采用三冲量基础上串级控制系统。
1、主蒸汽温度的控制包括前、后减温器减温水调节。
2、燃烧系统的控制在安全燃的前提下,基本维持主蒸汽压力稳定,保证最经济燃烧效率。
3、给煤调节系统调节器,前馈调节器,给水机构汽包,给水流量测量,主蒸汽流量液位,调节器减温水汽温系统,减温水流量,测量,为了使控制方案适应不同的床温及变化率,针对不同床温及变化率设置有不同PID参数。
4、一次风、二次风的调节总风量由给煤量同风煤比确定,总风量可通过含氧量及床温加以修正。
本方案中汽包水位的控制采用控制效果较好的三冲量基础上的串级控制系
统,总体框图如图
1
所示。
图
1
:汽包水位控制框图
1
.
2
主蒸汽温度的控制
主蒸汽温度的控制包括前、
后减温器减温水的调节。
这两个回路的调节方式
基本相同,
都是采用主蒸汽温度同减温水流量的串级调节方式,
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。
其控制方案的总体框图如
图
2
所示。
图
2
:主蒸汽温度控制框图
2
、燃烧系统的控制
燃烧系统的控制目标是在安全燃烧
(控制床温的稳定,
避免结焦与熄火事故
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。
自动控制系统的任务是通过调节给煤量、
一次风量、
二次风量、
引风量和飞灰返
料量,达到稳定主蒸汽压力、床温、炉膛出口温度、炉膛负压、含氧量和料层差
压的目的,以保证量佳的流化状态。
由于燃烧控制是循环流化床锅炉控制中最为复杂的部分,
参数之间的耦合也
集中在这一部分,为了描述的方便,在此将燃烧控制大致分为以下几个部分:
(
1
)给煤调节
(
2
)一次风、二次风调节
(
3
)引风调节
下面就分别从这几个方面加以描述。
2
.
1
给煤调节系统
调
节
器
前
馈
调
节
器
给
水
机
构
汽
包
给
水
流
量
测
量
主
蒸
汽
流
量
液
位
调
节
器
前
馈
调
节
器
减
温
水
汽
温
系
统
减
温
水
流
量
测
量
T出
口
T主
蒸
汽
4
给煤调节系统的控制变量主要是负荷和床温,最终控制输出则通过对床温及
其变化率判断而定,当床温快升,快降;高限,低限;慢升、慢降;高高限,低
低限时,主要调节床温;当床温比较稳定且在正常范围内,此时主要调节负荷。
负荷调节主要以稳定汽包压力为主,
同时以负荷信号作为前馈,
以使负荷快速反
映其的变化。
负荷信号可由主蒸汽流量同汽包压力共同决定。
负荷调节框图如图
3
所示。
图
3
:负荷调节框图
在调节床温时,不仅要控制床温的高低,还要分析床温的变化率、炉膛出口
温度的高低及变化率,
判断床温是否回到正常范围或朝给定值方向靠近。
当控制
方
式
由
负荷
调
节转
向
床温
调
节
时,床温的偏差已经较大,为了
避免煤量的大幅度变化,床温的
给
定
值
通过
一
个函
数
发生
器
给
出。为了使控制方案适应不同的
床温及变化率,故针对不同的床
温及变化率设置有不同的
PID
参
数。床温调节的大致框图为
4
所
示。
图
4
:床温调节框图
给煤调节的最终结果以选择器的输出经上下限幅后去调节给煤机转速,
以达
到调节给煤量的目的。
2
.
2
一次风、二次风的调节
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节运算,
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
煤种发生了变化,
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。
图
5
:总风量控制框图
调
节
器
去
选
择
器
P汽
包
变
化
率
前
馈
补
偿
F蒸
汽
调
节
器
去
选
择
器
T床
函
数
发
生
器
变
化
率
给
定
值
PID参
数
整
定
T床
高
高
限
且
上
升
低
低
限
且
下
降
负
荷
稳
定
修
正
条
件
风
煤
比
给
煤
机
转
速
总
风
量
调
节
器
O
2
5
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
足密相区燃料燃烧的需要,
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,
因此必须对一次风量进行限幅。
为了维护炉膛内的工况,
可
通过料层差压调节一次风量。
负荷发生变化时,
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,当增加到一定的厚度时必须
进行下灰操作,此时会引起料层
差压的较大变化,为防止波动,
此时将一次风量在一定的时间内
维持不变,
稍后再进行自动调节,
其控制框图如右图所示。
2
.
