某電廠2 x300 MW新建機組為帶外置床的300MW CFB鍋爐機組。鍋爐島為上海鍋爐廠有限公司引進法國ALSTOM技術生產的SG - 1065/17.5 -M804型鍋爐，由褲衩型雙布風板結構爐膛、高溫絕熱旋風分離器、自平衡“U”形回料閥、外置床、冷渣器和尾部對流煙道組成。DCS系統采用和利時公司的MACSV系統。本文參考已投運的同類型機組的運行情況，結合制造廠的控制邏輯方案，對機組控制策略進行優化和改進，使其順利通過168 h試運，協調控制系統滿足機組運行和電網的各種要求。
1、控制特點分析
1.1 300 MW CFB鍋爐與小型CFB鍋爐的區別
1.1.1鍋爐的設備和結構不同
小型CFB鍋爐沒有外置床，受熱面均布置在爐內。本型300 MW CFB鍋爐布置有4臺外置床，分別為左側爐膛中過外置床、左側爐瞠高再一低過外置床、右側爐膛中過外置床和右側爐膛高再一低過外置床，外置床用于床溫控制和再熱汽溫控制。來自旋風分離器的高溫物料一部分經密封槽回到爐膛，一部分通過錐型閥進入外置床，在外置床中的受熱面進行熱交換，放熱后的溫度較低的物料最后從外置床另一端進入爐膛，與爐膛內的床料混合。
小型CFB鍋爐只有一個爐膛，物料在一個床上進行流化燃燒。本型300 MW CFB鍋爐為褲衩型雙布風板結構爐膛，是雙爐膛結構，物料在左右兩個床上進行流化燃燒，中間有一定高度的隔墻分開。“翻床”是雙爐膛結構的流化床鍋爐普遍會發生的現象．ALSTOM這種結構的流化床鍋爐在國內外其他電廠也常常出現“翻床”。
1.1.2鍋爐的控制方式不同
小型CFB鍋爐的床溫和床壓控制各為l套控制系統，本型300 MW CFB鍋爐的床溫和床壓控制各為2套控制系統，左側和右側單獨控制。
控制方式最大的不同是床溫控制。小型CFB鍋爐的床溫控制主要是靠調整一次風流量來完成，有時也要利用二次風來輔助調整，調整手段有限。本型300 MW CFB鍋爐采用了開度可調的錐型閥控制床溫，通過調整錐型閥開度有效控制進入外置床的灰量，即可控制床溫。
1.2 300 MW CFB鍋爐與煤粉爐的區別
本型300 MW CFB鍋爐為帶外置床的300 MWCFB鍋爐，比普通煤粉鍋爐具有更多的輸入／輸出變量，耦合關系也更為復雜，其燃燒系統及其控制和煤粉爐有較大的差異，突出表現在循環和流化兩方面。
1.2.1物料的循環燃燒
本型300 MW CFB鍋爐的特點是爐內物料循環和換熱，物料進入爐膛密相區下部后，被高溫物料包圍而迅速著火，并在燃燒室中伴以高速風流在沸騰懸浮狀態下進行燃燒。同時，高溫煙氣攜帶爐料和大部分未燃盡的煤粒飛逸出燃燒室頂部，經旋風分離器分離出的未燃盡燃料由返料器返送回爐膛底部，再次進入爐膛循環燃燒。
1.2.2高溫床料的流化
本型300 MW CFB鍋爐的燃燒方式是靠高溫床料的流化與進入爐膛床上的煤粒進行混合和擾動，從而達到燃燒的效果。一次風由爐膛下部的一次風箱進入，通過布風板進入燃燒室，擾動由煤和石灰石組成的床料使之流化，并攜帶床料向上移動通過整個燃燒室。為保證整個鍋爐的正常物料循環，流化風量從啟動到帶滿負荷基本要求固定風量。
1.2.3配風方式
煤粉爐的配風一般按鍋爐的高度進行分層配風，燃燒器也隨配風進行由高到低的布置。本型300 MW CFB鍋爐的風系統比一般常規煤粉爐復雜。主要由一、二次風、返料風和播煤風等組成。一次風可分為兩路，一路一次風通過布風板進入燃燒室使床料流化，這是CFB鍋爐特有的送風方式。另一路一次風和二次風分別從爐膛的不同高度上進人燃燒室，補充懸浮區燃燒需用的空氣量，使燃料在上升的過程中實現分級燃燒。一部分二次風還可作為播煤風和正壓輸煤系統的密封風。
2、協調控制優化設計
2.1運用前饋指令提高變負荷速率
