75吨循环流化床锅炉控制方案参考

75t/h循环流化床限制方案

一、75t/h循环流化床锅炉系统描述

循环流化床锅炉作为高效、低污染、燃料适应性广、负荷调整性能好的干净燃煤

技术，在全世界受到广泛重视，正在成为燃煤技术的主力军。典型的循环流化床

锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛、气固分别设备、固体物料再循环设备等

组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。其次部分为对流烟道，布置有

高、低温过热器、省煤器和空气预热器等。燃烧所需的一次风和二次风分别从炉

膛的底部和侧墙送入，燃料主要在炉膛内流化并呈沸腾状燃烧。炉膛四周布有水

冷管，用于汲取燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分别

器中被收集并通过返料装置送回炉膛循环燃烧至烧尽。烟气经烟道过尾部受热面

进行热交换，最终通过除尘器由烟囱排入大气。流程图如下：

二、75t/h循环流化床锅炉的自动限制系统

循环流化床自动限制的任务是在保证锅炉的平安、稳定运行的前提下，使煤燃烧

所产生的热量尽可能快的适应负荷的要求，同时保证经济燃烧及环保要求。循环

流化床锅炉与一般锅炉一样是一个非线性、分布参数、时变、大滞后、多变量紧

密耦合的限制对象，但它有比其他一般锅炉具有更多的输入输出变量，主要输入

变量有负荷、给水

量、减温水、给煤量、一次风、二次风、引风

汽包水位量、飞灰返料量等。主给水量

蒸汽压力要输出变量有汽包水减温水

位、蒸汽压力、过热蒸给煤量过热蒸汽温度汽温度、料床温度、料一次风料床温

度层差压、炉膛出口温

料层差压度、炉膛负压、过剩空二次风

气（烟气含氧量）等。弓|风量炉膛出口温度锅炉对象简图如右图飞灰返炉膛负压

所示。

排渣量烟气含氧量

w

而

阳环淞化床降炉

这些输入变量与输出变量之间相互关联，若变更任一输入变量时，全部的输出变

量也都会发生不同程度的变更。我们的限制方案是依据工艺的相对独立性和耦合

程度的强弱将整个循环流化床锅炉限制系统划分为若干个限制系统。主要限制系

统如下：

(1)汽水系统的限制。

汽水系统包括汽包水位的限制和过热蒸汽温度的限制两部分。汽包水位限制主要

考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允

许的范围内。过热蒸汽温度的限制是为了维持过热器出口温度在允许的范围内。

(2)燃烧系统的限制。

燃料量调整的目的是使进入锅炉的燃料燃烧所产生的蒸汽量能与锅炉向外部负荷

的供汽量相适应。

当单元机组采纳机跟炉负荷调整方式时(即锅炉调负荷、汽轮机调汽压)，可以

干脆取电网的负荷要求作为锅炉的负荷要求信号；当单元机组实行炉跟机负荷调

整方式时(即汽轮机调负荷、锅炉调汽压)，由于锅炉出口汽压是表征锅炉生产

的蒸汽量与汽轮机耗汽量之间的平衡指标，所以E以取锅炉出口汽压作为锅炉的

负荷要求信号；当单元机组实行机炉协调调整方式时，可以取来自负荷管理限制

部分的信号作为锅炉的负荷要求信号。

不管机组采纳什么运行方式其最终的限制目的是使煤燃烧所产生的热量适应蒸汽

负荷的须要。

(3)送风系统的限制

燃料量变更时，也应相应地变更进入炉膛的空气量，以保证燃料的完全燃烧和排

烟热损失最小。所以送风量调整的目的是保证锅炉燃烧过程的经济性。燃烧过程

的经济与否可以从过剩空气系数是否为最佳来衡量。对于这个问题我们通常用测

量烟气含氧量这一间接指标来推断燃烧的经济性，或干脆以保持风与燃料比值的

方法来保证燃烧的经济性。

(4)引风系统的限制

引风量调整的目的是使引风量与送风量相适应，并保持炉膛压力在要求的范围

内。因为炉膛压力的高或低，关系着锅炉的平安、经济运行。负压过大，使大量

冷风漏入炉膛而降低炉膛温度，并且会增大引风机负荷和排烟热损失；反之，假

如炉膛压力大于大气压力，会使炉烟冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设

备和人生平安。

三、75t/h循环流化床锅炉的自动限制系统的具体说明

1、汽水系统的限制

汽水系统的限制是锅炉限制的重要部分，汽水系统包括汽包水位的限制和过热蒸

汽温度的限制两部分。

1.1汽包水位的限制

汽包水位是锅炉运行的主要指标。汽包水位过高或过低的后果都极为严峻，所以

必需严格加以限制。

本方案中汽包水位的限制采纳限制效果较好的三冲量基础上的串级限制系统，总

体框图如图1所示。

图1：汽包水位限制框图

1.2主蒸汽温度的限制

