循環流化床自動化解決方案

一、前言

中控在循環流化床鍋爐控制方面進行了大量的研究并積累了豐富的現場實施經驗，針對各種規模的流化床鍋爐設計出了適用的控制方案，并已在多個生產現場成功實施。

二、工藝流程簡介

循環流化床鍋爐主要由燃燒系統、氣固分離循環系統、對流煙道三部分組成。其中燃燒系統包括風室、布風板、燃燒室、爐膛、給煤系統等幾部分；氣固分離循環系統包括物料分離裝置和返料裝置兩部分；對流煙道包括過熱器、省煤器、空氣預熱器等幾部分。

煤和脫硫劑被送入爐膛后，迅速被爐膛內存在的大量惰性高溫物料（床料）包圍，著火燃燒。燃燒所需的一次風和二次風分別從爐膛的底部和側墻送入，物料在爐膛內呈流態化沸騰燃燒。在上升氣流的作用下向爐膛上部運動，對水冷壁和爐內布置的其他受熱面放熱。大顆粒物料被上升氣流帶入懸浮區后，在重力及其他外力作用下不斷減速偏離主氣流，并最終形成附壁下降粒子流，被氣流夾帶出爐膛的固體物料在氣固分離裝置中被收集并通過返料裝置送回爐膛循環燃燒直至燃盡。未被分離的極細粒子隨煙氣進入尾部煙道，進一步對受熱面、空氣預熱器等放熱冷卻，經除塵器后，由引風機送入煙囪排入大氣。

三、控制方案

循環流化床鍋爐控制系統具有系統復雜、多變量輸入多變量輸出、變量關聯耦合性強、輸入輸出非線性、大滯后等特點，如果運行中不能滿足其對熱工參數的特殊要求，極易釀成事故。

中控DCS系統在循環流化床鍋爐上的應用主要功能有：

1. 數據采集與數據處理功能（DAS）

DAS系統通過I/O卡直接從過程對象中獲取數據，也可以通過SCnetⅡ或從其它子系統如MCS、SCS站采集和處理所有與機組有關的測點信號及設備狀態信號。在操作站上進行生產過程的集中監視和操作, DAS系統具有顯示、記錄、性能計算、歷史數據存儲和檢索等功能。

2. 模擬量自動調節控制功能（MCS）

汽包水位控制: 中控獨創了汽包水位控制模塊FB_BoiLCon，該模塊中集成了基于直接物質平衡的專家控制、前饋單回路控制、前饋串級控制（三沖量控制）的3種控制方案，可以很好的解決汽包水位控制。

主蒸汽溫度控制: 主蒸汽溫度位控制是鍋爐控制中的基本控制，通常采用由主汽溫度、爐膛出口煙氣溫度（或主汽流量）及減溫后溫度（或噴水減溫水流量）等參數組成的串級三沖量控制系統。

主蒸汽壓力控制: 中控獨創了專家智能結合前饋單回路的先進控制方案，在現場應用中取得了良好的效果。通過專家控制系統對平均床溫進行分析，針對恒壓切換與恒負荷切換兩種情況將主汽流量與分析后的結果相加作為前饋量，根據是否存在負荷分配得出主汽壓力的設定值，通過調節給煤量穩定主汽壓力值。

爐膛負壓控制: 爐膛負壓控制是保證鍋爐安全燃燒的首要控制對象。中控建立了爐膛負壓控制模塊FB_NegPCon，該模塊集中了前饋單回路控制方案，以鍋爐總進風量作前饋。

床溫控制: 中控在循環流化床燃燒控制上形成了一套成熟的模糊控制方案，把燃料量控制、料床溫度控制、主蒸汽壓力控制綜合起來考慮。這是因為熱力系統中的燃燒控制系統和汽水控制系統是相互耦合，難以割裂開的，所以專家智能方案將整個復雜的燃燒過程合理的拆分成幾個相互獨立的部分，參數間的耦合通過建立合理的數學模型，以克服循環流化床鍋爐復雜的燃燒過程特性，從根本上解決了循環流化床鍋爐的燃燒控制。

3. 爐、機各輔助設備順控功能(SCS)

根據工藝系統的運行方式，通過DCS組態環境，實現了爐、機各輔助設備的啟停順序和連鎖功能，從而大大提高了機組運行的可靠性和降低運行人員的勞動強度。由于循環流化床鍋爐和汽輪發電機組各輔助系統的運行方式日益成熟，已基本形成了特定的運行方式，所以DCS系統在實現爐、機各輔助設備順控也已常規化。

4. 爐膛安全監控功能 (FSSS)

FSSS包括燃料安全系統（FSS）和燃燒器控制系統(BCS)。

FSS包括下列爐膛吹掃、鍋爐冷態啟動、鍋爐熱態啟動、燃料跳閘四個功能：

BCS包括下列鍋爐點火準備、點火槍點火、燃油槍點火、煤燃燒控制四個功能，對給煤機及相關的風門擋板的啟／停和開／關、跳閘進行程控和監視。

5. 汽機緊急跳閘系統（ETS）

汽機緊急跳閘系統是汽輪發電機組危急情況下的保護系統，包括汽機的緊急跳閘、油系統投入、抽汽逆止門的控制（信號包括：汽機超速、潤滑油壓低、軸向位移大、凝汽器真空低、汽機軸瓦溫度高、汽機軸承回油溫度高、手動停機）。浙大中控可根據不同汽輪機廠家的設備和用戶的特殊要求提供配套成熟的保護控制方案。

6. 汽機數字電液控制系統（DEH）

汽機數字電液控制系統是控制汽機運行的主要參數，中控經過多年的理論研究和現場實施相結合開發了新一代汽機數字電液控制系統。該系統按分級分層控制的原則設計，以便高一級控制系統故障退出時可降至較低一級繼續維持安全運行，同時可以提供幾種可供運行人員選擇的運行方式，如手動運行方式、自動運行方式、遙控運行方式，任兩種運行方式之間，均能進行無擾切換。

四、典型業績清單

下面是中控循環流化床鍋爐部分業績清單：