內容摘要 ：本文介紹了燃用福建省本省無煙煤440t/h CFB鍋爐的分散控製係統概況 ，並就其中的保護 、自動調節 、順序控製係統等策略進行了重點闡述 ，對存在的問題予以了分析 。

關鍵詞  福建省    CFB鍋爐    控製策略 

0  引言

龍岩發電有限責任公司一期工程4×135MW機組 ，所配備的鍋爐為哈鍋產440t/h CFB鍋爐 ，在缺乏可借鑒經驗的情況下 ，通過本公司 、參建 、調試 、產家及國內CFB爐相關專家等全體人員的共同努力 ，一期工程四台機組已於2006年9月全麵投產發電 ，取得了較好的成效 。

福建無煙煤的典型特點為揮發份低 、著火困難 ，灰熔點低 、易結焦 ，燃盡度差等 。CFB鍋爐在燃用該煤種時 ，如何克服以上缺點 ，確保鍋爐的安全穩定運行 ，隨鍋爐容量的不斷發展 ，與之相適應的大容量CFB鍋爐的控製策略問題成為難點問題之一 ，本文就這一方麵問題結合凱時尊龍實際的一些情況 ，做了初步的探討 。

1  鍋爐及控製係統概況

1.1  鍋爐簡介

龍電公司一期工程4×135MW機組 ，單元製布置 ，配置4台哈鍋引進ALSTOM公司技術生產的440t/h循環流化床鍋爐 。

鍋爐為超高壓 、單爐膛 、一次中間再熱 、固態排渣 、平衡通風方式 。

鍋爐型號 ：HG－440/13.7－L.WM20

鍋爐主要技術參數如下 ：

過熱蒸汽流量 、溫度 、壓力 ：440t/h 、540℃ 、13.7MPa

再熱蒸汽流量359t/h ，進/出口溫度322.7/540℃ ，進/出口壓力2.74/2.56MPa 。

1.2  分散控製係統簡介DCS係統采用北京和利時公司最新開發的第三代MACS－SmartPro係統 ，該係統采取機 、爐 、電一體化設計 ，每台機組DCS之間完全獨立但均可以通過網橋與公用係統DCS實現雙向數據通訊 ，進而監控公用係統設備的運行 。每台機組分別配置4台操作員站 、2台服務器 、1台工程師站 、10個I/O站 、兩個遠程櫃（機爐各1個） ；公用係統配置2台服務器 、2個I/O站 、3個遠程站（空壓機 、循環水 、燃油泵房） ，各控製站內設備采用PROFIBUS總線技術實現控製。DCS功能包括數據采集和處理係統（DAS） 、模擬量控製係統（MCS） 、順序控製係統（SCS） 、爐膛安全監視係統（FSSS） 、電氣控製係統（ECS） ，化水程控 、除渣程控 、除灰程控等 。

通過DCS係統的OPC和MODBUS等通訊接口功能 ，還建立了與化水自動加藥係統 、DEH係統 、爐管泄漏檢測係統 、MIS係統的正常通訊 ，延伸並實現了係統的統一的監視和控製功能 。

另外 ，生產輔助係統的“灰” 、“水” 、“煤”三個集中區域通過以太網連接成為全廠輔助係統網絡 ，並在1 、2號機組集中控製室內設置有三套操作員站進行監控 。

2  關於保護策略

2.1  爐膛安全監視係統（FSSS）簡介：

鍋爐安全監控係統是大容量發電鍋爐必不可少的保護控製係統 。它的主要作用是實現鍋爐燃燒係統的有序管理 。當係統允許條件不滿足時 ，執行預先設計的保護邏輯 ，對鍋爐實施必要的保護性措施 ，以確保人員 、設備的安全 ，這些保護措施包括迅速降負荷 、停爐及停爐後爐膛內的吹掃等 。

一般情況下 ，FSSS分滅火保護（FSS）和程控點火（BCS）兩個子係統 ，滅火保護（FSS）的作用是在鍋爐出現任何危急情況下，緊急切斷燃料供給 ，防止事故發生 ，保證鍋爐的安全運行 ，具體功能有火焰監視 、壓力保護 、燃料保護 、水位保護 、輔機保護 、機電爐聯鎖等 ；程控點火係統（BCS）負責油噴燃器點火與油係統監視 。

