论文部分内容阅读
摘要：流化床燃烧如今已经成为了现代锅炉燃烧的主要技术，它不但具有煤粉炉和层燃炉的优势，而且稳定性好高，能够适应不同的煤种。目前，国外很多的国家都将其作为了煤炭综合利用的主要方法，但是，因为它是一个非线性、大滞后、多变量紧密耦合的被控制对象，所以如果采用一般的控制方法，效果会很差，笔者针对它的热工控制技术进行了探讨和分析，具体如下。
关键词：流化床锅炉；热工控制技术；发展
流化床燃烧这项技术出现在上个世纪50年代，而且还处于不断的发展当中。它是一种介于层燃和悬浮燃烧之间的方式，大力的应用和发展流化床燃烧，能够改善环境性能，提高燃烧的效率。在未来，此技术还会得到更加广泛的应用。
一、流化床锅炉的热工控制技术研究
（一）CFBB被控制对象
在流化床锅炉的热工控制技术中，有一个CFBB控制系统。它的控制目标是使燃烧更加的安全，并且将主汽压力稳定在一个范围内。此外，它还能够将锅炉的水位稳定在一定的范围之内，设定主蒸汽的温度。在安全燃烧当中，有一个指标是炉膛温度的分布，其要求料床的温度必须控制在800℃——900摄氏度之间。如果温度过高，就会出现结焦问题，如果温度过低，就可能会使火熄灭掉。所以必须控制温度。
同时，CFBB是一个非线性、分布参数的被控对象。在对控制技术进行设计的时候，要考虑到内部的耦合问题。而且控制的方案还必须能够避免滞后带来的影响，设计的系统也不能出现振荡的现象。另外，要对各个回路的过程以及特点进行深入的分析。这样才能使设计更加的科学、合理。
（二）控制方案分析
采用模糊控制技术，可以对人的控制经验进行模仿，而且适用于一些非线性的被控制对象。正好，CFBB就具有这样的特点，非线性、大滞后，所以可以在CFBB中使用模糊控制。
此外，因为CFBB属于强耦合的对象，所以不仅仅要使用模糊控制的技术，还要采取措施进行解耦，这样才能够使控制系统的效果更好。如今，一些技术人员已经研究出了CFBB动态数学模型，在这个模型的基础上可以进行解耦控制。该模型属于非线性模型，不能够采用当代的控制技术来对解耦的控制器进行研究和设计。
（三）控制系统的结构
1.汽包水位控制回路
必须对汽包水位进行控制，这是因为给水量、耗气量以及燃料量能够对汽包水位产生影响。在设计汽包水位控制器的时候，要采用三冲量串级控制，而回路的控制则选择模糊控制器。
2.主蒸汽溫度控制回路
锅炉的主蒸汽温度会被影响，使其产生影响的原因有，减温水流量、烟气侧传热量、蒸汽流量等等。因为主蒸汽温度对象的延迟很大，所以控制器一般都是采用的串级。此外，它的两个回路也要采用模糊控制器。
3.引风控制回路
引风的控制一般都是为了使炉膛负压更加的稳定。因为负压回路的反应非常的快，所以要选择模糊控制器。
（四）放渣调节控制回路
因为CFBB在运行的过程中，需要保持相应的床层厚度，若是床层的厚度很小，那么就不利于组织燃烧以及脱硫的过程。相反，如果床层的厚度太大，那么就会造成风阻，使风机的耗能加大，同时提高成本。因为床层的厚度和床压具有相对应的关系，所以，如果将锅炉风室压力控制在一个范围之内，那么床层的厚度也会更加稳定，不会发生改变。通过对放渣阀的开关进行调节，可以随意的调整床层的温度。
在整个控制器当中，当炉内的渣层升高的时候，锅炉风室压力也会高于给定值，这时可以将放渣闸打开。当锅炉内的风室压力比给定值小的时候，就只能将放渣闸进行关闭。
（五）回料风控制回路
因为流化床的床体温度会被影响，为避免这一现象发生，就必须要采取措施维持循环倍率。而循环倍率则是由回料筏板挡板的开度所决定的。通过对旋风分离器底板压力进行检测，可以了解灰层的高度，并且对回料阀挡板进行控制。控制器仍然采用模糊控制器。
