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循环流化床锅炉DCS系统 October2007 机组类型 循环流化床锅炉 循环流化床锅炉示意图 循环流化床锅炉DCS系统组成 系统组成数据采集系统 DAS 模拟量调节系统 MCS 顺序控制系统 SCS 炉膛安全监控系统 FSSS CFB锅炉DCS系统 数据采集DAS 数据采集DAS功能显示操作显示标准画面显示其它显示记录及打印定期记录运行人员操作记录事件顺序记录 SOE 事故追忆记录操作员记录设备运行记录报警记录历史数据的存储和检索 HSR 性能计算 模拟量控制系统 MCS 组成 主汽压调节床温调节给煤量调节总风量调节石灰石量调节一次风量调节二次风量调节二次风压调节高压风压力调节 主汽温调节汽包水位调节燃油母管压力调节启动燃烧器风量调节启动燃烧器燃油压力 流量调节床枪燃油压力 流量调节炉膛压力调节料床差压调节底灰压力 温度调节 采用流化床冷灰器 CFB燃烧控制系统 组成床温控制燃料控制送引风控制石灰石流量控制床压控制等难点燃烧自控部分 目的 同时要维持床温保持在合理范围内 又要满足热负荷需要 稳定压力 维持合理风煤比 追求最高的燃烧效率 同时料层厚度要保持合适值等要求 CFB燃烧控制系统控制方案 自寻优经济燃烧控制方法 常规含氧量调节法 控制目标由含氧量定值调节换为直接以热效率最高为控制目标特点 a 氧量仪正常时 能自动跟踪其最佳值b 氧量仪损坏后 在线计算锅炉正平衡直接寻找最佳的燃烧工况c 煤种等因素变化后 自动重新寻找新的最佳风煤比或含氧设定值d 只关心相对热效率高低 所以对煤量 风量测量 氧量测量不要求绝对准确 实际仍能达到最高的运行热效率 CFB床温控制 CFB床温控制目标 850 920 过高 容易结焦过低 影响燃烧效果甚至导致熄火影响床温的因素 煤种变化或燃用煤矸石和好煤时混合不均匀 波动给煤量控制不均匀 波动煤粒直径控制不严或排渣不及时 降低料床 密相区 高度 特别是间歇放渣 波动负荷增加时加大给煤量加风不够导致燃烧不良 降低负荷变化风煤配比不当 CFB床温控制 CFB总风量控制 总风量控制系统的主要作用是使锅炉总风量和负荷指令以及与负荷相匹配的燃料量相平衡 通过一次风 二次风和氧量的实际测量 结合锅炉设计对风量及配比的要求来产生控制一次风量 二次风量的信号 风量设定取负荷指令与燃料量两者之中的大者 以保证升负荷时先增风 后增燃料 降负荷时先减燃料以防止燃料富余 CFB总风量控制 总风量指令 主蒸汽调节系统中发出的风量指令 总风量中主要为一二次风 同时 一二次风直接影响锅炉的运行及燃烧工况 控制策略 总风量调节系统通过改变一二次风量的指令来保证锅炉所需配风锅炉主控系统得到的总风量指令与燃料量测定值进行交叉限制后作为总风量调节系统的给定值 以保证负荷增加时先加风后加燃料 负荷减少时先减燃料后减风的要求 从而保证一定量的过剩空气系数和床温总风量调节系统的给定值在PID中与总风量测量值进行计算处理后 送往一二次风调节系统 CFB总风量控制 CFB一次风控制 一次风的作用流化状态的建立流化质量的好坏床料在密相区的流态燃烧床温的高低床压的高低一次风的控制影响因素 燃料量和床温等因素控制对象 一次风门挡板通过控制一次风门挡板来控制一次风量 根据总风量信号和床温的修正 减去点火增压风量 产生一次风量给定 其与测量值之差经过PID运算后 控制相应调节挡板的动作 一次风量必须保证炉膛内物料能够沸腾循环 同时如果床温超限则适当加大一次风量给定控制回路 