0、引言
    本文研究的480 t/h循環(huán)流化床鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超高壓參數(shù)、自然循環(huán)、單爐膛、1次再熱、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、回料閥給煤、半露天布置、固態(tài)排渣循環(huán)流化床汽包爐。鍋爐額定蒸發(fā)量為480t/h，額定過熱蒸汽出口壓力為13.7MPa，額定過熱蒸汽出口溫度為540℃。
  鍋爐主要由爐膛、2臺高溫絕熱旋風(fēng)分離器、2臺雙路回料閥、2臺風(fēng)水聯(lián)合冷渣器和尾部對流煙道組成。由高溫絕熱分離器、回料腿、雙路回料閥構(gòu)成了循環(huán)物料的返料系統(tǒng)。
    鍋爐采用爐后4點給煤，石灰石由石灰石輸送風(fēng)氣力輸送到回料閥管線上的4個給料口內(nèi)。1、3次風(fēng)系統(tǒng)分別由2臺帶入口導(dǎo)葉的離心風(fēng)機提供；流化風(fēng)系統(tǒng)由3臺三葉羅茨風(fēng)機并聯(lián)組成，其中2臺運行，1臺備用。
    鍋爐啟動燃燒器總點火容量約為29%BMCR。設(shè)有4只床下啟動燃燒器和4只床上啟動燃燒器。
    過熱器系統(tǒng)由包墻過熱器、I、Ⅱ、Ⅲ級過熱器組成，在I級過熱器與Ⅱ級過熱器之間、Ⅱ級過熱器與Ⅲ級過熱器之間管道上，分別布置有l(wèi)、2級噴水減溫器。再熱器系統(tǒng)布置一級噴水減溫器。
1、CFB鍋爐DCS控制系統(tǒng)的組成，
    安平電廠鍋爐采用南京科遠(yuǎn)自動化集團有限公司NT6000 DCS系統(tǒng)控制，按其功能劃分包括FSSS、SCS、MCS、DAS、SOE幾個部分，其I/O信號數(shù)量見表l。
    循環(huán)流化床鍋爐DCS的DPU的具體配置：給水系統(tǒng)2對(地址：35-38)、減溫水系統(tǒng)1對(地址：41- 42)、FSSS 2對（地址：43 - 46）、引風(fēng)系統(tǒng)2對(地址：51- 54)、1次風(fēng)系統(tǒng)2對（地址：55 - 58）、2次風(fēng)系統(tǒng)2對（地址：61- 64）、除渣及石灰石輸送系統(tǒng)2對(地址：65 -68)。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、循環(huán)流化床控制系統(tǒng)的功能
2.1鍋爐爐膛安全保護系統(tǒng)FSSS
    FSSS控制邏輯分為公用控制邏輯、燃油控制邏輯、燃煤控制邏輯3部分。此外，還包括循環(huán)流化床特有的啟動床料系統(tǒng)控制邏輯和石灰石輸送系統(tǒng)控制邏輯。
    公用控制邏輯包含鍋爐保護的全部內(nèi)容，即油泄漏試驗、爐膛吹掃、主燃料跳閘(MFT)等。
  燃油控制邏輯包括床下、床上燃燒器的起、停控制。
    燃煤控制邏輯包括各稱重式給煤機、埋刮板給煤機及其出／人口擋板的控制。
    循環(huán)流化床鍋爐不同于常規(guī)煤粉爐，MFT后雖阻止了燃料進入鍋爐，但爐內(nèi)仍存在巨大的蓄熱量，爐內(nèi)的溫度水平較高，甚至超過了管材的抗氧化溫度，所以需要啟動旁路熱備用，使一定的蒸汽流經(jīng)過熱器及再熱器以冷卻其受熱面。
2.2模擬量控制系統(tǒng)MCS
    模擬量控制系統(tǒng)MCS的主要功能包括：
    鍋爐負(fù)荷控制回路；
    給水流量控制回路；
    過熱器蒸汽溫度控制回路；
    再熱器蒸汽溫度控制回路；
    床溫控制回路；
    1次風(fēng)流量控制同路；
    2次風(fēng)流量控制回路；
    爐膛壓力控制回路；
    石灰石給料控制回路；
    床壓控制回路；
