循环流化床的介绍 点击：4644 | 回复：76
发表于：2006-08-21 12:48:00
楼主
循环流化床(CFB)控制概述
循环流化床(CFB)燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术，我国在该领域的研究和生产始于八十年代，锅炉本体的制造技术和热工调节策略的制定尚在不断摸索过程中。相反，煤粉燃烧技术经过长期的发展，煤粉炉在锅炉本体制造和热工调节策略等方面均已形成成熟的技术。因此，在对CFB机组热工调节系统进行方案设计和项目实施过程不能照搬煤粉炉机组的工作模式，而应采用DCS厂商与锅炉制造厂商及设计院充分协商和合作的工作模式。不同锅炉厂家生产的CFB锅炉在结构、性能特点及调节手段等方面均存在一定差异，且其调节方案尚在进一步完善之中。因此，在制定CFB机组热工调节方案时DCS厂商应与锅炉制造厂商、设计院及业主进行充分的交流和协商。只有这样，大家才能对机组的调节性能和调节方案达成共识，从而把锅炉的设计参数融入到调节方案中去，使调节方案更具有针对性。
循环流化床(CFB)燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术，我国在该领域的研究和生产始于八十年代，锅炉本体的制造技术和热工调节策略的制定尚在不断摸索过程中。相反，煤粉燃烧技术经过长期的发展，煤粉炉在锅炉本体制造和热工调节策略等方面均已形成成熟的技术。因此，在对CFB机组热工调节系统进行方案设计和项目实施过程不能照搬煤粉炉机组的工作模式，而应采用DCS厂商与锅炉制造厂商及设计院充分协商和合作的工作模式。不同锅炉厂家生产的CFB锅炉在结构、性能特点及调节手段等方面均存在一定差异，且其调节方案尚在进一步完善之中。因此，在制定CFB机组热工调节方案时DCS厂商应与锅炉制造厂商、设计院及业主进行充分的交流和协商。只有这样，大家才能对机组的调节性能和调节方案达成共识，从而把锅炉的设计参数融入到调节方案中去，使调节方案更具有针对性。
发表于：2006-08-22 15:06:00
5楼
锅炉控制器以并行协调的方式转化为对锅炉燃料量和风量的控制，并具有如下一些特点：
为加快燃料量对负荷变化的响应，采用负荷指令的前馈信号引入控制回路信号回路且有速率可调的“加速”功能。
锅炉指令按可供的风量来限制燃料量，当增加负荷时，采用先加风量的浮动限制方案以保证燃料量决不高于风量的富氧燃烧，且能保证合理的动态响应速度。
锅炉指令按送入锅炉的总燃料量来浮动限制风量，达到减负荷时先减煤后减风以保证风量不低于燃料量的富氧燃烧控制。
燃料量指令将根据运行的给粉机的数量进行修正。当某台给粉机退出运行时，相应的锅炉燃料量指令退至与其余给粉机相应的出力工况。
锅炉主控系统的主导思想是，确保沸下温度在正常范围；然后保证负荷，以主汽压为主控量进行调节，同时保证最佳的风煤比，并保证炉膛负压不变，当负荷变动时，检测到的主汽压和主汽流量通过运算来进行给煤量的设定，保证设定值不超过现有总风量下允许的最大设定值，并与检测到的沸下温度和给煤量一起进行给煤的协调控制，同时为了保证良好的沸腾状态和充分燃烧，协调控制一次风，并给二次风一个前馈量补偿（由于烟气氧量检测滞后于实际燃烧状况）同时一次风与二次风进行协调。这样既保证负荷变动下主汽压恒定，又保证沸下温度在正常范围，达到经济燃烧目的。
由于循环硫化床床温滞后时间长，且与主汽压之间耦合关系影响很严重，沸下温度太高，易结焦；沸下温度太低，易熄灭。影响床温的主要因素是燃料热量、一、二风量及第二级返料量。运行中燃料的品质经常变化，即使加煤量不变，也才常常引起床温变化。此外煤的粒度不同，第二级返料量也会变化，第二级返料温度低，返料量的变化也直接影响床温。运行中床料的增加，床层阻力增加，在风门开度不变的情况下，风量会逐渐减少，床温会随之升高。
为了保证运行稳定，一般床温不通过改变循环量来控制，而主要通过风量、煤量来控制。稳定负荷时，可以在小范围内改变风量或煤量或同时改变来调节床温。温度太高则减煤或增风，太低则相反。
满负荷运行时，风量一般不变，温度波动，一般通过改变给煤量来调整。