总一次风量控制及入喷嘴一次风量控制两个回路一次风量控制分总一次风量控制及入喷嘴一次风量控制两个回路 总一次风量调节器根据风量主控指令维持进入锅炉的总一次风量 一次风喷嘴的一次风实际测量值与功能发生器的输出量之和为总一次风量的整定值 该加法器还收到床温修整回路信号 以调节所需的一次风量 控制床温 该整定值与总一次风量比较后经PI调节器确定一次风机进口叶片位置 入喷嘴的一次风量控制系统中 风量主控信号通过功能发生器后进入加法器 该加法器还接收床温修正回路的信号作为喷嘴一次风量的指令 该指令送至入喷嘴一次风量PI调节器整定入喷嘴一次风量挡板的位置 CFB一次风控制 CFB二次风控制 二次风的作用确保从密相区溢出的可燃物在稀相区 悬浮段 得到进一步的富氧燃烧 使燃料在炉膛内充分燃烧 降低炉膛上下温差二次风控制目标确保烟气含氧量在3 5 范围内加强稀相区气固两相流的扰动 强化燃烧增强炉内温度场 增加发热量提高燃烧效率二次风的控制策略用稀相区温差来作为调整输入信号 单独设置一个回路来调整二次风区部分二次风喷嘴 以达到二次风均匀分配的目的 CFB二次风控制 CFB炉膛压力控制 控制对象根据炉膛压力信号来动态协调二次风机入口风门和引风门的开度即可确保炉膛压力满足在设定的范围内炉膛压力的动态特性变化幅度大而且变化频率快 炉膛压力设定值为 20Pa 实际运行中的变化范围是 50 250Pa 控制策略对炉膛压力作大幅度的阻尼才能很好的控制炉膛负压并使执行机构不至于频繁的动作 为避免炉膛压力信号波动频繁引起引风机入口挡板位置频繁动作 调节器内设置死区来改善调节性能 引风机跳闸强制引风机入口挡板位置全开 CFB炉膛压力控制的控制框图 应注意的事项 锅炉压力调节通过调节给煤量来控制主蒸汽压力 此调节系统要注意以下问题 与送风实现交叉限幅 即升负荷先给风后给煤 减负荷先减煤后减风构造主汽压力方案时需将床温的影响纳入主要控制方案中 保证床温在要求允许的范围内时才可以依据负荷指令来调节给煤量否则应依据床温指令来调节风量或给煤量煤量对负荷的影响滞后较大 在负荷调节时引入蒸汽流量信号作为前馈信号大型流化床锅炉 采用分床压火技术即部分分床对称的停煤 停风 压火 其他床仍然保持原来的工况自学习床温控制器能自动总结学习风量 煤量 负荷变化等对床温影响的方向性 灵敏性 并将床温控制在理想值附近 CFB石灰石流量控制 控制策略设定最佳钙硫比根据进入CFB锅炉的给煤量来按比例控制石灰石输送机的转速使用烟气连续排放在线检测仪监视烟气排放的含硫量作为反馈信号同石灰石输送形成闭环的PID控制控制框图 CFB床压控制 影响因素负荷高低一次风量大小煤种变化床温床渣数量和颗粒直径大小 负荷稳定时该因素影响最大 控制措施床压 排渣控制回路目的 控制燃烧室内床料的总量 燃烧室内床料的总量直接正比于床压 无论是床压还是床料存量都对床温和传热率有接的影响 另外 它还影响到SO2脱除率 CFB排渣控制 测量冷渣器内的渣温 通过控制冷渣器的三根送风管的风量 使得排渣温度被控制在要求值以下 保证冷渣器后端除渣系统的正常运行 床压 排渣控制回路 L阀是控制循环流化床锅炉膛下部向冷渣器排渣的重要设备 在L阀上布置若干个空气喷嘴 正常运行时通入干冷空气来流化 运送灰渣 灰渣在L阀中的传输可以是连续的 也可以是断续的 L阀在运行过程其空气量是可以控制的 通过改变空气流量来调节灰渣的排出量 锅炉排渣量的大小视床压而定 流化风受安装在总管上的一个电动流化风调节阀控制 电动调节阀接受床压调节器的输出信号 根据床压情况进行开度调节 CFB点火控制 床下动态点火技术一次风室左右两侧各设置一台轻油点火装置 