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生物质锅炉新闻动态
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450t/h CFB锅炉床温控制系统的改造
发布时间：2013-10-20 08:47 来源：未知
大唐保定热电厂8号、9号锅炉为钢构架支吊结构、全膜式水冷壁炉膛、单汽包自然循环、平衡通风、汽冷式旋风分离、高温回灰、半露天布置的CFB锅炉。自2002年11月、2003年4月相继投产以来，设备整体运行基本正常，但是由于各种原因，原来设计的床温控制系统难以投入运行，主要依靠运行人员手动调节，增加了运行人员的劳动强度。因此，在分析原床温控制系统的基础上，提出了负荷分段控制，对床温的设定值进行修正，并引入前馈信号，改造后床温控制效果得到明显改善。
1、影响床温变化的因素
床温是CFB锅炉需要重点监视的主要参数之一，它直接影响锅炉的安全稳定运行，同时也直接影响着炉膛运行中的脱硫效率及NQ的产生量，决定了整个锅炉的热负荷和燃烧效果。根据燃用煤种的不同，床温一般控制在850℃左右，该温度是实现炉内脱硫的最佳温度，同时NQ的产生量也比较小。这样就能在保证较高燃烧效率的同时，降低烟气污染物的排放量。煤种挥发分较高或较低时可适当调整床温。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂希蔽颐腔褂写罅康难钅灸拘伎帕Ｈ剂虾陀衩捉崭芽帕Ｈ剂铣鍪�。
系统运行中不可避免地存在各种扰动，如负荷升降、煤质变化、给煤量和风量变化（包括一次风量和二次风量）、排渣不畅等都会造成床温变化，因此需要运行人员根据床温的变化规律来调整给煤量和一次风量等参数。实际运行中，主要通过调节给煤量调整负荷，而通过调节一次风量调整床温。
2、原床温控制系统
原床温控制系统采用的是上海新华控制工程公司的XDPS - 400分散控制系统，床温主要通过一次风控制，由二次风补偿。
2.1一、二次风系统
大唐保定热电厂8号、9号锅炉分别有2台一次风机，从一次风机出来的空气分成4路送人炉膛：第1路为一次风，经一次风预热器加热后从炉膛底部的水冷风室进入炉膛；第2路为冷渣器选择仓和前2个冷却仓的流化风，从一次风预热器的出口引出；第3路为冷渣器最后一个冷却仓的冷却风，从一次风机出口引出；第4路为播煤风，从一次风预热器出口引出，经增压风机增压后进入炉前气力播煤管。根据现场的调试经验，调整时应当选择第1路风而不能选择从一次风机出来的总风，这样才会在调节时不影响其它控制参数，较精确地对床温进行控制，以达到满意的效果。
8号、9号锅炉还分别有2台二次风机，从二次风机出来的空气分成2路：第1路为二次风，经二次风预热器加热后从前后墙进入炉膛；第2路为密封冷却风，从二次风机出口引出，送到给煤机。由经验可知，当负荷较低时，二次风对床温的影响较大。实际运行中，由于上二次风可自动调节烟气含氧量，因此在不同负荷下可以固定下二次风门开度：低负荷时开度为50%，中负荷时开度为80%，高负荷时开度为100%。
2.2原床温控制系统
原床温控制系统采用的是单回路控制，床温偏差为主控信号，调整量是进入炉膛底部的一次风量。该系统自投入运行后床温波动一直较大，经常要切到手动调节，原来的设计思想未能得到很好的体现。经分析认为有以下几点原因：
a.系统存在较大的延迟和惯性，单回路控制存在调节速度慢、动态偏差大的缺点；
b．仅通过调整进入炉膛底部的一次风量来调节床温，方法单一，当炉膛底部的一次风门满开度时，床温控制系统无法再进行调节，只能手动干预；
c．由于只把床温偏差作为控制信号，所以当燃烧工况发生改变时，不能及时有效地反映床温变化。