    燃燒器燃油流量控制回路。
2.3順序控制系統(tǒng)SCS
    鍋爐側(cè)SCS系統(tǒng)功能子組包括；
    1次風(fēng)機子功能組；
    2次風(fēng)機子功能組；
    引風(fēng)機子功能組；
    給煤機子功能組；
    高壓流化風(fēng)機子功能組；
    冷渣風(fēng)機子功能組；
    鍋爐聯(lián)鎖子功能組；
    汽包水位保護子功能組；
    主蒸汽壓力保護子功能組；
    再熱蒸汽溫度保護子功能組等。
2.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS
    本工程DCS畫面全部漢化顯示，參數(shù)具有矢量縮放顯示功能，運行人員能及時監(jiān)視、快速識別和快速操作。
    NT6000分散控制系統(tǒng)對畫面數(shù)量、趨勢曲線的數(shù)量沒有限制，所以對所有的I/O測點都設(shè)置了趨勢曲線顯示。
    系統(tǒng)提供報警、趨勢、成組、棒狀圖等標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示。
    NT6000每套操作員站都有獨立的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，理論上可記錄無限個測點，最小采樣間隔1s，最長時間200d，所有要求的測點都具有歷史數(shù)據(jù)曲線。
3、循環(huán)流化床控制問題的解決方案
3.1給煤不暢判斷
    鍋爐正常運行過程中，由于煤質(zhì)不同及煤濕度不同，經(jīng)常發(fā)生堵煤及斷煤現(xiàn)象，對此DCS通過對入爐熱量及實際熱量的計算及比較，可以提前發(fā)出警告報警，提醒運行人員提前動作，處理故障。
3.2啟動和運行過程中的合理配風(fēng)
3.2.1投床下啟動燃燒器的配風(fēng)
    床下啟動燃燒器的配風(fēng)分為兩股風(fēng)：第一股為燃燒風(fēng)亦稱點火風(fēng)，經(jīng)點火風(fēng)口和穩(wěn)燃器進入風(fēng)道，用來滿足油燃燒需要；第二股風(fēng)為混合風(fēng)，經(jīng)預(yù)燃室的內(nèi)外筒之間進入風(fēng)道內(nèi)，將油燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨档絾�動所需溫度，同時這股風(fēng)對燃燒器筒壁起冷卻作用，這兩股風(fēng)均為1次風(fēng)機出口的冷風(fēng)。鍋爐正常運行時的主1次風(fēng)，是取自預(yù)熱器出口的熱風(fēng)，在油槍投運時擋板處于全關(guān)狀態(tài)。
3.2.2投床上啟動燃燒器的配風(fēng)
    投床上啟動燃燒器時，啟動燃燒器配風(fēng)除根據(jù)所投油輪油量改變外，其余各項配風(fēng)量均不變。所投油輪在最大油量1850 kg/h時，其配風(fēng)量為22530Nm3／h。投油輪的間隔時間由床溫度化率決定。
3.2.3停油過程及停油后的配風(fēng)
    1)停油順序為先停床下啟動燃燒器，后停床上啟動燃燒器，更加有利于對床溫控制的穩(wěn)定性。
    2)當(dāng)床溫能保證煤穩(wěn)定燃燒時，適當(dāng)增加給煤量，并逐步減少床下燃燒器燃油量直至逐個停止床下啟動燃燒器。在減油和停油過程中，相應(yīng)減少燃燒風(fēng)、混合風(fēng)，同時加大主風(fēng)道熱風(fēng)，當(dāng)停止供油時，燃燒風(fēng)道和混合風(fēng)道調(diào)節(jié)門關(guān)閉，并繼續(xù)開大主風(fēng)道調(diào)節(jié)門，維持1次風(fēng)量不變。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
