，破碎的煤粒進入爐膛燃燒，使床溫繼續升高。當床溫超過某限定值，就可以停止投油，并保持合適給煤量。在鍋爐啟動的初始階段必須加強對床溫和煙氣含氧量的監視，以判斷煤燃料是否真正燃燒。

5.主蒸汽溫度控制

在屏式熱器噴出口至高溫過熱器之間管道布置二級噴水減溫器。調節二級噴水量是控制主汽蒸溫度最后的和最直接的手段。

典型的過熱蒸汽溫度控制分兩級完成，通過串級方式控制一、二級噴水減溫使鍋爐的主蒸汽溫度控制在允許范圍。

第一級噴水主調節器響應二級過熱器出口溫度和給定值 ( 根據鍋爐負荷計算確定 ) 之間的偏差，副調節器響應由主調節器修改的溫度和一級減溫器出口溫度之間的偏差，為了克服負荷擾動下的過熱器噴水調節過程的滯后和慣性，還將代表負荷擾動的主蒸汽流量作為前饋信號加到副調節器的給定值。一旦負荷發生變化，則提前調節減溫水流量，快速消除擾動，維持二級過熱器出口蒸汽溫度在期望值。

第二級噴水主調節器響應末段過熱器出口蒸汽溫度和手動調節設定值之間的偏差，副調節器響應由主調節器修改的溫度和二級減溫器出口溫度之間的偏差，為了克服負荷擾動下的過熱器噴水調節過程的滯后和慣性，還將代表負荷擾動的主蒸汽流量作為前饋信號加 到 副調節器的給定值。一旦負荷發生變化，則提前調節減溫水流量，快速消除擾動，提高了控制品質，確保主汽溫度穩定在嚴格規定范圍。

6.再熱器蒸汽溫度控制

再熱蒸汽溫度的精確控制通常是通過噴水減溫控制來實現的。

控制回路采用串級方式，主調節器響應再熱器出口蒸汽溫度和設定值之間的偏差，副調節器響應由主調節器修改的溫度和減溫器出口溫度之間的偏差，調節減溫水流量，確保再熱器蒸汽溫度穩定在嚴格規定范圍。