3
引风调节
引风调节通过控制炉膛负压
恒定来实现,取炉膛两侧代表总
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
分后调节器的测量值,同时取总
风量信号作为前馈,以保证按负
荷
调
节
风煤
量
时同
步
调节
引
风
量,减少调节过程中炉膛压力的
波动。框图为右图所示。
3
、锅炉安全联锁保护
锅炉安全联锁保护主要考虑两个因素:
(1)
汽包水位的安全保护
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、给煤机的联锁保护。
启动顺序为:引风机→一次风机→二次风机→给煤机。
停顺序为:给煤机→二次风机→一次风机→引风机。
如果一次风机、
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。
本方案中汽包水位的控制采用控制效果较好的三冲量基础上的串级控制系
统,总体框图如图
1
所示。
图
1
:汽包水位控制框图
1
.
2
主蒸汽温度的控制
主蒸汽温度的控制包括前、
后减温器减温水的调节。
这两个回路的调节方式
基本相同,
都是采用主蒸汽温度同减温水流量的串级调节方式,
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。
其控制方案的总体框图如
图
2
所示。
图
2
:主蒸汽温度控制框图
2
、燃烧系统的控制
燃烧系统的控制目标是在安全燃烧
(控制床温的稳定,
避免结焦与熄火事故
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。
自动控制系统的任务是通过调节给煤量、
一次风量、
二次风量、
引风量和飞灰返
料量,达到稳定主蒸汽压力、床温、炉膛出口温度、炉膛负压、含氧量和料层差
压的目的,以保证量佳的流化状态。
由于燃烧控制是循环流化床锅炉控制中最为复杂的部分,
参数之间的耦合也
集中在这一部分,为了描述的方便,在此将燃烧控制大致分为以下几个部分:
(
1
)给煤调节
(
2
)一次风、二次风调节
(
3
)引风调节
下面就分别从这几个方面加以描述。
2
.
1
给煤调节系统
调
节
器
前
馈
调
节
器
给
水
机
构
汽
包
给
水
流
量
测
量
主
蒸
汽
流
量
液
位
调
节
器
前
馈
调
节
器
减
温
水
汽
温
系
统
减
温
水
流
量
测
量
T出
口
T主
蒸
汽
4
给煤调节系统的控制变量主要是负荷和床温,最终控制输出则通过对床温及
其变化率判断而定,当床温快升,快降;高限,低限;慢升、慢降;高高限,低
低限时,主要调节床温;当床温比较稳定且在正常范围内,此时主要调节负荷。
负荷调节主要以稳定汽包压力为主,
同时以负荷信号作为前馈,
以使负荷快速反
映其的变化。
负荷信号可由主蒸汽流量同汽包压力共同决定。
负荷调节框图如图
3
所示。
图
3
:负荷调节框图
在调节床温时,不仅要控制床温的高低,还要分析床温的变化率、炉膛出口
温度的高低及变化率,
判断床温是否回到正常范围或朝给定值方向靠近。
当控制
方
式
由
负荷
调
节转
向
床温
调
节
时,床温的偏差已经较大,为了
避免煤量的大幅度变化,床温的
给
定
值
通过
一
个函
数
发生
器
给
出。为了使控制方案适应不同的
床温及变化率,故针对不同的床
温及变化率设置有不同的
PID
参
数。床温调节的大致框图为
4
所
示。
图
4
:床温调节框图
给煤调节的最终结果以选择器的输出经上下限幅后去调节给煤机转速,
以达
到调节给煤量的目的。
2
.