点火之前应当在布风板上均匀铺设一层直径0 8mm的床料或炉渣厚度为350 400mm在保证炉膛负压为50 100Pa的条件下 启动一次风机 由DCS控制风门开度使得床料逐步流化DCS按照预定的点火升温曲线投油燃烧超过450 时投煤燃烧点火逻辑点火条件具备 开引风机 开度30 35 半分钟后开启一次风机 开度30 35 保持炉膛吹扫5 7分钟 调整一次风主风门 一次风的一部分从旁路 点火风路 通过 以满足点火用氧的需要自动点火系统 按点火启动开关 进点火枪 开吹扫阀开 吹扫阀5分钟后开点火器 同时开油阀 持续10秒钟时间 如火焰检测器检测不到火焰 立即关闭油阀打开吹扫阀 延续5分钟时间 关吹扫阀 重新进入自动点火系统 如果火焰检测器检测到火焰 点火器发火结束自动退点火枪 至锅炉炉膛温度达到850度以上 炉膛内燃烧工况稳定 点火结束 关油阀 进点火枪 开吹扫阀同时开点火器 延时5分钟 关吹扫阀 发火结束 自动退点火枪 CFB给水控制 给水量通过主给水调节阀和低负荷给水调节阀控制 不能同投 三冲量给水调节 此系统的水位调节品质比较好 蒸汽流量和给水流量的差值送入三冲量调节器的前馈输入端 构成具有比例调节作用的副调节回路 副调节回路能快速消除给水内扰 并且给水流量能快速跟锅炉负荷 蒸汽流量 同步变化 使汽包水位基本不变 主调节回路采用比例 积分调节 当汽包水位偏离其设定值时改变给水流量 使汽包水位回到其设定值 CFB给水控制 单冲量给水调节功能锅炉负荷 蒸汽流量 小于30 或给水流量信号故障时 由于蒸汽流量和给水流量不能正确测量 给水调节只能采用单冲量调节系统 单冲量给水调节通过给水调节阀直接调节汽包水位 它的调节品质较差 水位调节系统采用比例 积分调节 当汽包水位偏离其设定值时改变给水调节阀开度 使汽包水位回到其设定值 汽包水位的汽包压力补偿功能系统设计了汽包水位的汽包压力补偿功能 使汽包水位在不同的工况下都有较准确的显示给水调节系统的方式任一只阀门自动时 水位进行自动调节 出现 蒸汽流量 30 蒸汽流量信号故障 给水流量信号故障 时系统处于单冲量调节方式 否则为三冲量调节方式三冲量串级调节方式时 三冲量串级调节器处于调节状态 单冲量调节器跟踪投入自动的阀位反馈单冲量调节方式时 单冲量调节器处于调节状态 三冲量串级调节器跟踪投入自动的阀位反馈二只阀门都手动时 单 三冲量调节器输出跟踪主调节阀反馈 处于手动方式的给水调节阀可以进行手动操作出现 汽包水位信号故障 汽包水位与其设定值偏过大 时二只给水调节阀都联锁切到手动出现 主给水调节阀阀位信号故障 主给水调节阀阀位与其指令偏差过大 低负荷给水调节阀自动方式 时主给水调节阀联锁切到手动出现 低负荷给水调节阀阀位信号故障 低负荷给水调节阀阀位与其指令偏差过大 主给水调节阀自动方式 时低负荷给水调节阀联锁切到手动 CFB给水控制 CFB汽温控制 整个汽温控制分两段一级喷水减温对象 控制离开一级过热器的过热汽温策略 基于串级调节 主调节器响应二级过热器出口和设定值之间的温差将一级过热器出口温度作为前馈信号引进控制回路 以加快响应速度 副调节器响应由主调节器修改的前减温水流量和前减温水流量之间的差 使离开二级过热器的蒸汽温度控制到设计值二级喷水减温对象 控制离开二级过热器的蒸汽温度策略 基于串级调节 主调节器响应三级过热器出口和手动调节设定值之间的温差 将二级过热器出口温度作为前馈信号引进控制回路 以加快响应速度 副调节器响应主调节器修改的前减温水流量和前减温水流量之间的差 最终的离开锅炉的主蒸汽温度控制到额定值 