循环流化床自动化解决方案

一、前言

中控在循环流化床锅炉控制方面进行了大量的研究并积累了丰富的现场实施经验，针对各种规模的流化床锅炉设计出了适用的控制方案，并已在多个生产现场成功实施。

二、工艺流程简介

循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

煤和脱硫剂被送入炉膛后，迅速被炉膛内存在的大量惰性高温物料（床料）包围，着火燃烧。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，物料在炉膛内呈流态化沸腾燃烧。在上升气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。大颗粒物料被上升气流带入悬浮区后，在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气流，并最终形成附壁下降粒子流，被气流夹带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛循环燃烧直至燃尽。未被分离的极细粒子随烟气进入尾部烟道，进一步对受热面、空气预热器等放热冷却，经除尘器后，由引风机送入烟囱排入大气。

三、控制方案

循环流化床锅炉控制系统具有系统复杂、多变量输入多变量输出、变量关联耦合性强、输入输出非线性、大滞后等特点，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。

中控DCS系统在循环流化床锅炉上的应用主要功能有：

1. 数据采集与数据处理功能（DAS）

DAS系统通过I/O卡直接从过程对象中获取数据，也可以通过SCnetⅡ或从其它子系统如MCS、SCS站采集和处理所有与机组有关的测点信号及设备状态信号。在操作站上进行生产过程的集中监视和操作, DAS系统具有显示、记录、性能计算、历史数据存储和检索等功能。

2. 模拟量自动调节控制功能（MCS）

汽包水位控制: 中控独创了汽包水位控制模块FB_BoiLCon，该模块中集成了基于直接物质平衡的专家控制、前馈单回路控制、前馈串级控制（三冲量控制）的3种控制方案，可以很好的解决汽包水位控制。

主蒸汽温度控制: 主蒸汽温度位控制是锅炉控制中的基本控制，通常采用由主汽温度、炉膛出口烟气温度（或主汽流量）及减温后温度（或喷水减温水流量）等参数组成的串级三冲量控制系统。

主蒸汽压力控制: 中控独创了专家智能结合前馈单回路的先进控制方案，在现场应用中取得了良好的效果。通过专家控制系统对平均床温进行分析，针对恒压切换与恒负荷切换两种情况将主汽流量与分析后的结果相加作为前馈量，根据是否存在负荷分配得出主汽压力的设定值，通过调节给煤量稳定主汽压力值。

炉膛负压控制: 炉膛负压控制是保证锅炉安全燃烧的首要控制对象。中控建立了炉膛负压控制模块FB_NegPCon，该模块集中了前馈单回路控制方案，以锅炉总进风量作前馈。

床温控制: 中控在循环流化床燃烧控制上形成了一套成熟的模糊控制方案，把燃料量控制、料床温度控制、主蒸汽压力控制综合起来考虑。这是因为热力系统中的燃烧控制系统和汽水控制系统是相互耦合，难以割裂开的，所以专家智能方案将整个复杂的燃烧过程合理的拆分成几个相互独立的部分，参数间的耦合通过建立合理的数学模型，以克服循环流化床锅炉复杂的燃烧过程特性，从根本上解决了循环流化床锅炉的燃烧控制。

3. 炉、机各辅助设备顺控功能(SCS)

根据工艺系统的运行方式，通过DCS组态环境，实现了炉、机各辅助设备的启停顺序和连锁功能，从而大大提高了机组运行的可靠性和降低运行人员的劳动强度。由于循环流化床锅炉和汽轮发电机组各辅助系统的运行方式日益成熟，已基本形成了特定的运行方式，所以DCS系统在实现炉、机各辅助设备顺控也已常规化。

4. 炉膛安全监控功能 (FSSS)

FSSS包括燃料安全系统（FSS）和燃烧器控制系统(BCS)。

FSS包括下列炉膛吹扫、锅炉冷态启动、锅炉热态启动、燃料跳闸四个功能：

BCS包括下列锅炉点火准备、点火枪点火、燃油枪点火、煤燃烧控制四个功能，对给煤机及相关的风门挡板的启／停和开／关、跳闸进行程控和监视。

5. 汽机紧急跳闸系统（ETS）

汽机紧急跳闸系统是汽轮发电机组危急情况下的保护系统，包括汽机的紧急跳闸、油系统投入、抽汽逆止门的控制（信号包括：汽机超速、润滑油压低、轴向位移大、凝汽器真空低、汽机轴瓦温度高、汽机轴承回油温度高、手动停机）。浙大中控可根据不同汽轮机厂家的设备和用户的特殊要求提供配套成熟的保护控制方案。

6. 汽机数字电液控制系统（DEH）

汽机数字电液控制系统是控制汽机运行的主要参数，中控经过多年的理论研究和现场实施相结合开发了新一代汽机数字电液控制系统。该系统按分级分层控制的原则设计，以便高一级控制系统故障退出时可降至较低一级继续维持安全运行，同时可以提供几种可供运行人员选择的运行方式，如手动运行方式、自动运行方式、遥控运行方式，任两种运行方式之间，均能进行无扰切换。

四、典型业绩清单

下面是中控循环流化床锅炉部分业绩清单：