循環流化床(CFB)鍋爐技術是上世紀70年代發展起來的新技術，它發展的動力在于人類社會對環境保護的日益重視，作為一種清潔燃燒技術．其特殊的燃燒方式大大地減少了作為世界主要大氣污染源——燃煤電站的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)排放，即從根本上解決了酸雨問題；CFB鍋爐還可以將煤礦挑選剩下的煤矸石、劣質煤、煤泥作為燃料來發電。大型CFB鍋爐的熱效率普遍達90%以上，其負荷適應性比較廣，負荷調節范圍比較寬，從30%MCR~100%MCR均不需投油助燃而能穩定燃燒。因此作為世界上能源技術發展的三大方向之一，該技術在全世界得到迅猛發展，不斷地在工業鍋爐和電站鍋爐行業得到實踐和應用。為此，湖北省宜都市東陽光實業發展有限公司自備熱電廠決定選用東方鍋爐廠DC1025/17.45-1116型300 MW循環流化床鍋爐，建設兩臺300 MW級國產亞臨界燃煤熱電聯產機組來滿足地方經濟對電能和熱能的需要。
1、湖北宜都東陽光300 MW循環流化床鍋爐模擬量控制系統的基本特點
1.1循環流化床鍋爐的燃燒原理
循環流化床鍋爐屬低溫燃燒鍋爐，CFB鍋爐的燃料一般由煤和石灰石兩部分組成，燃料被破碎成粒徑≤8mm的顆粒后，這種燃煤顆粒比普通煤粉爐的煤粉大得多，通過給煤系統送入爐膛。當煤粒進入爐膛后，將發生下列過程：(1)煤粒和高溫床料混合后加熱并干燥；(2)熱解及揮發分燃燒；(3)對某些煤種會發生顆粒膨脹和一級破碎現象。
送風一般設有一次風和二次風，一次風由布風板下部送入燃燒室，主要保證料層流化；二次風沿燃燒室高度分級多點送入，主要是增加燃燒室的氧量保證燃料燃燼。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，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，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
燃燒室內的燃料在一定的流化風速作用下，發生劇烈擾動，部分固體顆料在高速氣流的攜帶下離開燃燒室進人爐膛，其中較大顆料因重力作用沿爐膛內壁向下流動，一些較小顆料隨煙氣飛出爐膛進人物料分離裝置，爐膛內形成氣固兩相流；進入分離裝置的煙氣經過固氣分離，被分離下來的顆料沿分離裝置下部的返料裝置送回到燃燒室，經過分離的煙氣通過對流煙道內的受熱面吸熱后，離開鍋爐。
1.2循環流化床鍋爐的控制特點
通過對循環流化床鍋爐的燃燒原理進行分析，可以知道循環流化床主要有以下控制特點。
(1)循環流化床鍋爐存在燃料循環和流化2個過程，而普通煤粉爐存在流化1個過程。這表明CFB鍋爐比常規煤粉爐具有更多的輸入／輸出變量，耦合關系也更為復雜，參看圖l。
(2)由于CFB鍋爐的燃料是通過給煤系統送入流化床上，先行加熱、干燥、顆粒膨脹、熱解和揮發分燃燒，只有將床溫控制在適宜的范圍，才能實現上述一系列燃料熱解過程。床溫過低，燃料無法熱解：床溫過高，燃料可能先行燃燒，不能在爐膛中形成中心火焰。而流化床的面積較大，溫度測點較多．表明床溫是一個時變的分布參數，這就帶來流化床床溫的控制難題，保證控制效果的均勻性是一個不容易解決的問題。同時影響主汽壓力的因素也會對床溫產生作用，它們之間存在嚴重的耦合關系，給燃燒系統實現自動控制帶來較大困難。
(3)由于燃料被破碎成粒徑《8 mm的顆粒后，送入爐膛燃燒，這種燃燒方式不同煤粉爐中煤粉燃料被一次燃燼，而是在于顆粒離開爐膛出口后經旋風分離器和返料裝置不斷送回爐膛燃燒。煤粒完全燃燼需要約8~10min．比普通煤粉爐的煤粉燃燒過程長得多，造成鍋爐燃燒過程滯后時間非常長。再加上燃燒室內的床料具有相當大的熱慣性和蓄熱能力，因此，其動態特性主要表現為燃燒室及外置床內流化層熱容量大，動態過程滯后時間長。這種特性造成了當給煤量變化后，主蒸汽壓力的響應比普通煤粉爐的遲延和慣性要大得多。
2、300MW循環流化床鍋爐模擬量控制系統方案設計
通過對CFB鍋爐的燃燒原理和控制特點進行分析，可以認識到CFB鍋爐控制系統的控制目標是保證鍋爐安全經濟運行，保證主汽壓力穩定在設定值、鍋爐水位穩定在正常范圍內、床溫在允許的范圍內變化和主蒸汽溫度穩定在設定值等任務。為此，將CFB鍋爐分為以下幾個相對獨立的控制系統單獨進行分析。
2.1燃燒控制系統
燃燒控制系統主要包括機爐協調控制系統，煤量控制系統，石灰石量控制系統。
(1)機爐協調控制系統：機組協調控制系統采用以鍋爐跟隨為基礎的協調控制策略，利用鍋爐熱量釋放信號HR來與機組的能量需求指令信號DEB相平衡。由于CFB鍋爐具有較大蓄熱的特性，采用HR熱量信號與DEB熱量指令構成的協調控制系統比一般的協調控制組態更符合循環流化床機組的協調控制功能。鍋爐主控器通過控制給煤量和風量來改變鍋爐負荷，以維持機前壓力：汽機主控指令根據負荷偏差和壓力偏差產生，它與DEH來的負荷參數進行比較后向DEH系統發送控制信號，控制調門的開度以維護機組的負荷和主汽壓力在要求值。