CFB汽温控制框图 CFB暖风器温度控制 控制对象控制空气预热器冷端温度 保证这一温度高于烟气中硫酸的露点 从而防止空气预热器冷端金属腐蚀控制策略风进入空气预热器前 调整进入暖风器的蒸汽 或电阻 烟气 量以保证进入空气预热器的风温要足够高 使其与空气预热器出口烟气温度平均值高于硫酸露点 这个温度称为冷端温度 冷端温度的设定值要根据燃料中的含硫量而定 CFB启燃器油量控制 两种方法 油压 油量调节启动燃烧器时 必须采用油压调节方式当燃烧器油量达到一定值时 油压调节方式切换为油量调节方式控制策略在燃油器油量调节系统中 油压 油量给定值由运行人员设定 该设定值与燃烧风量进行交叉限制后送入PID中 与油压 油量测量值进行运算 运算结果调节燃烧器的进油调节阀 使燃烧器的油流量满足运行要求 CFB启燃器风量控制 策略燃烧器油流量测量值经处理后作为燃烧器风量调节系统的设定值 该值与燃烧器风量测量值在PID中进行运算 运算结果控制燃烧器风调节挡板开度 从而使燃烧器风量满足运行要求 CFB锅炉负荷控制回路 CFB锅炉顺序控制 SCS CFB顺序控制SCS的组成锅炉烟风系统 空气通路 的建立各风机子组锅炉燃烧系统给煤机子组细煤仓振打器石灰石给料系统冷渣器系统汽水系统疏水放汽系统给水和减温水系统锅炉排污系统 CFB启动过程SCS CFB锅炉炉膛安全监视系统 FSSS FSSS的功能 控制锅炉升温速度点火启动油燃烧器管理锅炉主燃料切除 MFT 锅炉吹扫 FSSS 启燃器顺序控制联锁图 启动器空气流量大于最小值 启燃器点火允许 主油关断阀打开同时无MFT发生 无启燃器故障信号存在包括 启燃器火焰丧失 启燃器油枪插入失败 启燃器燃油流量调节阀故障 启燃器燃油关断阀打开失败 启燃器油压大于最小值 启燃器无吹扫要求 AND 高能点火器插入并带电激励 启燃器油枪插入 雾化蒸汽阀打开 燃油关断阀打开 允许15秒点火试验以检测点火器火焰 火焰检测结束后 点火顺控继续 FSSS MFT逻辑图 炉膛压力高 手动MFT 仪用空气压力低 OR 激励MFT继电器 所有给煤机跳闸 所有启燃器跳闸 给石灰石机跳闸 复位MFT继电器 来自吹扫逻辑 旋风分离器入口或出口温度大于1000度 一次风机二次风机或引风机跳闸 汽包水位过高或汽包水位过低 一次风流量小于最小值 空气 燃料比低于最小值一定时间 FSSS或DCS系统故障 空气主控由自动切为手动 循环流化床锅炉结焦 结焦的直接原因 床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度低温结焦 当床层整体温度低于灰渣变形温度 由于局部超温而引起的结焦常在启动和压火时的床层中出现 也可能出现在高温旋风分离器的灰斗内 以及外置换热器和返料机构内解决方案 保证床料良好的流化状态和正常移动状态 使温度均匀 防止局部超温高温结焦床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象 当床料中含碳量过高 如不及时调整风量或返料量来控制床温 床温将急剧上升 超过灰熔点 便会产生高温结焦渐进性结焦 产生渐进性结焦的主要原因是布风系统设计和安装质量不好 给煤颗粒度超出设计值 运行参数控制不当 风帽错装或堵塞等等 主汽压力设定值 循环流化床锅炉结焦的预防措施 保证良好的流化工况 防止床料沉积点火过程中严格控制进煤量变负荷运行严格控制床温压火时正确操作认真调整一二次风锅炉启动期间 返料装置应充满灰安装炉膛差压装置和返料增压风机改变燃煤的焦结特性启运前准备充分 感谢 THANKYOU