某公司75t/h循環流化床鍋爐在運行過程中，必須使如下參數在被控制的范圍內:
①汽包水位穩定偏差：±5mm
②主汽溫度穩定偏差：±5℃
③爐膛負壓穩定偏差：±5Pa
④床溫穩定偏差：±4℃
⑤料層差壓穩定偏差：±0.1kPa
⑥主汽壓力穩定偏差：±0.05MPa
⑦煙氣含氧量穩定偏差：±3%
影響這些參數穩定性的因素很多，他們之間又相互影響。
從自控的角度看，循環流化床是一個多變量相關聯，非線性，時變和分布參數的控制對象，為了能對上述參數實現自動調節，經昌暉儀表制造有限公司研究試驗可以將其控制大致分為兩部分：
1、汽水系統
流化床鍋爐與其它類型鍋爐的汽水系統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
流化床鍋爐的燃燒系統有自己的特點和優點，且各參數之間相互耦合、滯后大，可根據模糊控制理論建立系統辨識后，設立控制方案。
75t/h循環流化床鍋爐自動控制設計方案
循環流化床鍋爐自動控制采用SAMA圖設計，方便大家清晰明了的弄明白控制原理和具體實施方法。如果您對SAMA圖例不熟悉，請參閱本站《SAMA圖與SAMA圖例在自控設計中的應用》技術文章。
1、汽包水位調節系統
汽包水位是保證鍋爐安全運行的重要參數，其控制系統采用帶溫度壓力補償的單級三沖量調節系統。控制SAMA圖見圖1
圖1 循環流化床鍋爐汽包水位調節系統SAMA圖
2、主汽溫度調節
系統采用串級調節，主汽溫度作為主調(單回路調節器)輸入，減溫器出口溫度作為中間點參數引入副調，作為副調(外給定調節器)的反饋，主調“反作用”、副調“正作用”，通過調節減溫水量，滿足主汽溫度的要求。控制SAMA圖見圖2。
圖2 循環流化床鍋爐主汽溫度調節系統SAMA圖
3、爐膛負壓調節系統
對象調節通道的動態特性較好，采用0.075%精度高穩定性爐膛負壓變送器測量爐膛壓力，控制采用單回路調節系統。但由于擾動通道的飛升速度較快，因此采用具有送風量前饋信號的前饋反饋復合系統。為防止負壓波動較大危及安全，回路中必須加入限幅單元，以保證引風擋板在一定開度范圍內變化。控制SAMA圖見圖3。
圖3 循環流化床鍋爐爐膛負壓調節系統SAMA圖
4、床溫調節系統
循環流化床鍋爐的床溫是一個重要參數，過高易引起結焦，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、煤的粒度、料層厚度。而料層厚度也與給煤量和返料量有關，但兩者對床溫的影響相反。為了不致誤動作，必須加入反映該影響的煙氣含氧量這一重要參數。通過調節返料量(羅茨風機的轉速或回灰返料風擋板開度)來滿足床溫調節的要求。控制SAMA圖見圖4。
圖4 循環流化床鍋爐床溫調節系統SAMA圖
5、料層厚度調節系統
循環流化床沒有明顯的料層厚度，但仍有密相區和稀相區之分，料層厚度是指密相區靜止時的料層厚度。料層厚度不僅影響床溫而且對鍋爐的經濟運行影響很大。通過測量一次風室與稀相區的壓差及一次風量來算出實際料層厚度，再與給定料層厚度比較。通過PI調節來控制水冷螺旋出渣機的轉速，以達到保持料層厚度的目的。控制SAMA圖見圖5。
圖5 循環流化床鍋爐料層厚度調節系統SAMA圖
6、主汽壓力調節系統
主汽壓力是保證機爐安全經濟運行的必要條件之一，由于調節通道的遲延大，須采用引入中間點參數的雙回路系統來提高消除內擾動的速度。中間點參數采用蒸汽量和汽包壓力計算得出的熱量信號，通過調節燃料量(給煤機轉速)來滿足壓力調節的要求。控制SAMA圖見圖6。
圖6 循環流化床鍋爐主汽壓力調節系統SAMA圖
7、送風調節系統
送風調節系統可改變送風量使其與燃料量相適應，保證一定的過剩空氣系數，使燃燒經濟性最佳。采用煙氣含氧量作為被調量，通過調節一次風量和二次風量來滿足調節要求。為進一步改善調節品質，引入負荷信號作為前饋信號，使送風系統在負荷擾動時與汽壓系統同時動作。控制SAMA圖見圖7。
圖7 循環流化床鍋爐送風調節系統SAMA圖
吳縣江遠熱電有限公司循環流化床鍋爐自動控制工程中使用的是北京鍋爐廠生產的容量為75t/h的中溫中壓流化床鍋爐。對循環流化床鍋爐的主汽壓力調節系統雖然采用熱量信號和床溫信號都能克服煤量變化引起主汽壓力變化的滯后，且采用床溫信號的反應速度更快一些，但由于兩個調節系統的共同作用使得床溫波動較大，稍有疏忽就會結焦。而單獨采用熱量信號既能克服時滯又消除了兩個調節系統之間的耦合，使兩個調節系統的整定相互獨立，這是昌暉儀表制造有限公司設計的控制要求，受到實際檢驗，循環流化床鍋爐自動控制系統穩定可靠，滿足了使用單位長期自動控制的需求。
作者：衛明、戎俊