为加快燃料量对负荷变化的响应，采用负荷指令的前馈信号引入控制回路信号回路且有速率可调的“加速”功能。
锅炉指令按可供的风量来限制燃料量，当增加负荷时，采用先加风量的浮动限制方案以保证燃料量决不高于风量的富氧燃烧，且能保证合理的动态响应速度。
锅炉指令按送入锅炉的总燃料量来浮动限制风量，达到减负荷时先减煤后减风以保证风量不低于燃料量的富氧燃烧控制。
燃料量指令将根据运行的给粉机的数量进行修正。当某台给粉机退出运行时，相应的锅炉燃料量指令退至与其余给粉机相应的出力工况。
锅炉主控系统的主导思想是，确保沸下温度在正常范围；然后保证负荷，以主汽压为主控量进行调节，同时保证最佳的风煤比，并保证炉膛负压不变，当负荷变动时，检测到的主汽压和主汽流量通过运算来进行给煤量的设定，保证设定值不超过现有总风量下允许的最大设定值，并与检测到的沸下温度和给煤量一起进行给煤的协调控制，同时为了保证良好的沸腾状态和充分燃烧，协调控制一次风，并给二次风一个前馈量补偿（由于烟气氧量检测滞后于实际燃烧状况）同时一次风与二次风进行协调。这样既保证负荷变动下主汽压恒定，又保证沸下温度在正常范围，达到经济燃烧目的。
由于循环硫化床床温滞后时间长，且与主汽压之间耦合关系影响很严重，沸下温度太高，易结焦；沸下温度太低，易熄灭。影响床温的主要因素是燃料热量、一、二风量及第二级返料量。运行中燃料的品质经常变化，即使加煤量不变，也才常常引起床温变化。此外煤的粒度不同，第二级返料量也会变化，第二级返料温度低，返料量的变化也直接影响床温。运行中床料的增加，床层阻力增加，在风门开度不变的情况下，风量会逐渐减少，床温会随之升高。
为了保证运行稳定，一般床温不通过改变循环量来控制，而主要通过风量、煤量来控制。稳定负荷时，可以在小范围内改变风量或煤量或同时改变来调节床温。温度太高则减煤或增风，太低则相反。
满负荷运行时，风量一般不变，温度波动，一般通过改变给煤量来调整。
发表于：2006-08-22 15:09:00
7楼
燃烧率调节系统
循环流化床锅炉和煤粉锅炉一样，维持汽压恒定都是最基本的调节要求。汽轮机或热用户的蒸汽用量发生变化时，汽压就会产生波动。此时为了维持主汽压力恒定，必须改变进入锅炉的燃料量和助燃空气量。无论是单元制机组还是母管制机组，都要从能量平衡的角度来构造锅炉主控系统，即由燃料加入量维持主汽压力恒定。
燃烧率调节系统的指令来自协调控制系统的燃烧率指令，以热量信号P1+C×dPd/dt(Pd为汽包压力，C为常数)作为反馈信号。
在燃烧率调节调节系统中，通过调节入炉燃料量来调节锅炉燃烧率，以满足机组的运行要求。由于入炉燃料量是影响床温的重要因素之一，故在构造燃烧率调节方案时把床温的影响也纳入调节方案中。床温增加减小燃料量，床温降低则增大燃料量。由于循环流化床锅炉运行时床温可以在一定范围内波动，故在上述调节方案中设置了不调温死区，即床温在该死区内时不改变燃料供给量。由于主蒸汽流量变化直接反映了机组的负荷变化，故在上述调节方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后直接加到调节输出上，通过前馈形式提高系统的响应速度。
燃烧率调节调节系统得到的燃料量指令和风量指令，分别送往燃料量调节系统和风量调节系统。
循环流化床锅炉和煤粉锅炉一样，维持汽压恒定都是最基本的调节要求。汽轮机或热用户的蒸汽用量发生变化时，汽压就会产生波动。此时为了维持主汽压力恒定，必须改变进入锅炉的燃料量和助燃空气量。无论是单元制机组还是母管制机组，都要从能量平衡的角度来构造锅炉主控系统，即由燃料加入量维持主汽压力恒定。
燃烧率调节系统的指令来自协调控制系统的燃烧率指令，以热量信号P1+C×dPd/dt(Pd为汽包压力，C为常数)作为反馈信号。
在燃烧率调节调节系统中，通过调节入炉燃料量来调节锅炉燃烧率，以满足机组的运行要求。由于入炉燃料量是影响床温的重要因素之一，故在构造燃烧率调节方案时把床温的影响也纳入调节方案中。床温增加减小燃料量，床温降低则增大燃料量。由于循环流化床锅炉运行时床温可以在一定范围内波动，故在上述调节方案中设置了不调温死区，即床温在该死区内时不改变燃料供给量。由于主蒸汽流量变化直接反映了机组的负荷变化，故在上述调节方案中把主蒸汽流量信号经过函数运算后直接加到调节输出上，通过前馈形式提高系统的响应速度。