關於程控點火係統（BCS）與各大 、小型CFB鍋爐均相類似 ，本文不做具體闡述 ，現就滅火保護功能的實現 ，以緊急切斷燃料供給係統為主線，簡介如下。

2.1.1  手動MFT（同時按下操作站上兩隻MFT按鈕） 。

為防止DCS係統故障或在緊急情況下 ，仍能安全可靠的保護設備 ，係統設置了硬接線以及硬跳閘回路 。

2.1.2  爐膛壓力高於+2.5Kpa ，三取二 ；爐膛壓力低於-2.5Kpa ，三取二 。

2.1.3  汽包水位高於+250mm ，三取二 ，延時5秒 ；汽包水位低於-250mm ，三取二 ，延時5秒 。

2.1.4   輔機 ：兩台一次風機均未運行 ；兩台二次風機均未運行 ；兩台引風機均未運行 ；三台高壓流化風機均未運行 。

此四類風機出現故障或跳閘 ，均將直接威脅鍋爐的正常運行 。

2.1.5  熱一次風量過低 ，采取四個熱一次風管風量四取三方式 ，當有三個均小於2.2萬Nm3/h時 ，延時100秒 。

2.1.6  高壓流化風母管壓力低於32Kpa ，延時30s 。

2.1.7  爐膛平均床溫（密相區中部6個點 、下部8個點）高於980℃ ，延時120s 。

2.1.8  旋風分離器入口煙溫高於980℃ ，延時120s ；旋風分離器出口溫度高於980℃ ，延時120s 。

2.1.9  水冷風室壓力低於6.8Kpa ，四取三 ，且爐膛平均床溫高於400℃ ，延時10S 。

2.2  關於爐膛安全監視係統（FSSS）的探討

循環流化床鍋爐燃燒側在其運行過程中特別要注重對床溫 、分離器人口溫度 、風煤比以及床壓的監測 、調節及控製 ，注重對影響物料流化 、循環及燃燒的各種風量的監控 ，確保建立一個平穩 、足夠的熱物料循環 ，從而完成鍋爐燃燒側的燃料燃燒及熱量傳遞過程 。

針對以上情況，所以本FSSS係統策略有著以下特點 。

2.2.1  爐膛壓力保護 ：CFB鍋爐具有很大的熱容量 ，基本不存在傳統煤粉爐意義上的滅火 ，出於防止鍋爐爆管 、風機故障或其他特殊事故等的角度出發 ，而保留此保護 ，其定值也相應較大 。

2.2.2  不采用火焰監視 ：CFB鍋爐主要的任務之一是保證流化正常 ，床溫低於煤的灰熔點 ，不發生床麵結焦事故 ，故采用爐膛平均床溫過高 、旋風分離器人口煙溫過高 ，或去布風板一次風量過低等信號 ，而不是采用爐膛火焰喪失信號去觸發主燃料跳閘(MFT)來作為爐膛安全保護的重要手段之一 。

2.2.3  返料保護 ：確保物料的外循環係統的正常建立 ，采取高壓流化風母管壓力作為保護手段 。

2.2.4  機電爐的聯鎖 ：

因大型CFB爐熱慣性大 ，在爐側MFT後 ，機組快速降負荷 ，仍能維持15分鍾以上運行 ，故爐側的保護動作 ，不引發汽機或發電機的跳閘 。

當汽機或發電機跳閘後 ，爐側可通過快速減煤 、適當開排汽 ，減風量 ，必要時投油等措施 ，維持鍋爐的運行 ，故機 、電側的跳閘 ，采用主汽門關閉信號 ，使鍋爐給煤係統跳閘 ，僅實現鍋爐停止給煤係統功能 ，不引發MFT ，有利於爐側的快速恢複 。