3、床温控制系统的改造
3.1改造方案
根据上述问题，确定采用负荷分段控制方案，即：低负荷时采用一次风控制；中、高负荷时，考虑到执行机构的调节裕量，当一次风门开度达到最大后，若床温仍未稳定，可引入二次风补偿及给煤量脉动调节，若还未达到预期的效果就报警，切到手动调节。
根据经验，CFB锅炉的燃烧过程按照不同负荷可分为3个阶段：低负荷阶段（70MW以下）、中负荷阶段(70～90 MW)、高负荷阶段（90 MW以上）。对应不同负荷段可设定床温的变化范围：低负荷阶段790～850℃，中负荷阶段850～900℃，高负荷阶段900～922℃。在实际设计时，应当计算出各段的床温平均值，将其作为设定值，把浮动范围定为控制死区。以低负荷阶段为例：820℃为床温的设定值，控制死区为±30℃。
若床温偏差在控制死区内，控制系统不工作；若床温偏差超出控制死区，控制系统开始工作，调节的幅度可以依据床温偏差和床温变化率来确定。为便于实现，不同负荷阶段下采用同一个控制器，只是引入偏差时，根据不同的负荷阶段，将偏差乘以不同的比例系数。该床温控制系统的SAMA图见图1。
由图1可知，该方案采用的是主汽流量信号对床温进行修正，以满足不同负荷阶段下对床温设定值的要求。
3.2关键问题
a．引入给煤量、汽包压力、主汽流量三者组成的热量信号为前馈信号，用以消除煤质变化带来的内扰。
b．设计串级控制，以加快调节速度，减小动态偏差，提高系统稳定性。
c．系统先通过调节进入炉膛底部的一次风量来调节床温，当炉膛底部的一次风门没有调节裕量时，引入二次风补偿及给煤量的脉动调节。
d．引入床温变化率信号，作为辅助反馈信号，因为在燃烧工况发生改变时，床温变化率信号比床温偏差信号更能及时、有效地反映床温的变化。
e．由于给煤量主要用于调节负荷，该方案所提出的对给煤量的脉动调节是辅助调节手段，在一次风门没有调节裕量且床温控制仍未达到预期效果的前提下，通过脉动地增减给煤量来快速调节床温，如果一次风门尚有调节裕量，则给煤量由原锅炉负荷调节子系统控制。
4、仿真试验及结果分析
图2为改造前、后系统的仿真曲线。
由图2可知，改造后的几个动态性能指标都有所改变：超调量减小，上升时间、峰值时间、调节时间都减短�？杉低掣脑旌蟊雀脑烨案芊瞎晒潭圆问≈当浠囊�，有较好的鲁棒性和抗干扰能力。经验证明系统对象的传递函数在12%变化范围内鲁棒性良好。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
5、投运情况
根据改造方案和仿真试验结果，对原床温控制系统进行了改造，并在稳定工况和变工况下进行现场调试，系统连续运行120 d。
对比改造前、后的各项数据，发现不仅系统运行更加稳定，而且调节的精度和快速性都有提高，多项经济性指标也有改善，主要表现在以下几个方面：
a.负荷变化时，系统能够根据不同负荷下床温的设定值及时、有效地进行调节。由于只是引入给煤量的脉动调节来加快调节速度，进入炉膛的总给煤量变化并不大，因此对原锅炉负荷调节子系统的影响较小；
b．燃烧状况良好，排渣量减少，原来冷渣器经常堵塞的问题得到了解决；
c．调节机构的磨损减小，耗电量减少；
d．系统运行稳定，提高了给水压力，使得给水压力的波动范围小于0. 01 MPa，相当于给水温度提高了2℃，煤耗下降1 g/kWh;
e·汽水损失减小，自动投运率提高，运行人员的劳动强度减小。
6、结论
运行结果表明：一次风调节子系统中床温变化率信号的引入、给煤量调节子系统中串级控制的设计、热量信号的引入、床温设定值的修正等方案在改善系统的动态品质、提高抗干扰能力以及对模型改变时的鲁棒性等均比改造前优越，在实际应用中有一定的参考价值。