    3)在床溫繼續(xù)上升的條件下，逐個緩慢切除床上啟動燃燒器，切除的燃燒器配風(fēng)恢復(fù)至冷卻風(fēng)，在切除床上啟動燃燒器的過程中，可根據(jù)床溫和C02的情況，適當(dāng)增加上2次風(fēng)量。
    4)當(dāng)燃油全部切除后，根據(jù)鍋爐負(fù)荷按運行規(guī)程和保證床溫上升的條件進行1次風(fēng)、2次風(fēng)和給煤口密封風(fēng)的凋正。
3.3給煤系統(tǒng)的控制
    當(dāng)床溫達到投煤溫度時，采用脈動給煤方式給煤，按此方式連續(xù)操作3～4次或更多，若床溫繼續(xù)緩慢上升，以最小給煤量(5t／h)連續(xù)給煤。燃后以最小給煤量投入另一臺給煤機，以保證給煤在爐膛內(nèi)分布均勻。
    在給煤投入后，可適當(dāng)加大下2次風(fēng)，以保證床料的橫向混合，防止給煤在人爐口處堆積造成爆燃。
    當(dāng)床溫達到820℃以上時，適當(dāng)增加給煤量并緩慢逐個對稱切除床下啟動燃燒器，適當(dāng)?shù)卦黾由?次風(fēng)。
    在增加給煤量時，先加風(fēng)后加煤，增加給煤量到達給煤口的延遲時間，保證風(fēng)量的增加與增加給煤量入爐時間相適應(yīng)，以免床溫下降過大。
    在鍋爐增加或減少給煤量（增負(fù)荷或減負(fù)荷）時，應(yīng)根據(jù)風(fēng)、煤比和所需要增加或減少的煤量，先進行增加或減少相應(yīng)的風(fēng)量調(diào)正，以保證床溫的穩(wěn)定。
3.4避免爐內(nèi)床料結(jié)塊、結(jié)焦和煤燃
    對床上啟動燃燒器投入時問進行有效控制，防止投入時間過長造成床料結(jié)塊。
    在啟動投煤和切油過程巾，維持1次風(fēng)量不變，以簡化調(diào)節(jié)。若突然增大1次風(fēng)量，使未燃的給煤在床料中大量積累。
    在增加給煤量時，采取加大下2次風(fēng)量，使新入爐的煤及時與床料混合和燃燒，以加強床料的橫向混合，防止堆積在給煤入爐口處。
3.5保護和控制方面的相同處
    循環(huán)流化床鍋爐的保護和控制回路有很多地方與煤粉爐是相同的，其相同之處主要表現(xiàn)為：
    1)鍋爐保護的觸發(fā)條件及動作與煤粉爐是一樣的，其保護主要是爐膛壓力、汽包水位。
    2)風(fēng)一一燃料比聯(lián)鎖是一般鍋爐燃燒必須滿足的，其燃料量和總風(fēng)量的控制計算也沒有特殊之處，就是滿足負(fù)荷要求的同時，使燃料量與風(fēng)量相當(dāng)，使燃燒處于最優(yōu)狀態(tài)。
    3)由于循環(huán)流化床鍋爐僅是燃燒方式不同，其汽水側(cè)的設(shè)備與常規(guī)汽包爐是一樣的，因此，其汽水側(cè)的控制調(diào)節(jié)，如給水流量及主蒸汽溫度控制，同常規(guī)汽包爐。
3.6保護和控制方面的特殊性
    循環(huán)流化床鍋爐由于燃燒方式的改變，其保護和控制方面有其特殊性，主要表現(xiàn)為：
    1)由于燃燒方式的改變，鍋爐主燃料跳閘(MFT)的觸發(fā)條件與煤粉爐不同，雖然MFF引起的動作都是切斷燃料供應(yīng)，但由于燃燒設(shè)備及某些輔機的特殊性，所以具體動作也與煤粉爐有些差別。
    2)燃燒器管理系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中的地位與煤粉爐不同。由于循環(huán)流化床鍋爐在正常運行時不需要燃燒器投入，只有在啟動和床溫過低時，才需要燃料器投入運行。因此，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒器一般叫做啟動燃燒器，其燃燒器管理系統(tǒng)在整個控制系統(tǒng)中的地位不如煤粉爐重要。
