循環流化床鍋爐除渣自動控制系統探討

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摘要：雙床循環流化床鍋爐具有獨特的爐膛結構，其除渣自動控制系統目前沒有可參考的模型，結合神華神東電力有限責任公司郭家灣電廠（以下簡稱“郭家灣電廠”）雙床循環流化床鍋爐爐內除渣自動控制系統的設計與調試，提出了此類循環流化床鍋爐除渣自動控制系統的模型并進行分析，此模型可以有效實現雙床循環流化床鍋爐除渣系統的自動調節，能夠避免手動控制存在的調節不準確、勞動強度大、費電、安全穩定性差等缺點。

關鍵詞：發電廠；循環流化床；除渣；風室；自動控制

郭家灣電廠建設規模為2×300MW發電機組，鍋爐為國產首臺1065t/h亞臨界雙床循環流化床鍋爐，每臺鍋爐配備6臺冷渣器、3臺鏈斗輸送機、3臺斗提機用于除去煤燃燒后產生的灰渣，由于雙床循環流化床鍋爐結構的特殊性，其除渣自動控制沒有可參照的模型，投產后除渣系統一直由運行人員手動控制，根據該情況，電廠技術人員設計了除渣自動控制系統模型并進行邏輯修改和調試。

1雙床循環流化床鍋爐除渣系統

循環流化床鍋爐是1種通過燃料燃燒將水加熱后產生蒸汽的設備，雙床循環流化床鍋爐具有2個布風板（床），此類鍋爐通常用于發電廠。雙床循環流化床鍋爐配備除渣系統，用于將爐膛內燃料燃燒產生的灰渣放出冷卻后輸送至渣倉。爐膛內燃料燃燒產生的灰渣堆積在床上，床上的灰渣通過放渣管流出到冷渣器，在冷渣器內冷卻后排出，經鏈斗機和斗提機輸送至渣倉，工藝系統如圖1所示。雙床循環流化床鍋爐除渣系統配備6臺變頻式冷渣器。運行過程中，通過調節變頻冷渣器的轉速增加或減少放渣量來調整水冷風室壓力在允許范圍內，同時還要避免冷渣器出渣溫度和冷渣器出水溫度超限。雙床循環流化床鍋爐除渣系統運行時，依靠運行人員手動調節冷渣器轉速來控制水冷風室壓力，手動調節存在調節不準確、勞動強度大、費電、安全穩定性差等缺點。

2雙床循環流化床鍋爐除渣自動控制系統

根據雙床循環流化床鍋爐的特點，設計了一種雙床循環流化床鍋爐除渣自動控制系統模型，在使用過程中取得了較好的效果。以左側冷渣系統為例，對模型進行說明（右側冷渣系統控制模型與左側類同），如圖2所示。（1）I型選擇器功能：當S1引腳為1，S2、S3引腳為0時，輸出等于P1；當S2引腳為1，S1、S3引腳為0時，輸出等于P2；當S3引腳為1，S1、S2引腳為0時，輸出等于P3；當S1、S2、S3引腳均為0時，輸出等于P0。（2）II型選擇器功能：當Z引腳為1時，輸出等于X1；當Z引腳為0時，輸出等于X2。（3）高限塊功能：當第一個引腳的輸入值大于第二個引腳的設定值時，該功能塊輸出為1。（4）操作器：操作器可在DCS或PLC人機界面中進行操作，可以設置為自動或手動模式，當設置為自動模式時，操作器的輸出為前面功能塊的輸出；當設置為手動模式時，操作器的輸出為操作人員手動置入的數據。（5）邏輯功能：調節器的輸入值為“左側水冷風室壓力目標值”與“左側水冷風室壓力實測值”的偏差，采用變比例系數、變積分時間、固定微分時間、固定微分系數的調節方式，可變比例系數和可變積分時間通過選擇器獲得。總操作器的輸入信號為調節器的輸出。當“1號冷渣器出渣溫度”超過高限或“1號冷渣器出水溫度”超過高限時，1號冷渣器操作器的輸入為超溫前總操作器輸出值的1/2，否則1號冷渣器操作器的輸入為總操作器的輸出。當“3號冷渣器出渣溫度”超過高限或“3號冷渣器出水溫度”超過高限時，3號冷渣器操作器的輸入為超溫前總操作器輸出值的1/2，否則3號冷渣器操作器的輸入為總操作器的輸出。當“5號冷渣器出渣溫度”超過高限或“5號冷渣器出水溫度”超過高限時，5號冷渣器操作器的輸入為超溫前總操作器輸出值的1/2，否則5號冷渣器操作器的輸入為總操作器的輸出。根據此模型在郭家灣電廠2臺機組進行組態和調試，調試過程中最終確定的調節器參數為：左側（右側）冷渣器有1臺在自動狀態時，比例放大系數Kp=0.8；積分時間Ti=40；微分時間Td=50；微分系數Kd=0.05。左側（右側）冷渣器有2臺在自動狀態時，比例放大系數Kp=0.7；積分時間Ti=55；微分時間Td=50；微分系數Kd=0.05。左側（右側）冷渣器有3臺在自動狀態時，比例放大系數Kp=0.6；積分時間Ti=70；微分時間Td=50；微分系數Kd=0.05。控制模型的特點：①采用水冷風室壓力作為被調量，避免連續放渣或定期排渣對風室壓力造成的波動，同時起到穩定循環流化床鍋爐床壓的作用。②根據鍋爐兩側對應的冷渣器運行數量采用變積分和變比例控制方案，使自動控制更加精確快速。③使用總調節器分別控制3臺分操作器的控制方式，使系統控制更加集中。④在控制系統中加入出渣溫度和出水溫度超限自動減速功能，將保護功能也融入自動控制系統。邏輯模型應用后，提高了兩側水冷風室壓力的穩定性，減少了運行人員的勞動強度，各種工況下，水冷風室壓力能夠穩定在9.5~11.5kPa，當出水溫度和出渣溫度超限時，也能夠立即對冷渣器自動減速保障系統安全。

3結論

自動控制模型將水冷風室壓力作為被調量，采集各臺冷渣器的自動狀態，經過變積分、變比例調節來適應除渣系統的運行工況，同時設計了冷渣器出渣溫度和出水溫度越限自調整功能，實現自動控制的同時滿足了安全需要。經過在郭家灣電廠的使用，證明此控制模型可以有效實現雙床循環流化床鍋爐除渣系統的自動調節，能夠避免手動控制存在的兩側風室壓力調節不準確、冷渣器出渣溫度超限、冷渣器出水溫度超限、勞動強度大、費電、安全穩定性差等缺點。

參考文獻：

［1］佟春海.郭家灣電廠SNCR脫硝自動控制系統優化［J］.神華科技，2018，16（2）：57-58，73.

［2］佟春海，折建剛.循環流化床鍋爐爐內脫硫自動控制系統優化［J］.電力安全技術，2021，23（5）：51-54.

作者：佟春海 佟潤東 單位：神華神東電力有限責任公司郭家灣電廠