魯奇型CFB鍋爐是國際上CFB技術三大主流之一。我國四川白馬工程是法國Alstom公司的第1臺300 MW級CFB鍋爐電站，該項目已于2006年4月順利通過168 h試運轉。其后又有秦皇島電廠三期、大唐開遠電廠、國電小龍潭、華電巡檢司、北方聯合電力蒙西電廠等多個300 MW級CFB鍋爐相繼建成投產。本文根據該鍋爐的運行經驗提出一些建議。
1、300 MW CFB鍋爐簡介
1.1主要性能指標
Alstom公司300 MW級CFB鍋爐的主要性能指標見表l。
1.2 工作流程
鍋爐由單爐膛、左、右各2臺高溫絕熱旋風分離器、4個回料閥、4個外置式換熱器、尾部對流煙道、冷渣器和空氣預熱器等部分組成。工作流程見圖1。采用褲衩形雙布風板結構，燃燒室（爐膛）蒸發受熱面采用膜式水冷壁及附墻式水冷壁結構、水冷布風板，大直徑鐘罩式風帽。高溫絕熱高效旋風分離器，布置在燃燒室兩側墻，外殼由鋼板制造，內襯絕熱材料及耐磨耐火材料，分離器上部為圓筒形，下部為錐形。分離器實現了氣、固兩相分離，將煙氣中夾帶的絕大多數固體顆粒分離下來，實現鍋爐燃料及石灰石（參加脫硫反應）的往復循環燃燒，提高了燃燒效率。每個高溫絕熱分離器回料腿下布置一個回料閥，回料為自平衡式，采用高壓流化風密封。每個回料閥一側與爐膛相連；另一側由一個錐形閥與一個外置式換熱器相連。分離器分離下來的高溫物料一部分直接返回爐膛；另一部分進入外置式換熱器，實現對爐膛溫度和再熱蒸汽溫度的控制和調節。外置式換熱器的設計增加了系統復雜性，但解決了受熱面布置困難的矛盾，避免了嚴重磨損，床溫調節靈活，增強了鍋爐對煤種的適應性。尾部對流煙道中依次布置高溫過熱器、低溫再熱器、省煤器，煙氣最后進入空氣預熱器，經除塵后排人大氣，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
2、運行中應注意的問題
2.1燃料粒度應合理
粒度過小，將使較多的可燃物隨煙氣進入尾部煙道，造成排煙溫度偏高，排煙熱損失增加；煤粒過大將使截面顆粒濃度減小，間接削弱了傳熱，床壓偏高，渣量增加，給排渣帶來困難，嚴重時甚至出現流化不良，造成結焦事故。
2.2維持床壓平衡，避免翻床事故
單爐膛褲衩型雙布風板結構，是Alstom公司300 MW CFB鍋爐的特點之一。維持兩床床壓穩定，避免兩床失穩發生翻床，是保證鍋爐安全穩定運行，提高鍋爐效率的關鍵。從已投產機組得出的主要經驗是：
(1)保證熱電偶、風量測量裝置及風門調節裝置準確性，使一次風量和一次風壓得到有效調整，避免因錯誤指示導致的誤調。
(2)適時、適量排渣，調整給煤量。給煤量調整時應使各點給煤均勻，使燃煤在整個床面分布均勻，兩側給煤量應同步增減，控制爐膛兩側床壓偏差小于2.5 kPa。
(3)爐膛兩側外置床返料量應基本一致，避免因為返料量偏差而產生床溫、床壓偏差。
2.3 把握外置床的投運時機
外置床，即外置式換熱器，是Alstom公司300MW CFB鍋爐的結構特點之一。它通過機械三通閥（錐形閥）來控制冷、熱灰的分配比例。按照Alstom公司技術資料，要求機組帶一定的負荷后（床溫大于800℃，鍋爐蒸發量大于100t/h）才能投外置床。為避免投用外置床對汽溫、床溫產生較大沖擊，可在鍋爐升溫升壓過程中，在保證循環物料平衡的前提下，間斷少量地置換外置床里的冷床料，讓外置床也跟著同步升溫，一旦物料循環正常建立，外置床即可投入運行。
2.4尋求優化方案，節約廠用電
