循环流化床锅炉除渣自动控制系统探讨

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摘要：双床循环流化床锅炉具有独特的炉膛结构，其除渣自动控制系统目前没有可参考的模型，结合神华神东电力有限责任公司郭家湾电厂（以下简称“郭家湾电厂”）双床循环流化床锅炉炉内除渣自动控制系统的设计与调试，提出了此类循环流化床锅炉除渣自动控制系统的模型并进行分析，此模型可以有效实现双床循环流化床锅炉除渣系统的自动调节，能够避免手动控制存在的调节不准确、劳动强度大、费电、安全稳定性差等缺点。

关键词：发电厂；循环流化床；除渣；风室；自动控制

郭家湾电厂建设规模为2×300MW发电机组，锅炉为国产首台1065t/h亚临界双床循环流化床锅炉，每台锅炉配备6台冷渣器、3台链斗输送机、3台斗提机用于除去煤燃烧后产生的灰渣，由于双床循环流化床锅炉结构的特殊性，其除渣自动控制没有可参照的模型，投产后除渣系统一直由运行人员手动控制，根据该情况，电厂技术人员设计了除渣自动控制系统模型并进行逻辑修改和调试。

1双床循环流化床锅炉除渣系统

循环流化床锅炉是1种通过燃料燃烧将水加热后产生蒸汽的设备，双床循环流化床锅炉具有2个布风板（床），此类锅炉通常用于发电厂。双床循环流化床锅炉配备除渣系统，用于将炉膛内燃料燃烧产生的灰渣放出冷却后输送至渣仓。炉膛内燃料燃烧产生的灰渣堆积在床上，床上的灰渣通过放渣管流出到冷渣器，在冷渣器内冷却后排出，经链斗机和斗提机输送至渣仓，工艺系统如图1所示。双床循环流化床锅炉除渣系统配备6台变频式冷渣器。运行过程中，通过调节变频冷渣器的转速增加或减少放渣量来调整水冷风室压力在允许范围内，同时还要避免冷渣器出渣温度和冷渣器出水温度超限。双床循环流化床锅炉除渣系统运行时，依靠运行人员手动调节冷渣器转速来控制水冷风室压力，手动调节存在调节不准确、劳动强度大、费电、安全稳定性差等缺点。

2双床循环流化床锅炉除渣自动控制系统

根据双床循环流化床锅炉的特点，设计了一种双床循环流化床锅炉除渣自动控制系统模型，在使用过程中取得了较好的效果。以左侧冷渣系统为例，对模型进行说明（右侧冷渣系统控制模型与左侧类同），如图2所示。（1）I型选择器功能：当S1引脚为1，S2、S3引脚为0时，输出等于P1；当S2引脚为1，S1、S3引脚为0时，输出等于P2；当S3引脚为1，S1、S2引脚为0时，输出等于P3；当S1、S2、S3引脚均为0时，输出等于P0。（2）II型选择器功能：当Z引脚为1时，输出等于X1；当Z引脚为0时，输出等于X2。（3）高限块功能：当第一个引脚的输入值大于第二个引脚的设定值时，该功能块输出为1。（4）操作器：操作器可在DCS或PLC人机界面中进行操作，可以设置为自动或手动模式，当设置为自动模式时，操作器的输出为前面功能块的输出；当设置为手动模式时，操作器的输出为操作人员手动置入的数据。（5）逻辑功能：调节器的输入值为“左侧水冷风室压力目标值”与“左侧水冷风室压力实测值”的偏差，采用变比例系数、变积分时间、固定微分时间、固定微分系数的调节方式，可变比例系数和可变积分时间通过选择器获得。总操作器的输入信号为调节器的输出。当“1号冷渣器出渣温度”超过高限或“1号冷渣器出水温度”超过高限时，1号冷渣器操作器的输入为超温前总操作器输出值的1/2，否则1号冷渣器操作器的输入为总操作器的输出。当“3号冷渣器出渣温度”超过高限或“3号冷渣器出水温度”超过高限时，3号冷渣器操作器的输入为超温前总操作器输出值的1/2，否则3号冷渣器操作器的输入为总操作器的输出。当“5号冷渣器出渣温度”超过高限或“5号冷渣器出水温度”超过高限时，5号冷渣器操作器的输入为超温前总操作器输出值的1/2，否则5号冷渣器操作器的输入为总操作器的输出。根据此模型在郭家湾电厂2台机组进行组态和调试，调试过程中最终确定的调节器参数为：左侧（右侧）冷渣器有1台在自动状态时，比例放大系数Kp=0.8；积分时间Ti=40；微分时间Td=50；微分系数Kd=0.05。左侧（右侧）冷渣器有2台在自动状态时，比例放大系数Kp=0.7；积分时间Ti=55；微分时间Td=50；微分系数Kd=0.05。左侧（右侧）冷渣器有3台在自动状态时，比例放大系数Kp=0.6；积分时间Ti=70；微分时间Td=50；微分系数Kd=0.05。控制模型的特点：①采用水冷风室压力作为被调量，避免连续放渣或定期排渣对风室压力造成的波动，同时起到稳定循环流化床锅炉床压的作用。②根据锅炉两侧对应的冷渣器运行数量采用变积分和变比例控制方案，使自动控制更加精确快速。③使用总调节器分别控制3台分操作器的控制方式，使系统控制更加集中。④在控制系统中加入出渣温度和出水温度超限自动减速功能，将保护功能也融入自动控制系统。逻辑模型应用后，提高了两侧水冷风室压力的稳定性，减少了运行人员的劳动强度，各种工况下，水冷风室压力能够稳定在9.5~11.5kPa，当出水温度和出渣温度超限时，也能够立即对冷渣器自动减速保障系统安全。

3结论

自动控制模型将水冷风室压力作为被调量，采集各台冷渣器的自动状态，经过变积分、变比例调节来适应除渣系统的运行工况，同时设计了冷渣器出渣温度和出水温度越限自调整功能，实现自动控制的同时满足了安全需要。经过在郭家湾电厂的使用，证明此控制模型可以有效实现双床循环流化床锅炉除渣系统的自动调节，能够避免手动控制存在的两侧风室压力调节不准确、冷渣器出渣温度超限、冷渣器出水温度超限、劳动强度大、费电、安全稳定性差等缺点。

参考文献：

［1］佟春海.郭家湾电厂SNCR脱硝自动控制系统优化［J］.神华科技，2018，16（2）：57-58，73.

［2］佟春海，折建刚.循环流化床锅炉炉内脱硫自动控制系统优化［J］.电力安全技术，2021，23（5）：51-54.

作者：佟春海 佟润东 单位：神华神东电力有限责任公司郭家湾电厂