主蒸汽温度的限制包括前、后减温器减温水的调整。这两个回路的调整方式基本

相同，都是采纳主蒸汽温度同减温水流量的串级调整方式，同时为了补偿主蒸汽

温度的大滞后，又引入了炉膛出口温度作为前馈。其限制方案的总体框图如图2

所示。

T主蒸汽图2：主蒸汽温度限制框图

2、燃烧系统的限制

燃烧系统的限制目标是在平安燃烧(限制床温的稳定，避开结焦与熄火事故的发

生)的前提下，基本维持主蒸汽压力的稳定，同时保证最经济的燃烧效率。自动

在调整床温时，不仅要限制床温的凹凸，还要分析床温的变更率、炉膛出口温度

的凹凸及变更率，推断床温是否回到正常范围或朝给定值方向靠近。当限制方式

由负荷调整转向床温调整

时，床温的偏差已经较大，为了T床

避开煤量的大幅度变更，床温的

给定值通过一个函数发生器给

出。为了使限制方案适应不同的床温及变更率，故针对不同的床

温及变更率设置有不同的PID参

数。床温调整的大致框图为4所

图4：床温调整框图

给煤调整的最终结果以选择器的输出经上下限幅后去调整给煤机转速，以达到调

整给煤量的目的。

2.2一次风、二次风的调整

总风量由给煤量同风煤比确定，而总风量又可通过含氧量及床温来加以修正。含

氧量修正总风量是对含氧量进行调整运算，然后输出一个修正值；当床温处于高

高限且上升或处于低低限且下降状态，而负荷又比较稳定，我们认为此时煤种发

生了变更，可对风煤比加以修正，两个修正值共同对总风量加以微调。其框图如

图5所示。

给煤机转速风量

图5：总风量限制框图

总风量包括一次风、二次风、一次风从密相区的布风板进入，一次风量应满意密

相区燃料燃烧的须要，同时还要不低于热态运行时的最小流化风量，但又不能太

高，以防吹翻，因此必需对一次风量进行限幅。为了维护炉膛内的工况，可通过

料层差压调整一次风量。负荷发生变更时，会要求不同的料层差压的给定值，此

给定值可通过负荷经函数发生器给出。然而在生产过程中，料层厚度在不断增

加，当增加到肯定的厚度时必需进行下灰操作，此时会引起料层

-I涮Q卜

差压的较大变更，为防止波动，

此时将一次风量在肯定的时间内料层差次风

维持不变，稍后再讲行自动调整.

其限制框图如右图所示。

2.3引风调整

引风调整通过限制炉膛负压恒定来实现，取炉膛两侧代表总

1R风0

压力信号，可取平均值或两点中

的任一点经滤波去除高频波动成

分后调整器的测量值，同时取总P炉膛风

风量信号作为前馈，以保证按负

荷调整风煤量时同步调整引风

量，削减调整过程中炉膛压力的

波动。框图为右图所示。

3、锅炉平安联锁爱护

锅炉平安联锁爱护主要考虑两个因素：

(1)汽包水位的平安爱护

锅炉汽包水位低于极限值时极易导致干锅，应停一次风机、二次风机、引风机、

给煤机。

(2)一次风机、二次风机、引风机、给煤机的联锁爱护。

启动依次为：引风机T一次风机T二次风机一给煤机。

停依次为：给煤机一二次风机一一次风机一引风机。

假如一次风机、二次风机、引风机、给煤机中的任何一台出现跳闸，均应联锁停

止相应的电机。

P炉膛风

四、75t/h循环流化床锅炉的测量点数：

75t/h循环流化床锅炉的也许点数如下：

类型设计需求实际配置备注

4-20mAK699

\!热电阻56

热电信4653

AO4-20mA1821

DI6272

DO3642

点数小计253293

四、依据以上的测量点数所配置的硬件清单如下

依据实际运用的状况我们建议运用两台操作站和一台打印机。

型号规格

ST9431ST9434ST9441ST9612

名称

SunyTech系统软件包（512点开发运行版）SunyTech系统软件包（512点运行

版）Windows2000Professional操作系统

21”工程师站/操作员站（主流配置）（含操作台/主机/显示器/通讯模板/键盘）

单位

套套套套套

数量

112211

ST9603ST9662ST9002ST9004ST9005ST9111ST9⑵ST9132ST9133ST9134

ST9161ST9271ST9315ST932IST9331ST9341ST9172ST9I73ST9I74

打印机平台

激光打印机A3（黑白［标准机柜（2米）通讯电缆机柜内附件

6U工业标准机笼总线底板电源组件散热组件

24VDC电源组件限制模板

16-32路万能调理模板单路全隔离万能AI模块单路全隔离电流AO模块双路光

隔离DI模块双路光隔离DO模块

8路AIO/16路DIO通用型转接端子板16路开关量输入转接端子板16路开关量输

出转接端子板继电器

台台套套台块块块块块块块块块块块块块个

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