    3)風(fēng)量的分配比例與煤粉爐是完全不同的，其風(fēng)量分配的計算方法及l(fā)、2次風(fēng)各占的份額都與煤粉爐不同，一般循環(huán)流化床鍋爐1、2次風(fēng)的比例為60%、40%。
    4)床溫控制是循環(huán)流化床鍋爐所特有的，也是循環(huán)流化床鍋爐運行比較重要的控制參數(shù)。
3.7其他
    1)根據(jù)運行人員要求，本項日特開發(fā)了重要設(shè)備的允許啟停（開關(guān)）條件一覽軟件包，運行人員可通過友好的人機界面一目了然查找到某設(shè)備是哪個條件不滿足導(dǎo)致設(shè)備不允許啟停（開關(guān)）；
    2)對于流化床機組，床溫是一重要監(jiān)視參數(shù)，床溫變化率同樣是重要參數(shù)，因此本項目特根據(jù)床溫平均值精確計算出床溫變化率，使得運行人員可以根據(jù)床溫變化率來提前動作控制床溫，起到良好的效果。
    3)對于流化床鍋爐，床壓測量一直由于條件的制約，維護量比較大，為了避免由于維護元件對床壓引起變化甚至影響監(jiān)視，本rx~s特根據(jù)1次總風(fēng)量、水冷風(fēng)室壓力及水冷風(fēng)室溫度等參數(shù)計算了床壓值，取得了良好的效果。
4、DCS應(yīng)用效果
    NT6000系統(tǒng)投入運行后，在控制室內(nèi)以NT6000分散控制系統(tǒng)彩色LCD/球標(biāo)為中心，在不同的啟停運行方式中，借助于功能子組級的順序控制實現(xiàn)相應(yīng)輔機的啟動、停機和運行。所有的自動控制、遠(yuǎn)方手動操作和監(jiān)視均能夠在LCD上完成，并在機組控制室里滿足各種運行方式的要求。
    1) NT6000系統(tǒng)投入運行后，事實證明：硬件非常可靠，不損壞，系統(tǒng)穩(wěn)定。
    2)NT6000分散控制系統(tǒng)的控制策略可以在線下載，漢字和數(shù)字可以矢量變化，支持圖形化組態(tài)，受到了熱工檢修人員的歡迎。
    3)操作員站界面全部漢化，系統(tǒng)操作方便，受到了運行人員歡迎。
    4)根據(jù)長期積累工程經(jīng)驗和火電廠運行維護及控制調(diào)試的需要，開發(fā)了一套適合運行需要的參數(shù)量程和聯(lián)鎖保護定值的顯示和查詢的軟件包，在工程師站上集中顯示、查詢和管理參數(shù)量程和聯(lián)鎖保護定值，得到了熱T維護人員和運行人員的好評。
    5)事故預(yù)報軟件包在CFB鍋爐給煤系統(tǒng)出現(xiàn)斷煤和堵煤時得到了成功應(yīng)用，為機組穩(wěn)定、可靠的運行打下了基礎(chǔ)。
    6)本工程結(jié)合仿真系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用使熱工維護人員很快掌握DCS的組態(tài)，減少組態(tài)的錯誤，使人機界面更加合理，縮短工程調(diào)試時間，提高自動調(diào)節(jié)品質(zhì)。
    7)鍋爐燃燒采用給煤、1次風(fēng)、2次風(fēng)多變量綜合控制方案，解決了循環(huán)流化床鍋爐自動難以投入的難題。
    根據(jù)消化吸收進口CFB鍋爐控制系統(tǒng)以及調(diào)試CFB鍋爐控制系統(tǒng)的經(jīng)驗，結(jié)合國產(chǎn)大型CFB鍋爐的特殊工藝過程，對國產(chǎn)大型CFB鍋爐控制系統(tǒng)進行了設(shè)計。目前國產(chǎn)大型CFB鍋爐尚未投產(chǎn)，但先期開展的控制技術(shù)工程化研究，突破了循環(huán)流化床燃燒過程復(fù)雜、影響因素多的技術(shù)難點，為將來順利投產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。