（六）主蒸汽压力控制回路
在流化床当中，对给煤的量进行改变，同时也会影响床体温度以及主蒸汽压力，而且也会引起耦合问题。但是，因为床体的温度可以在一定的范围内产生变化，所以，还可以采用改变给风量等方式进行控制。 而且对给煤量进行调节，主要控制的是主蒸汽压力。
首先，主蒸汽压力对象的纯延迟和惯性都非常的大，所以控制器也必须具有很好的控制能力。这样才能使控制过程更加的平稳和快速。其次，因为循环流化床很多都用的是劣质的煤，这种煤的煤质变化较大，性能很差，所以，还需要控制器具有一定的鲁棒性。
（七）床温调节控制回路
对于CFBB 而言，床体的最佳温度是在800℃——900摄氏度之间，在这个温度范围内，煤都不会结焦，火也不会熄灭。除此之外，石灰石脱硫剂能够促进脱硫，并且很少产生氮氧化物。对流化床的床体温度造成影响的有很多的因素，比如给煤量、石灰石供给量、风量、排渣量等等。如果CFBB 不带外置式换热器，那么可以对一次风以及二次风进行调整，从而保持床温。相反，如果CFBB带了外置式的换热器，那么则可以通过对返料的量进行调整，从而控制和保持床温。
二、发展
（一）国外发展概况
如今，国外已经有多个关于流化床的试验台，对传热、脱硫、数学模型等进行研究。而且这些试验台配有测试的装置、微处理机、计算中心等等，从而方便进行实验和研究。比如，美国的一家公司研制了1.83×1.83㎡沸腾床试验装置，在这个实验装置当中，新装有150个热电偶和压差测点，此外还有15个热流测控器，11台气体分析仪，对煤以及石灰等进行取样。同时，这样的装置还可以进行部件结构的改进。
国外的控制系统也发展的非常快，如今，国外广泛使用的是模糊控制。模糊控制最早出现于七十年代，英国人将模糊理论用于锅炉和蒸汽的控制，取得了比较好的效果。而美国和日本的流化床锅炉已经完全的实现了计算机控制。
（二）国内控制情况
我国的电站流化床锅炉经历了几个重要的发展阶段，第一个阶段是在上个世纪60年代，技术人员将传统的锅炉进行改造，变成了流化床锅炉。而且在那个时段，用于发电的有两个锅炉，一个来自四川，一个来自广东。第二个阶段是上个世纪80年代，上海一家发电厂和锅炉厂共同研发和设计了35r＼h流化床锅炉。第三个阶段是90年代至今，如果已经有很多的流化床锅炉产品了，除了35r＼h以外，还有65r＼h、135＼h等系列的产品。而且为了提高流化床锅炉的效率，我国也开始使用国外的计算机监控、控制技术，同时这也提高了流化床锅炉的推广价值，为企业带来了经济效益和社会效益。
三、总结与体会
要提高流化床锅炉的控制技术，就必须不断创新，不断改革，并且尝试新的控制方法，这样才能解决控制过程中出现的一些问题。随着科学技术的不断发展，流化床锅炉的控制技术也会逐渐的往自动化、智能化的方向发展。从而极大的提高效率。
参考文献：
[1] 戴和平.35t循环流化床锅炉热工控制系统的设计与运行[J].自动化与仪器仪表，2005（4）：10-12，15.
[2] 任毅 孙伟.我国流化床锅炉热工控制技术的发展与思考[J].煤矿机电，2004（1）：26-29.
[3] 吴树志 王晖 等.循环流化床锅炉床层温度控制现状与解决措施[J].热力发电，2003，32（3）：51-52，56.
[4] 吴剑恒.故障容错及自愈控制技术在循环流化床锅炉自动优化控制上的应用及其效果[C].//中国石油和化工勘察设计协会热工专委会、全国化工热工设计技术中心站2011年年会论文集.2011：322-330.
[5] 宋国良，吕清刚，孙运凯等.600MW超临界循环流化床锅炉机组合理启动及运行方式的研究[J].动力工程学报，2010，30（11）：809-814.