2.3  關於輔機保護

以引風機為例 ，係統設置了液力偶合器工作油壓力小於0.05MPa ，延時30秒跳引風機聯鎖保護 ，爐膛出口壓力至±3.5KPa聯鎖跳閘引風機 、一次風機 、二次風機 。另當兩台引風機均跳閘時 ，將啟動鍋爐風機大聯鎖保護 ，一次風機 、二次風機、高壓流化風機將全部跳閘 ，以確保爐膛安全 。

3  關於自動調節控製策略

結合國內大型CFB鍋爐自動調節實際情況 ，凱時尊龍在自動調節控製策略方麵 ，側重於可控 、擾動因素變化國內已可克服的參數 ，予以構築 、實現 。

3.1  汽包水位自動調節控製

本係統主要為維持汽包水位在正常值 ，當係統各參數正常工況穩定時 ，係統采用給水流量 、蒸汽流量 、汽包水位三衝量對給水泵液力耦合器進行相應調節 。

汽包水位三選中值後作為給水主調的過程量 ，給水流量信號二選一輸出後 ，經一階慣性環節與蒸汽流量相減 ，作為給水副調的過程量 。當給水流量由於擾動而發生波動時 ，該調節器會快速地調節泵的轉速 ，有效克服給水波動 。

用蒸汽流量信號與給水流量信號的運算差值作為副調PID的過程量 ，是為了使進入鍋爐的給水量與流出鍋爐的蒸汽量隨時保持平衡 。當蒸汽流量變化時 ，副調PID快速輸出信號調節泵的轉速 ，可以有效地克服因汽輪機用汽量變化引起的汽包“虛假水位”對給水調節品質的影響 ，以保持汽水平衡 ，參數易於整定 ，主調PID對汽包水位信號作進一步的細調 ，運行工況穩定時汽包水位可控製在±20mm以內 。

當其中某個參數壞質量或工況不穩定時 ，超出了係統預先設定的控製範圍時 ，係統將自動切為手動方式 ，由運行人員手動幹預操作 。

3.2  主蒸汽 、再熱蒸汽溫度自動調節控製

為取得良好的控製品質 ，過熱 、再熱汽溫采取分段控製 ，分別布置兩級噴水減溫器 ，一級粗調 、二級細調 ，運行操作人員可根據不同負荷 、燃燒狀況 ，溫度變化率 ，設定目標值 。

分成兩級減溫後 ，各級控製係統的對象特性的遲延和慣性小 ，因而可以改善控製品質 ，兩級減溫水控製方案分別采用串級控製策略 。係統采用減溫器出口的蒸汽溫度作為導前信號 ，與過熱器出口處的汽溫相比更能提前反映擾動作用 ，可以減小主汽溫的動態偏差 。隻要導前汽溫發生變化 ，副調PID就會改變減溫水調節閥開度 ，改變減溫水量 ，初步維持後段過熱器入口(減溫器出口)處的汽溫 ，對後段過熱器出口主汽溫起粗調作用 ，可以快速消除落在內回路內的擾動影響 。

後段過熱器出口主汽溫由主調PID控製 ，任務是維持主汽溫為設定值 ，隻要後段過熱器出口汽溫未達到設定值 ，主調PID的輸出就不斷地變化 ，使副調PID不斷地去改變減溫水量 ，直到主汽溫恢複到主汽溫設定值為止 。穩態時 ，減溫器出口的汽溫 ，即導前汽溫可能與原來數值不同 ，但主汽溫度可維持在運行人員設定目標值 。兩級減溫水的控製是獨立的 ，副調PID選用比例控製，主調PID選用比例 、積分控製 。

3.3  爐膛壓力自動調節控製

通過調節液偶執行機構開度控製引風機轉速來控製引風量 ，保證鍋爐爐膛出口的壓力 。係統采用一次風機入口調節擋板指令和二次風機液偶執行機構控製指令之和作為導前微分信號 ，當送風量變化時，同時調整引風量 ，使爐膛的輸入質量與輸出質量基本保持平衡 ，可避免爐膛壓力出現較大變化 。由於爐內燃燒過程是一個劇烈的化學反應過程 ，爐膛壓力處於快速波動狀態 ，在整定PID參數時 ，將爐膛壓力信號二選一輸出值設置了一定的動作死區 ，隻要壓力是在一定的範圍內波動 ，調節器的輸出就不會發生變化 ，避免因此而引起的引風機液偶的頻繁動作 。