(2)煤量控制系統：調節采用分配控制的一級給煤機，最終使鍋爐給煤量滿足鍋爐指令要求，使參與調節的給煤機的給煤量相等。
(3)石灰石量控制系統：控制回路一般設計采用串級調節方式。上級調節器為S02調節器，下級調節器為石灰石量調節器，當S02變化時，調節石灰石輸送風機的轉速，使進入爐膛石灰石量相應變化。在這個調節回路中，將給煤量作為前饋信號，使石灰石量先根據煤量變化，然后再根據S02信號進行校正，可以減少調節延遲。
2.2風煙控制系統
風煙控制系統主要包括爐膛壓力控制系統、一次風控制系統、二次風控制系統、流化風控制系統。
(1)爐膛壓力控制系統：通過調節引風機靜葉，使爐膛壓力滿足設定值要求。同時應考慮送入爐膛總風量對爐膛壓力的影響，將總風量或一次、二次風量引入爐膛壓力調節器的前饋環節。
(2) -次風控制系統：一次風控制系統包括一次風量調節和一次風壓調節。一次風量調節是通過鍋爐負荷指令與一次風量曲線，計算出一次風量設定值，調節一次風量調門，使一次風量滿足設定要求。一次風壓調節是通過鍋爐負荷與一次風壓曲線計算出一次風壓設定值，調節一次風機入口導葉，使一次風母管壓力滿足設定要求。
(3)二次風控制系統：二次風控制系統包括氧量調節和二次風壓調節。氧量調節由串級調節回路組成，副回路由風煤交叉環節的大選值得到總風量設定值，使總風量滿足要求；主回路由熱負荷與氧量設定值曲線給出主調器設定值，使氧量滿足要求。二次風壓控制是通過鍋爐負荷與二次風壓曲線，計算出二次風壓設定值，調節二次風機導葉使二次風母管壓力滿足設定要求。
(4)流化風控制系統：流化風控制系統包括流化風母管壓力控制系統、回料閥流化風量控制系統、冷渣器流化風量控制系統等。流化風母管壓力調節類似于一次風壓調節，由鍋爐負荷與流化風母管壓力曲線，計算出流化風母管壓力設定值．控制流化風機入口導葉，使流化風母管壓力滿足設定要求。回料閥流化風量控制系統、冷渣器流化風量控制系統均為單回路控制系統，其風量設定值固定。
2.3床溫床壓控制系統
床溫床壓控制系統主要包括鍋爐床溫控制系統，床壓控制系統等。
(1)鍋爐床溫控制系統：床溫的設定值由鍋爐熱負荷與床溫曲線給出。另外影響床溫的還有給煤量、再熱器錐形閥開度、一次風與總風比例、上二次風與總二次風比例、料床床壓，在調節中應考慮這些量的前饋補償，根據現場的擾動量與床溫、錐形閥開度與床溫動態特性確定補償函數。
(2)床壓控制系統：床壓的控制關系到床料的流化質量、經濟燃燒、廠用電率消耗、帶負荷能力等，所以控制好床壓對CFB鍋爐安全經濟運行具有重要意義。由鍋爐負荷與床壓曲線，計算出床壓設定值，控制排渣器調節門，使左右兩側床壓一致。
2.4蒸汽溫度控制系統
蒸汽溫度控制系統主要包括主蒸汽溫度控制系統，再熱蒸汽溫度控制系統。
(1)主蒸汽溫度控制系統：過熱器系統采用噴水減溫作為汽溫調節和保護各級受熱面管子的手段，整個過熱器系統共布置有兩級噴水。一級減溫器布置在低過出口至屏過人口管道上，作為粗調；二級減溫器位于屏過與高過之間的連接管道上，作為細調。每級減溫設計為串級調節。
(2)再熱蒸汽溫度控制系統：再熱汽溫采用尾部雙煙道擋板調溫作為主要調節手段．通過調節尾部過熱器和再熱器平行煙道內煙氣調節擋板，從而控制流經再熱器側和過熱器側的煙氣量，達到調節再熱汽溫的目的。同時，為增加再熱蒸汽汽溫調節的靈敏度，再熱系統也布置了兩級減溫器，第一級布置在低溫再熱器進口前的管道上（左右各一臺），作為事故噴水減溫器，第二級布置在低溫再熱器至屏式再熱器的連接管道上（左右各一臺），作為微噴減溫器。每級減溫設計為串級調節。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。
2.5其他單回路控制系統
在東陽光300 MW循環流化床模擬量控制系統中還包括下列一些簡單的單回路控制系統。
(1)冷渣器冷卻水流量控制系統：控制冷渣器冷卻水流量調節門，使冷渣器出口灰渣溫度滿足要求。
(2)點火器風量控制系統：由油槍流量一點火風量曲線，控制點火器對應風量調節門，使點火風量滿足要求。
(3)暖風器溫度控制系統：控制輔汽至暖風器調節門，控制暖風器出口二次風溫滿足要求。
(4)燃油流量控制系統：分別控制床上燃燒器和床下燃燒器組各自的燃油進油調門，使對應的燃油流量滿足設定要求。燃油壓力由再循環調門調節。
3、結束語
通過對湖北宜都東陽光300 MW循環流化床鍋爐的控制特點進行詳細分析，設計了穩妥、可靠的湖北宜都東陽光300 MW循環流化床鍋爐模擬量控制系統，這不僅有助于模擬量控制系統的調節品質的提高，而且有助于湖北宜都東陽光300 MW循環流化床機組安全、穩定、經濟的運行。