與常規煤粉爐相比，CFB鍋爐風機數量多，壓頭高，導致廠用電率高，影響CFB鍋爐的經濟性。應不斷探索各設備、系統的優化運行方案。
(1)對部分設備實施變頻改造，如一次風機，通過變頻調速，可以減少調節擋板帶來的節流損失。應考慮風機最低安全轉速限制，確保在最低轉速時，能保證燃料的正常流化；還可對二次風機、引風機、凝結水泵等進行變頻改造，一般平均節電35%；還可以減小啟動電流對電網的沖擊，延長電機的檢修周期和使用壽命。
(2)流化風機數量多，耗電量大。是否可采用流化風量調整，而減少1臺運行的流化風機，即將4運l備的運行方式改為3運2備。
(3)合理控制運行中的料層厚度。料層厚度過低，可能造成運行不穩，甚至滅火。但料層過厚，除可能導致流化不良外，還使床壓及料層差壓偏高，風機電流偏大。在保持臨界流化風量的條件下找到最佳的料層厚度。
(4)盡量減少啟停次數，經常保持高負荷運行。CFB鍋爐從啟動到帶額定負荷所需時間長，耗電量大，減少機組啟停次數能夠明顯減少廠用電。機組低負荷運行時，仍要保證正常的流化和燃燒。此外，若必須低負荷運行時，可以考慮停運1臺二次風機和1臺循環水泵。
(5)可適當降低投煤溫度，如將650℃以上改為500℃，甚至更低，從而節約點火用油，減少油泵運行時間。
3、控制對象的特點
與常規煤粉爐相比，CFB鍋爐控制系統具有更多的輸入和輸出變量，耦合關系更加復雜，控制任務更加繁重。
(1)當鍋爐負荷發生變化，或給水量、給煤量、返料量、減溫水量、引風量、一次風量、二次風量等任一輸入量改變時，所有輸出量（如汽包水位、蒸汽溫度、蒸汽壓力、爐膛負壓、床溫等）都要發生變化，只不過變化程度不同。
(2) CFB鍋爐因燃燒系統的復雜性，使控制對象的非線性嚴重。根據現場辨識的結果，CFB鍋爐煤量．主汽壓力、煤量一床溫被控對象模型中，其增益和時間常數的差別在不同的運行工況下甚至達到2倍，常規的PID調節器已經難以保證各項控制指標的實現。
(3)大滯后特性。主要表現為燃料一主汽壓力、噴水減溫一汽溫、外置床再熱循環錐形閥·料床溫度、二次風量一氧量、石灰石量一煙氣流量等響應的時間較長，一般在3～5min。CFB鍋爐的慣性遠比常規煤粉爐要大，在給煤量擾動后，16~20min后主汽壓力才有反應，而煤粉爐只有4~6min。
(4)強耦合與多輸入、多輸出系統，如：機爐協調控制系統中汽輪機調門、鍋爐燃料調節．負荷、主汽壓力的調節等屬于典型的強耦合與多輸入、多輸出系統。
4、CFB鍋爐的控制系統
對于汽包水位和過熱汽溫控制，CFB鍋爐與通常的煤粉爐區別不大，可按二般煤粉爐的控制方式進行控制。研究重點應為燃燒控制。
4.1 300 MW CFB鍋爐模擬量控制
(1)給料調節由兩級或三級給煤構成，通過皮帶稱重式給煤機及刮板給煤機輸送到回料閥的回料腿，然后送入爐膛。
(2) -次風量通過2個一次風量調節門進行調節，以滿足燃料流化和燃燒的要求。一次風量定值由鍋爐指令與鍋爐熱負荷的大選值給出。一次風量控制對防止褲衩型CFB鍋爐的“翻床”至關重要。
(3)二次風量通過4個內、外調節門進行調節，使鍋爐運行時煙氣含氧量最佳，達到較高的熱效率。二次風量由兩級調節回路構成，上級為氧量調節，氧量定值由鍋爐熱負荷給出；下級為內、外二次風量調節回路，氧量調節器的輸出校正內、外二次風量定值，內、外二次風量定值由鍋爐指令給出。
(4) -、二次風壓可分別調節一次風機導葉及二次風機動葉開度。
(5)流化風壓力通過5臺（或4臺）流化風機導葉開度進行調節，使流化風母管壓力滿足運行要求。