[6] 吴家标，刘兴高，闫正兵等.循环流化床锅炉效率相关参数的建模研究[C].//第23届过程控制会议论文集.2012：1-6.
关键词：流化床锅炉；热工控制技术；发展
流化床燃烧这项技术出现在上个世纪50年代，而且还处于不断的发展当中。它是一种介于层燃和悬浮燃烧之间的方式，大力的应用和发展流化床燃烧，能够改善环境性能，提高燃烧的效率。在未来，此技术还会得到更加广泛的应用。
一、流化床锅炉的热工控制技术研究
（一）CFBB被控制对象
在流化床锅炉的热工控制技术中，有一个CFBB控制系统。它的控制目标是使燃烧更加的安全，并且将主汽压力稳定在一个范围内。此外，它还能够将锅炉的水位稳定在一定的范围之内，设定主蒸汽的温度。在安全燃烧当中，有一个指标是炉膛温度的分布，其要求料床的温度必须控制在800℃——900摄氏度之间。如果温度过高，就会出现结焦问题，如果温度过低，就可能会使火熄灭掉。所以必须控制温度。
同时，CFBB是一个非线性、分布参数的被控对象。在对控制技术进行设计的时候，要考虑到内部的耦合问题。而且控制的方案还必须能够避免滞后带来的影响，设计的系统也不能出现振荡的现象。另外，要对各个回路的过程以及特点进行深入的分析。这样才能使设计更加的科学、合理。
（二）控制方案分析
采用模糊控制技术，可以对人的控制经验进行模仿，而且适用于一些非线性的被控制对象。正好，CFBB就具有这样的特点，非线性、大滞后，所以可以在CFBB中使用模糊控制。
此外，因为CFBB属于强耦合的对象，所以不仅仅要使用模糊控制的技术，还要采取措施进行解耦，这样才能够使控制系统的效果更好。如今，一些技术人员已经研究出了CFBB动态数学模型，在这个模型的基础上可以进行解耦控制。该模型属于非线性模型，不能够采用当代的控制技术来对解耦的控制器进行研究和设计。
（三）控制系统的结构
1.汽包水位控制回路
必须对汽包水位进行控制，这是因为给水量、耗气量以及燃料量能够对汽包水位产生影响。在设计汽包水位控制器的时候，要采用三冲量串级控制，而回路的控制则选择模糊控制器。
2.主蒸汽溫度控制回路
锅炉的主蒸汽温度会被影响，使其产生影响的原因有，减温水流量、烟气侧传热量、蒸汽流量等等。因为主蒸汽温度对象的延迟很大，所以控制器一般都是采用的串级。此外，它的两个回路也要采用模糊控制器。
3.引风控制回路
引风的控制一般都是为了使炉膛负压更加的稳定。因为负压回路的反应非常的快，所以要选择模糊控制器。
（四）放渣调节控制回路
因为CFBB在运行的过程中，需要保持相应的床层厚度，若是床层的厚度很小，那么就不利于组织燃烧以及脱硫的过程。相反，如果床层的厚度太大，那么就会造成风阻，使风机的耗能加大，同时提高成本。因为床层的厚度和床压具有相对应的关系，所以，如果将锅炉风室压力控制在一个范围之内，那么床层的厚度也会更加稳定，不会发生改变。通过对放渣阀的开关进行调节，可以随意的调整床层的温度。
在整个控制器当中，当炉内的渣层升高的时候，锅炉风室压力也会高于给定值，这时可以将放渣闸打开。当锅炉内的风室压力比给定值小的时候，就只能将放渣闸进行关闭。
（五）回料风控制回路
因为流化床的床体温度会被影响，为避免这一现象发生，就必须要采取措施维持循环倍率。而循环倍率则是由回料筏板挡板的开度所决定的。通过对旋风分离器底板压力进行检测，可以了解灰层的高度，并且对回料阀挡板进行控制。控制器仍然采用模糊控制器。
（六）主蒸汽压力控制回路
在流化床当中，对给煤的量进行改变，同时也会影响床体温度以及主蒸汽压力，而且也会引起耦合问题。但是，因为床体的温度可以在一定的范围内产生变化，所以，还可以采用改变给风量等方式进行控制。 而且对给煤量进行调节，主要控制的是主蒸汽压力。