本型300 MW CFB鍋爐燃料側擾動的純遲延和慣性時間都較煤粉爐要大，這是由于燃料在爐內和爐外（外置床）通過多次循環才能燃盡釋放出所有熱量。為提高控制品質，在鍋爐控制中引入了前饋控制。通過前饋控制可以提高鍋爐的響應速度，同時還能有效克服給煤量超調造成的較大動態偏差，其控制回路如圖1所示。前饋控制主要包括以下幾方面。
a．采用負荷指令作為鍋爐側能量需求信號。負荷指令最早反映負荷的變化需求，因此采用它作為鍋爐側的能量需求信號形成鍋爐主控指令的前饋信號能加快鍋爐對負荷的響應。
b．采用并行前饋控制。鍋爐主控指令并行為各子系統（如：燃料量控制及風量控制等）建立前饋設定值，改善鍋爐對負荷指令變化的快速響應性。
c．鍋爐動態加速控制。在負荷變化過程中，針對燃料、送風等對負荷變化不同的響應時間，建立不同的超調信號，用于對動態響應過程的校正，通過對指令的過調（負荷上升時）和欠調（負荷下降時）作用，加速鍋爐過程控制，改善主汽壓力和溫度的可控性。
2.2 一次風量防止“翻床”控制
一次風流量控制包括左、右側兩個單獨的調節回路，分別控制兩側的風量。為克服“翻床”事故，就要控制好左、右側一次風流量的相對平衡。這一平衡是建立在左、右側床壓穩定的基礎上，運行中要保證左、右側床壓的差值在一定范圍。因此，在一次風量控制回路上增加左、右側床壓校正回路，其輸出增、減左右側一次風量設定值，控制左、右側床壓間的差值在一定范圍內，其控制回路如圖2所示。
2.3流化風防止風機過流控制
流化風系統主要提供回料器、外置床、冷渣器、錐型閥、部分灰道及分離器底部的流化風用風，通過調節擋板保證各支路要求的風量。在啟動初期，當冷渣器、外置床內的床料比較少時，系統阻力小，在風機入口擋板快速開啟時容易造成風機超過出力，此時需對調節器輸出進行限制。在高負荷階段，冷渣器、外置床內的床料正常，系統阻力大，開大入口擋板不會出現風機過載，這時需放寬對調節器輸出的限制。防止風機過流回路是調節器輸出限制的切換回路，當啟動初期時，調節器輸出限制在50%；當鍋爐負荷大于30%且風機運行數量大于2臺時，將調節器輸出上限切換為70%，其控制回路如圖3所示。
2.4床溫控制防錐型閥卡澀控制
床溫是流化床鍋爐的重要控制參數，床溫控制由鍋爐兩側外置床的回料錐型閥實現。錐型閥采用電動直行程執行機構，若長時間停留在某一開度就會引起機構卡澀，如果卡澀較輕可在就地手動操作活動錐型閥以消除故障，卡澀嚴重時需使用液壓千斤頂才能將錐到閥閥芯頂出，給機組運行帶來極大的不便。
為克服這種現象，在錐型閥的開度指令上增加一個防卡澀脈沖信號，脈沖信號的時間寬度可以調整，對錐型閥進行間隔性的活動控制。一般設置為每間隔20 min發送一個幅值為±2%，時間間隔為30 s的脈沖信號，其控制回路如圖4所示。
2.5燃料的平衡控制
根據本型300 MW CFB鍋爐機組給煤系統的特點，設計左、右側2臺稱重給煤機為分配控制，同側內2臺稱重給煤機有平衡功能，若l條輸煤線路發生故障被切除，同側內另一輸煤線路自動將煤量加上。刮板給煤機變頻控制為隨動控制方式，隨相應稱重給煤機指令成正比變化。只有左、右側至少有l套給煤系統投入自動，才允許投入燃料自動。若左側或右側給煤失去，鍋爐MFT動作。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3、結束語
在分析了已投運300 MW CFB鍋爐機組的運行情況和制造廠的控制邏輯方案基礎上，結合小型CFB鍋爐機組和常規煤粉爐機組的控制經驗，對某300 MW CFB鍋爐機組協調控制策略進行優化和改進，設計了有效可行的自動控制方案，基本解決了300 MW CFB鍋爐大遲延、強耦合、非線性等控制難點。機組投產后控制效果良好，投入AGC，運行穩定，各主要參數均控制在要求的范圍內，為大型CFB鍋爐機組協調控制系統的優化設計提供了很好的借鑒。