(6)爐膛壓力通過調節引風機靜葉開度改變風機出力，使爐膛壓力穩定。
(7)鍋爐床溫調節用內設中溫過熱器的外置床換熱器進行調節。通過錐形閥，可調節從分離器到燃燒室及經外置床到燃燒室的物料比例，從而調節床溫。
(8)冷渣器流化風量通過2臺調節門進行調節。
(9)冷渣器冷卻水流量通過1臺調節門調節冷渣器出口灰渣溫度。
(10)設有1套前墻油槍、1套后墻油槍和2套風道油槍，共4組點火器，每組有1臺點火熱風量調節門，用于調節點火風量。
(11)石灰石給料調節由串級調節回路組成，副回路由給煤量計算出總石灰石量設定值。調節2臺石灰石給料機給料量，使總石灰石量滿足設定要求；主回路調節煙氣中S02濃度，以滿足設定要求，其輸出校正總石灰石量設定值。
(12)設有4臺進油調門，分別控制4組點火油槍各自的燃油壓力。
(13)再熱器出口汽溫的調節由2套外置床再熱器灰料再循環錐形調節閥和2套事故噴水減溫調門實現。影響再熱汽溫的主要因素有鍋爐熱負荷、風量等，在調節中均考慮這些量的前饋補償。
4.2燃燒控制系統
4.2.1基本任務
燃燒控制系統主要由給煤控制、一、二次風控制和引風控制構成。CFB鍋爐燃燒過程自動控制的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應鍋爐蒸汽負荷的需要，維持汽壓及爐膛壓力穩定，保證床溫及料層厚度正常，控制合理返料量，保證鍋爐燃燒過程的經濟性等。
4.2.2燃燒控制方案
(1)燃料控制系統
鍋爐主控系統發出的總燃料指令，通過與總風量比較后取小值作為調節器的設定值，保證鍋爐指令增加時風量始終大于燃料量，也同時保證了先加風后加燃料、先減燃料后減風。調節器輸出煤、石灰石給定值指令。總煤量取所有落煤管煤量之和，啟動燃燒器和風道燃燒器燃油流量之和經折算成相應煤量后，加上總煤量作為總燃料量，這樣才能保證鍋爐輸入和輸出量的平衡。由于給煤率，汽壓存在非線性關系，且燃燒延遲很大，所以要采用變參數控制。
(2)床溫控制
鍋爐有4套外置床換熱器，其中2套用于鍋爐床溫調節；另外2套用于再熱器出口汽溫調節。控制床溫的手段是通過各種風量的再分配而保持總風量不變。影響床溫的因素還有給煤量、外置床再熱器調節、一次風／總風比例、床壓等，在調節中應考慮這些量的變系數比例微分前饋補償。基于床溫的影響量多，故應設計變參數控制。
(3)床壓控制
床壓是燃燒室內密相區床料厚度的具體表現。料層過厚時，床料的流化狀態就會變差，嚴重時會造成燃燒室內局部結焦；料層薄時，會使風帽、床溫測點等磨損加大或過熱損壞，嚴重時還會使爐內的傳熱惡化，不能維持正常的負荷需求。料層厚度與床壓的關系見圖2。由鍋爐負荷．床壓曲線，計算出床壓設定值，調節4臺排渣器調門，可使床壓滿足設定要求。
床壓通過爐膛密相區差壓進行測量。大型CFB鍋爐一般分左、右兩側，其測量平均值作為床壓的測量值。此信號與人為設定的床壓給定值比較后，通過調節冷渣器進渣調門的開度，改變燃燒室爐床排渣量，從而維持床壓在合理范圍內。
5、結 語
從目前已投產的引進Alstom技術的300 MWCFB鍋爐看，總體運行狀況并不理想，飛灰可燃物高，廠用電率高，物料循環系統結焦等現象仍普遍存在，因此需要不斷積累經驗，不斷完善測量手段。針對不同的應用功能，進行相應的基礎試驗，加強建模及理論研究；針對各系統非線性、大滯后、多變量緊密耦合等特點，加強智能控制和模糊控制的應用研究。