2
一次风、二次风的调节
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节运算,
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
煤种发生了变化,
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。
图
5
:总风量控制框图
调
节
器
去
选
择
器
P汽
包
变
化
率
前
馈
补
偿
F蒸
汽
调
节
器
去
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择
器
T床
函
数
发
生
器
变
化
率
给
定
值
PID参
数
整
定
T床
高
高
限
且
上
升
低
低
限
且
下
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负
荷
稳
定
修
正
条
件
风
煤
比
给
煤
机
转
速
总
风
量
调
节
器
O
2
5
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
足密相区燃料燃烧的需要,
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,
因此必须对一次风量进行限幅。
为了维护炉膛内的工况,
可
通过料层差压调节一次风量。
负荷发生变化时,
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,当增加到一定的厚度时必须
进行下灰操作,此时会引起料层
差压的较大变化,为防止波动,
此时将一次风量在一定的时间内
维持不变,
稍后再进行自动调节,
其控制框图如右图所示。
2
.
3
引风调节
引风调节通过控制炉膛负压
恒定来实现,取炉膛两侧代表总
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
分后调节器的测量值,同时取总
风量信号作为前馈,以保证按负
荷
调
节
风煤
量
时同
步
调节
引
风
量,减少调节过程中炉膛压力的
波动。框图为右图所示。
3
、锅炉安全联锁保护
锅炉安全联锁保护主要考虑两个因素:
(1)
汽包水位的安全保护
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、给煤机的联锁保护。
启动顺序为:引风机→一次风机→二次风机→给煤机。
停顺序为:给煤机→二次风机→一次风机→引风机。
如果一次风机、
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。
由于循环流化床锅炉的操作运行与其它炉型不同,运行中除了按《运行规程》对锅炉水位、汽压、汽温进行监视和调整外,还必须对锅炉的燃烧进行调整。
(1)床温的控制:
运行应加强床温监视,炉温过高时结焦,过低时息火,一般控制在850℃-950℃左右,如烧无烟煤,为使燃料燃烧完全,可提高炉温,控制在950-1050℃(应低于煤的变形温度100-200℃)最低不低于800℃,否则很难维持稳定运行,一旦断煤很容易造成灭火。烧烟煤时炉温控制在900-950℃,如烧高硫烟煤需进行炉内脱硫,床温控制在850-870℃,最多不超过900℃,否则降低石灰石的利用率,当炉温升高时,开大一次风门。炉温低时,关一次风门,超过1000℃时,停煤、加风;低于800℃时,应加煤减风。但风量最小也要保持最低流化状态。若温度继续下降,立即停炉,查明原因再启动。炉温的控制是调整一次风量、给煤量和循环灰量来实现的。常规下主要调整给煤量。
流化床温高或床温低引起的原因和控制方法:
1、床温升高一般由下列因素引起
A、煤质变好,热值升高,烟气氧量降低(一般控制过热器后正常运行时烟气含氧量3-5%),表明煤量过多,应减少给煤量。
B、粒度较大的煤,集中给入炉内,造成密相区燃烧份额增加,引起床温升高。从含氧量看不出变化,用增加一次风量,减少二次风量的方法,控制床温。
C、由于没有及时放渣,料层加厚,造成一次风量减少引起床温升高。应及时放渣保持料层厚度在一定范围内。
2、床温降低一般由下列原因引起:
A、煤质差、热值降低,烟气氧量增加,应增加给煤提升床温。
