一、35t/h循環流化床鍋爐工藝流程

本工藝流程的主要設備如下：

101循環流化床鍋爐、102一次風機、103二次風機、104引風機、105螺旋給煤機、114電除塵器、115一次風機進口消聲器、116二次風機進口消聲器、117密封式煤斗閘門

二、35t/h 循環流化床鍋爐的自動控制系統

35t/h CFB鍋爐的自動控制系統主要包括以下幾個控制子系統：

1. 燃燒自動控制子系統

2. 爐膛負壓控制子系統

3. 汽包水位控制子系統

4. 主汽溫度控制子系統

5. 汽水協調控制子系統

6. 料層差壓控制子系統

7. 鍋爐安全聯鎖保護子系統

下面將針對以上幾個控制子系統進一步的描述：

1、燃燒自動控制

燃燒控制的目標首先是保證鍋爐安全燃燒且主汽壓力應穩定在設定值，其次是經濟燃燒（體現為空氣過剩系數恰當），對循環流化床來說安全燃燒尤為重要。安全燃燒的一個主要指標是爐膛溫度分布，特別是料床溫度應穩定在900～1000℃，防止床溫過高結焦或床溫過低熄火事故。CFB鍋爐燃燒控制手段通常是給煤、一次風、二次風及二次返料。一般35t/h CFB鍋爐采用高溫返料方式，二次返料量對爐膛溫度影響不大，故不作為控制手段。控制方案采用基于人工操作經驗的專家智能控制系統，較好地解決了燃燒過程的強耦合、大滯后、時變性等難題。

a、專家智能控制方案的思想

料床溫度的平衡是通過給煤量和一次風的調節來實現的。對同一臺鍋爐來說，一定的負荷在一定的壓力下，要穩定料床溫度必須要有相應的給煤量對應，且這個給煤量相對較穩定。當然這時一次風量又必須和給煤量相匹配。據此我們可以根據負荷及主汽壓力來設定給煤量——粗調，再由料床溫度來細調給煤量；根據給煤量來設定一次風量——粗調，再由料床溫度來細調一次風。二次風主要用于保證燃料充分燃燒，在鍋爐平穩燃燒的基礎上，二次風單獨作為一個調節量去糾正煙氣氧含量，用單回路即可較好地達到經濟燃燒的目標。

整個方案主要由兩部分組成：一是狀態推理的產生；二是現場規則庫（專家知識）的建立。狀態推理是核心，規則庫的建立是重點，專家知識的合理性直接影響控制的效果。

b、狀態推理

負荷、主汽壓力模糊化為3個量：高（H）、平穩（M）、低（L）。主汽壓力模糊化為3個量：高（H）、平穩（M）、低（L）。料床溫度、爐膛出口溫度模糊化為5個量：超高（HH）、高（H）、中（M）、低（L）、超低（LL）。其中高、中、低為正常控制狀態，超高、超低為緊急事故狀態。爐膛出口溫度模糊化為3個量：高（H）、中（M）、低（L）。求取料床溫度變化率并模糊化為5個量：快升（FR） 、慢升（SR）、平穩（ST）、慢降（SD）、快降（FD）。其中快升、快降為緊急事故狀態，其余為正常控制狀態。所有設定均可以在DCS組態上實時在線修改。

c、控制規則庫的建立

規則庫設計如下圖所示。

針對CFB燃燒控制特點，把控制規則庫的規則分為兩類：

(1)故障判斷及事件處理規則

主要應付工藝設計不佳帶來的堵煤、堵灰及意外工況可能帶來的熄火和結焦，規則處理一般為計算機控制加報警，以引起操作人員的足夠重視。

(2)正常狀態控制規則

正常控制狀態下，按照料床溫度（高、中、低），爐膛出口溫度（高、中、低），床溫變化率（快升、慢升、平穩、慢降、快降），組成15x15控制規則表，表格中每項代表燃燒過程的一個狀態。例如：狀態112表示料床溫度中、爐膛出口溫度中、床溫變化率平穩、出口溫度變化率平穩。每個狀態給出一個控制輸出值，包括給煤，一次風、二次風。所有規則的表達方式均采用產生式規則，即每個規則都是一獨立知識塊，從而易于建立和修改；且每個規則的形式一致并與專家表述的方法相同，從而易于表達與理解。所有規則都以規則表形式存放，規則表內的參數可以在DCS流程圖上實時在線修改。

d、規則庫知識的獲取

所有規則來自3個方面：CFB燃燒過程運行理論；運行工程師與熟練操作人員的操作經驗；工業現場實際經驗摸索（一般至少需要2～3個月現場蹲點）。另在運行過程中需不斷完善規則。