首先，主蒸汽压力对象的纯延迟和惯性都非常的大，所以控制器也必须具有很好的控制能力。这样才能使控制过程更加的平稳和快速。其次，因为循环流化床很多都用的是劣质的煤，这种煤的煤质变化较大，性能很差，所以，还需要控制器具有一定的鲁棒性。
（七）床温调节控制回路
对于CFBB 而言，床体的最佳温度是在800℃——900摄氏度之间，在这个温度范围内，煤都不会结焦，火也不会熄灭。除此之外，石灰石脱硫剂能够促进脱硫，并且很少产生氮氧化物。对流化床的床体温度造成影响的有很多的因素，比如给煤量、石灰石供给量、风量、排渣量等等。如果CFBB 不带外置式换热器，那么可以对一次风以及二次风进行调整，从而保持床温。相反，如果CFBB带了外置式的换热器，那么则可以通过对返料的量进行调整，从而控制和保持床温。
二、发展
（一）国外发展概况
如今，国外已经有多个关于流化床的试验台，对传热、脱硫、数学模型等进行研究。而且这些试验台配有测试的装置、微处理机、计算中心等等，从而方便进行实验和研究。比如，美国的一家公司研制了1.83×1.83㎡沸腾床试验装置，在这个实验装置当中，新装有150个热电偶和压差测点，此外还有15个热流测控器，11台气体分析仪，对煤以及石灰等进行取样。同时，这样的装置还可以进行部件结构的改进。
国外的控制系统也发展的非常快，如今，国外广泛使用的是模糊控制。模糊控制最早出现于七十年代，英国人将模糊理论用于锅炉和蒸汽的控制，取得了比较好的效果。而美国和日本的流化床锅炉已经完全的实现了计算机控制。
（二）国内控制情况
我国的电站流化床锅炉经历了几个重要的发展阶段，第一个阶段是在上个世纪60年代，技术人员将传统的锅炉进行改造，变成了流化床锅炉。而且在那个时段，用于发电的有两个锅炉，一个来自四川，一个来自广东。第二个阶段是上个世纪80年代，上海一家发电厂和锅炉厂共同研发和设计了35r＼h流化床锅炉。第三个阶段是90年代至今，如果已经有很多的流化床锅炉产品了，除了35r＼h以外，还有65r＼h、135＼h等系列的产品。而且为了提高流化床锅炉的效率，我国也开始使用国外的计算机监控、控制技术，同时这也提高了流化床锅炉的推广价值，为企业带来了经济效益和社会效益。
三、总结与体会
要提高流化床锅炉的控制技术，就必须不断创新，不断改革，并且尝试新的控制方法，这样才能解决控制过程中出现的一些问题。随着科学技术的不断发展，流化床锅炉的控制技术也会逐渐的往自动化、智能化的方向发展。从而极大的提高效率。
参考文献：
[1] 戴和平.35t循环流化床锅炉热工控制系统的设计与运行[J].自动化与仪器仪表，2005（4）：10-12，15.
[2] 任毅 孙伟.我国流化床锅炉热工控制技术的发展与思考[J].煤矿机电，2004（1）：26-29.
[3] 吴树志 王晖 等.循环流化床锅炉床层温度控制现状与解决措施[J].热力发电，2003，32（3）：51-52，56.
[4] 吴剑恒.故障容错及自愈控制技术在循环流化床锅炉自动优化控制上的应用及其效果[C].//中国石油和化工勘察设计协会热工专委会、全国化工热工设计技术中心站2011年年会论文集.2011：322-330.
[5] 宋国良，吕清刚，孙运凯等.600MW超临界循环流化床锅炉机组合理启动及运行方式的研究[J].动力工程学报，2010，30（11）：809-814.
[6] 吴家标，刘兴高，闫正兵等.循环流化床锅炉效率相关参数的建模研究[C].//第23届过程控制会议论文集.2012：1-6.