B、燃料粒度小。煤仓一部分较小的煤集中给入炉内,细煤粒在密相区停留时间较短造成密相区燃烧份额减少,而床温降低,正确的调整应减少一次风量,增加二次风量,不应增加煤量,以免引起炉膛上部空间燃烧份额增多,造成返料器超温结焦。
C、氧量指标不变,床温缓慢降低,而且整个燃烧系统都在降低,锅炉负荷不变。这是由于循环物料增多,增加了受热面积的换热系数,造成炉温降低,应放掉一些循环灰,使炉温回升。
(2)料层厚度的控制
循环流化床没有鼓泡床那样明显的流化层界面,但仍有密相区和稀相区之分,料层厚度是指密相区内静止料层厚度,对同一煤种,一定的料层差压对应着一定的料层厚度。料层薄,对锅炉稳定运行不利,因炉料的保有量少,入出的炉渣可燃物含量也高。若料层太厚,增加了料层阻力,虽然锅炉运行稳定,炉渣可燃物含量低,但增加了风机的电耗。所以为了经济运行,料层差压控制在7000-8000Pa之间。运行中料层差压超过此值时可以通过放炉渣来调整,放渣的原则是少放、勤放,最好能连续少量放,一次放渣量太多,影响锅炉的稳定运行、出力和效率。
(3)炉膛(悬浮段)物料浓度的控制
循环流化床与沸腾床明显的区别在于悬浮段物料浓度不同两者相差到几十倍到几百倍。循环流化床锅炉出力大小,主要是由悬浮段物料浓度所决定。对同一煤种一定的物料浓度,对应着一定的出力。对于不同煤种,同样出力下,挥发份高的煤比挥发份低的煤物料浓度低。一定的物料浓度,对应着一定炉膛差压值,控制炉膛差压值应可以控制锅炉的出力,正常运行中炉膛差压值维持在700-900Pa,若差值太大,通过放循环灰来调整,放灰原则少放、勤放。
(4)二次风的投入和调整二次风的原则
一次风控制炉温,二次风控制总风量。约在60%负荷时开始投入二次风,在一次风满足炉温需要的前提下,当总风量不足时(过热器后氧气含量低于3-5%时)可逐渐开启二次风,随着锅炉负荷的增加,二次风量逐渐增大。
(5)运行中最低运行风量的控制
最低运行风量是保证和限制流化床低负荷运行的下限风量,风量过低不能保证正常流化,造成炉床结焦。在冷炉点火时,应
使一次风量较快的超过最低风量,以免引起低温结焦。低负荷运行时,不能低于最低运行风量,一般情况下,最低运行风量可在冷态实验时确定,一般以风门的开度来标定。
(6)返料器的控制
返料器是循环流化床锅炉的一个主要部件。它工作的好坏直接影响着锅炉的经济运行,首先要保证返料器有稳定流化气源,启动时调整好返料器的流化风量。在运行中,要加强监视和控制返料器床温,防止超温结焦,一般返料器处的床温最高不宜大于950℃,当返料器床温过高时,应减少给煤量和负荷,查明原因后消除。
(7)锅炉出力的调整
当增加负荷时,应当先少量增加一次风量和二次风量,再少量加煤,如此反复调节,直到所需的出力。增负荷率一般控制在2%-5%/分之间。当减负荷时,应先减少给煤量,再适当减少一次风量和二次风量,并慢慢放掉一部分循环灰,以降低炉膛差压,如此反复操作。直到所需出力为止。降负荷时,由于给煤量、一、二次风量可以很快减少,循环灰可以很快放掉,在紧急情况下,减负荷率可达到20%/分,但一般控制在5-10%/分。
(8)锅炉压火和再启动
锅炉需要暂时停炉运行时,可以进行压火操作。具体操作步骤如下:
1、加大给煤量,使炉温升高到930-950℃后停止给煤,待炉温下降至850℃时,迅速关闭一次风门,立即停一次、二次风机和引风机,迅速关闭各风机调节风门及其他风门,同时关闭返料风门,放掉循环灰。
2、需要长时间压火时,风机停运后,应迅速打开炉门均匀地加一层约10-30mm厚的烟煤,并关炉门、看火孔以防冷风窜入炉膛,使料层热量散失。压火时间可达24小时。压火时间长短取决于静止料层温度降低的速度。料层较厚,压火前炉温较高压火时间就长。只要料层温度不低于600℃,就比较容易启动,如需要延长压火时间,炉温不低于600℃之前将炉子启动一次,使料层温度升起来,然后再压火即可。
3、锅炉压火状态的再启动
启动前打开炉门,观察煤层的燃烧和床料底火情况。当煤量过多时,可扒出一部分,再加少量烟煤搅拌均匀。当上层已烧乏,炉温又较低时,可少量加烟煤,并搅拌均匀。稍停3-5分钟后,可启动引风机、一次风机、调整风量至点火风量。当床温达到800℃时,启动给煤机,逐渐加大给煤量,通过调整煤量和一次风量控制床温,随后将返料器投入。在20-30%负荷时运行一段,然后根据需要升负荷。
(9)正常停炉
先停止给煤,待床温下降至800℃以下时,依次停止二次风机、一次风机、引风机放掉返料灰即可
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