2、爐膛負壓控制

合適的爐膛負壓是鍋爐安全燃燒的保證，爐膛負壓的控制是鍋爐燃燒控制的一部分，但其具有相對的獨立性，可以從燃燒控制中分散出來作為一個回路來實現。爐膛負壓控制是一個快過程，只要PID參數整定合適，一般單回路即可以達到目的。其控制的品質受鼓風量的影響較大，而現場沒有風量測量裝置，間接取鼓風擋板開度作為前饋量，這樣存在一定的非線性，但負壓無須控制在某一定值，而只需在一定范圍內，故問題也不大。

考慮到引風電動機的抗沖擊性，負壓控制也引入一調節死區，在該負壓范圍內保持上次的輸出。一般這個范圍為控制目標的±2Pa。

3、汽包水位控制

經典三沖量串級前饋控制在各種鍋爐汽包水位的自動調節中已得到廣泛應用。但我們在現場鍋爐水位的投運中發現三沖量方案不能很好地克服以下兩種情況引起的鍋爐水位變動。

(1)鍋爐負荷的大擾動。這種情況下鍋爐出力會在2～3min內突增或突減5～6t/h，帶來很嚴重的虛假水位現象。三沖量控制不能使給水控制閥正確、及時地快速跟進負荷的變化。

(2)鍋爐汽包的不定期人工排污。這時候往往造成控制系統失效，現場需司爐工不停地進行手/自動切換，這也影響了汽包水位的投運效果。

上述兩點在以供汽為主的鍋爐上是普遍存在的。在現場投運的過程中我們引入負荷變化率（ff）和汽包水位變化率（fw）兩個變量，正常水位調節時ff和fw均在某一限值之內，當出現上述異常時，其值會超過這兩個變量的閾值，這時我們改用一定的調節規則強行上拉或下拉水位控制閥，以保證汽包水位在安全范圍之內。待水位恢復平穩之后，再切入三沖量方案。

我們稱該方案為三沖量+規則調水方案，經現場投運驗證，控制效是較好。

此外，鍋爐汽包水位的實際投運中應注意兩點：

(1)閥位的保持。在水位控制目標的±3mm以內，應保持閥位不動，不致于因閥位的動作頻繁而影響給水控制閥的使用壽命。

(2)閥位輸出補償。現場給水控制閥在高開度時線性不好，做一閥位輸出補償，由軟件實現。

4、主汽溫度控制

主汽溫度控制我們仍采用串級前饋方案，一般希望用減溫器出口溫度作為前饋以彌補主蒸汽溫度的大滯后，但工藝上安裝有困難，所以考慮用爐膛出口溫度作為前饋。現場使用的效果還可以。

5、汽水協調控制

由于工藝管道的原因，汽包水位控制和主汽溫度控制是互相制約的。小鍋爐為了節省投資，通常減溫水和汽包給水共用一根管道。

工藝上的這種設計造成了汽包水位和主汽溫度調節時互相搶水，二次給水自動控制閥就充當起協調的任務。根據水量平衡原則，二次給水閥的動作由如下公式決定：

Y=1-KX

Y----二次給水閥的閥位

X----減溫水閥的閥位

K----二次給水閥流通能力/減溫水閥能力

當兩閥型號、管徑一致時，則有：

k=1

y=1-x

這實質是一個比值分程調節系統。

6、料層差壓控制

如果鍋爐采取間隙排渣工藝，方案采用計算機報警提示的人工放渣手段。

負荷分為高、平穩、中、低4段，不同的負荷段有不同的高、低報警值。這根據工藝條件及操作經驗取得，可以在流程圖上進行修改。

另一方面，如果鍋爐采用連續排渣，我們就使用鍋爐的料層差壓來控制出渣器的轉速，這樣來控制排渣量。

7、鍋爐安全聯鎖保護

鍋爐安全聯鎖保護主要考慮兩個因素：

(1)汽包水位的安全保護

鍋爐汽包水位低于極限值時極易導致干鍋，應停一次風機、二次風機、引風機、給煤機。

(2)一次風機、二次風機、引風機、給煤機的聯鎖保護。

啟動順序為：引風機→一次風機→二次風機→給煤機。

停順序為：給煤機→二次風機→一次風機→引風機。

如果一次風機、二次風機、引風機、給煤機中的任何一臺出現跳閘，均應聯鎖停止相應的電機。

三、35t/h 循環流化床鍋爐的測量點數：

35t/h 循環流化床鍋爐的大概點數如下：

類 型
設計需求
實際配置
備 注

AI
4-20mA
67
71

熱電阻
15
23

熱電偶
21
32

AO
4-20mA
10
12

DI

56
64

DO

24
28