循环流化床锅炉的DCS控制 .doc

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1、《石油化工自动化》刊登论文循环流化床锅炉的DCS控制DCSControlofCirculatingFluidizdeBedCombustionBoiler浙江省天正设计工程有限公司（浙江省石油化工设计院）杨学熊（杭州）●本文发表刊登在《石油化工自动化》2006年NO4，中国化工自控设计中心站出版。循环流化床锅炉的DCS控制DCSControlofCirculatingFluidizdeBedCombustionBoiler杨学熊（杭州）浙江省天正设计工程有限公司（浙江省石油化工设计院）热电分院［摘要

2、］以130t/hCFB循环流化床锅炉DCS自控设计实例，从CFB锅炉燃烧基理从发，探讨CFB锅炉对控制的要求，并就负荷控制指令，调节系统的实施，设计了相应的调节系统。［关键词］CFB锅炉，燃烧，密相层，DCS控制，负荷控制指令，调节图CFB循环流化床锅炉这种高效、低污染、循环流化床形式的锅炉，近期得到较大地发展，这是由于CFB锅炉燃烧效率高，燃料品种广，可以用高灰份、高含硫、低挥发性的劣质燃料，如褐煤、煤矸石、石油沥青焦、甚至木屑和工业可燃废物等，燃料适应性强。加石灰石脱硫，效率高且经济低成本。烟气

3、中CO,SOx,NOx污染排放量低，利于环保。CFB锅炉有利于能源的节约和高效利用，营造经济，清洁的能源环境。但是由于燃料杂，CFB炉流化循环燃烧系统，有旋风风离器及返料系统，这些特殊的情况给自动控制带来了众多的难题。本文就CFB锅炉对控制的要求，DCS在燃烧系统实施的智能化功能作一些探讨。1.CFB锅炉流程概述130t/h次高压锅炉为国内较为流行的CFB锅炉。锅炉由一个膜式水冷壁炉膛；两个蜗壳汽冷式旋风分离器和尾部竖井烟道及风机、播煤、给水、点火辅助系统组成。在尾部竖井烟道依次布置，高低温过热器，

4、省煤器，空气预热器。在高低温过热器之间布置有一级或二级喷水减温器，以控制过热器出口过热蒸汽温度。炉膛流化燃烧产生的高温烟气夹带着物料粒，在炉膛向上流动经炉膛上部后水冷壁的两侧的出口切向进入蜗壳汽冷旋风分离器，粗物料分离下落到回料器，返回到布风板之上的炉膛密相层，形成流化返料循环燃烧。主烟气流从分离器旋出，经包墙进入尾部竖井烟道，传热给高低温过热器，省煤器，空气预热器，经除尘及引风机由烟道烟囱逸出。循环流化动力由一，二次凤机及引风供给，一次热风进入炉膛底部风室，钻出风帽加热床料并使之流化。热风使物料（

5、燃料、石灰石、返料灰）向上流化燃烧形成循环，同时脱硫。二次热风直接进入炉膛中上部的二次风区，作补给燃烧，炉床保持在850～920℃均匀合适温度，该温度能降低NOx生成量。石灰石经燃烧形成氧化钙，氧化钙与煤中硫形成的SO2反应生成硫酸钙石膏（CaO+SO2CaSO4），此即为石灰脱硫反应。利用回料器的物料差，返料在高压罗杆凤机作用，返回密相层形成循环。2.CFB锅炉对控制的控制2.1燃料负荷对控制的要求锅炉要求稳定的蒸汽压力，当需求改变，由蒸汽母管压力对各炉作出不同的指令要求，如2＃3＃炉满负荷，1＃

6、作为调负荷用。锅炉蒸汽压力（取压在炉出口过热蒸汽联箱）应作为负荷调节的标示。调负荷手段是调给煤量和风量，并实行交叉燃烧控制，即：提负荷先加风量，再加煤量；降负荷先减煤量，再减风量。CFB炉调节性能较好，降负荷可以到额定额的25％，适应调峰的要求。煤量与煤种、煤粒直径（一般6-8mm）、湿度、灰份有关，所以DCS应该有对煤量的综合指标并进行适当的修正，作为煤量的要求额定值，这是燃料负荷控制的要求。2.2一次风，二次风，返料风对控制的要求●一次风是维持流化状态，进行燃烧的基本风量，一次风用于作密相层的欠

7、氧燃烧。燃料在密相层呈流态化燃烧，燃料大部分热量在密相层释放。一次风约占总风量的60%。播煤风，点火风都属一次风范畴。稳定燃烧时一次风量基本不变，调节任务大部分由二次风量来承担。一次风在运行过程种有一个最低风量的要求，这个最低风量值的设定必需满足良好流化的最低风量要求。这个值在冷态调试时确定，并在DCS系统内设定（下限值），这个一次风量的最低限值要注意与炉最低负荷约为25％的限值相匹配。●二次风温更高一些，二次风是满足稀相层燃烧用空气，在密相层未燃尽的燃料进入稀相层，呈悬浮状态进一步燃烧。稀相层悬浮

8、燃烧是在富氧状态下进行。二次风的目的在于稀相层的充分燃烧，目的在于补充调正运行总风量的要求，即小负荷变动，由二次风量改变来承担，大的负荷陡然变化如压火待炉，这就要牵涉到一次风量的改变，以适应总的风、煤比的匹配要求。二次风中有一个过量空气问题。在稀相悬浮层为了维持良好的燃烧，应控制炉膛空气适度过量。即风/煤比中风量适当过量，这个过量值是以尾部烟道出口的氧量来测量控制，大致氧量值为3.1％（以湿烟气为基准的容积比）●返料风量：返料由旋风分离的床脚下溜至返料器（J型阀有时为