燃烧率调节调节系统得到的燃料量指令和风量指令，分别送往燃料量调节系统和风量调节系统。
发表于：2006-08-22 19:47:00
13楼
总风量调节
燃烧率调节系统发出的风量指令即为总风量指令。总风量中一、二次风所占比例最大，同时一次风和二次风直接影响锅炉的运行及燃烧工况。所以，总风量调节系统通过改变一、二次风量的调节指令来保证锅炉所需配风。锅炉主控系统得到的总风量指令与燃料量测量值进行交叉限制后作为总风量调节系统的给定值，以保证负荷增加时先加风后加燃料、负荷减小时先减燃料后减风的要求，从而保证一定的过剩空气系数。总风量调节系统的给定值在PID中与总风量测量值进行运算，运算结果经过函数处理后送往风道燃烧器点火风调节系统、一次风调节系统及二次风调节系统。
总风量调节系统如图3.7.2.2.5所示。
发表于：2006-08-22 19:48:00
14楼
（1）一次风量调节系统
总风量调节系统发出的一次风量指令作为一次风量调节系统的给定值，与一次风量的测量值一起送入PID中进行运算，运算结果去调节一次风门挡板开度，以调节送入炉膛的一次风量。一次风量测量值是在考虑了温度修正和压力修正后才送入PID中进行运算的。一次风量指令在进行处理时，需要考虑煤质的特性及负荷变化情况。煤种不同时，助燃空气量会有所不同。同时，负荷变化时一次风量占总风量的比例也会发生变化。由于一次风对锅炉床温具有调节作用，故在构造一次风量调节系统时也考虑了床温修正。如果床温偏高，在一定范围内减少可一次风量。如果床温偏低，在一定范围内可增大一次风量。由于床温主要靠燃料供给量及返料来调节，一次风量不作为调节床温的主要手段，故在一次风量调节系统中床温信号仅作为修正信号。
一次风量调节系统如图（1）所示。
发表于：2006-08-22 19:49:00
15楼
（2）二次风量调节系统
二次风量调节系统采用串级调节系统。烟气含氧量测量值与给定值一起送入主调中进行PID运算，运算结果与总风量调节系统发出的二次风量指令一起进行函数处理后作为副调的给定值，与二次风量测量值进行PID运算，运算结果分为两路作为上部二次风流量和下部二次风流量的调节指令。由于燃料量变化到烟气含氧量变化需要一段时间，故在二次风量调节系统中直接对燃料量进行处理，把其结果作为前馈信号加到调节输出中，以提高调节系统的快速响应性。在对给煤量进行处理的g(x)函数中，考虑了负荷指令及一次风量等因素，其运算结果直接叠加到PID运算的输出上。
二次风量调节系统如图（2）所示。
发表于：2006-08-23 09:20:00
18楼
J阀风量调节系统
循环流化床锅炉的最佳运行床温为850℃－900℃。在这一温度范围内，大多数煤都不易结焦，石灰石脱硫剂具有最佳脱硫效果，并且NOX生成量也很少。影响循环流化床床温的因素很多，如给煤量、石灰石供给量、排渣量、一次风量、二次风量、返料风量等。给煤量主要用来调节主汽压力，床温对给煤调节的影响仅通过串级系统的内环来体现，因此给煤量仅为调节床温的手段之一。石灰石供给量对床温的影响比较小，且其影响也可间接体现在给煤量上，故在构造床温调节系统时不考虑石灰石的影响。排渣量主要用来调节床层厚度，若床层厚度基本恒定则排渣量对床温的影响也可不予考虑。对于不带外置式换热器且采用高温分离器的循环流化床锅炉，可以通过调节一次风和二次风的比例来维持床温稳定。对于带外置式换热器或采用中温分离器的循环流化床锅炉，则通过调节返料量来调节床层温度。当床层温度升高时，增加返料可降低床温。相反，床温降低则可通过减少返料来升高床温。返料量由J阀风量调节系统来调节。J阀风量调节系统中床温给定值是在综合考虑负荷指令、给煤量、一次风量及二次风量等物理量后得到的。该值与床温测量值经过调节运算后，其结果用于调节J阀的执行机构，以使床温朝预定的数值逼近。
J阀风量调节系统如图（5）所示。
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