4  關於順序控製策略

4.1  SCS是DCS的一部分 ，在吸取國內經驗的基礎上 ，凱時尊龍確定SCS控製策略包括鍋爐所有的輔機 ，附屬的閥門和擋板及設備保護和聯鎖 。

通過控製輔機 、閥門 、擋板及其他電動或氣動的輔助設備的啟/停 、開／關 ，它不需要被操作對象的反饋信息 ，隻是在操作指令的驅動下 ，完成對輔機 、設備的預定操作 ，是一種二位製式操作（ON／OFF控製係統） 。

一台大型CFB鍋爐的啟/停過程中 、操作對象眾多 ，操作步驟繁瑣 ，人工操作工作量大 ，而且難免顧此失彼 ，出現差錯 ，設計順序控製係統進行自動順序操作 ，目的就是為了在機組啟 、停時減少或取消操作人員的常規操作和縮短機組的啟停時間 。

4.2  SCS順序控製鍋爐側子組項簡介 ：

實現以下順序控製功能（不局限於以下所列） ：

a 、各風機A 、B（C）子組項 ：包括各風機A 、B（C） 、或液力耦合器 、進口風門擋板等 。

b 、各啟動燃燒器子組項：包括各油槍 ，風門擋板等 。

C 、給煤機A 、B子組項 ：包括一 、二級給煤機A 、B及其入口煤閘門擋板 、出口閥等 。

d 、石灰石粉功能A 、B子組 ：包括石灰石粉給料泵A 、B ，流化風機 ，進出口門等 。

e 、鍋爐排汙 、疏水 、放氣子組項 。

f 、吹灰程控子組項 ：包括各吹灰器推進裝置 、減溫減壓裝置等 。

g 、電除塵輸灰程控等 。

4.3  所設計的子組級程控進行自動順序操作 ，各子組項的啟 、停能獨立進行 ；狀態在CRT上顯示 ；操作人員可根據需要 ，切換為手操 。

5  福建省大型CFB鍋爐控製存在的問題

大容量循環流化床鍋爐對其控製策略的研究方興未艾，由於特殊的燃燒機理和氣固兩相流技術的特性所致 ，許多運行參數的設定值要在機組運行狀態下 ，現場反複試驗後才能確定 ，與煤粉爐有極大的區別 ，加之一些諸如煤的破碎粒度變化等人為因素的影響 ，使得一些過程的控製還無法實現全自動 。

如 ，鍋爐 、汽機協調控製係統（CCS）將鍋爐和汽輪機作為一個整體來考慮 ，使機組在許可能力下 ，能最大限度地滿足電網要求的發電數量（功率）和質量（頻率） ，快速 、準確和穩定地響應省中調自動發電控製（AGC）的負荷指令 ，尚未能實現 。

如 ，風量、床溫的自動調節 ，以維持燃燒的穩定 ；入爐石灰石數量的自動調節 ，以控製S02的排放量等 ，也尚未能實現 。

國內針對CFB鍋爐的新設備 、新技術也層出不窮 ，這就要求凱時尊龍對CFB鍋爐的控製策略要不斷地進行自我更新 ，自我完善 。

6  福建省1025t/h CFB鍋爐控製策略展望

龍電公司將繼續認真分析、科學總結 ，將440t/h CFB爐的控製策略予以完善 ，將存在的問題逐步予以解決 。通過本公司運行實踐證明 ，燃燒福建本省無煙煤的CFB鍋爐的保護及自動控製已具備往更大型化 ，即300MW機組 ，1025t/h CFB鍋爐道路發展的條件 ，本公司將為福建省本省無煙煤在電站方麵的利用 ，減少汙染物的排放 ，作出本公司應有的貢獻 。

福建省龍岩發電有限責任公司  江誌耀   張光望 

文章作者 ：福建省龍岩發電有限責任公司  江誌耀   張光望