基于DCS 控制技術的循環流化床鍋爐安裝調試研究

【文章摘要】

循環硫化床鍋爐是一種用來產生蒸汽的一種設備，是最近一些年新起的一種清潔燃燒技術。本文主要介紹了130 噸循環流化床鍋爐在采用分散控制系統(DCS) 作為過程控制系統下的工作原理, 并且對循環硫化鍋爐自動控制系統進行了詳細討論，且對其安裝調試技術要點進行了詳細闡述。

【關鍵詞】

循環流化床鍋爐；DCS 控制技術；熱工測點

0 前言

在工業控制中DCS 系統的發展是跟隨著計算機技術的發展。在二十世紀六十年代前，基本上控制系統都是集中型的控制系統，所以當一臺控制非常多的計算機出現問題時，與此計算機相連的生產設備都會面臨癱瘓的危險。上世紀七十年代由于微處理技術的快速發展，世界上大型的儀器設備企業都紛紛宣布說成功的研發出新一代的計算機控制系統了。就是由之前的集中控制系統轉變成為集散控制系統了。這樣以來，就不會出現上述所說的問題了，因此在許多領域都得到了非常廣泛的應用。而且應用DCS 控制系統，對我國的工業自動化程度的提高有非常積極的作用。

1 循環流化床鍋爐簡介

循環流化床是當前國際最近年興起的一種低污染且高效的清潔燃燒技術，它是利用燃料石化燃料進而產生蒸汽的一種裝置。首先燃料要經過多次的脫硫劑的循環，然后在流化的狀態下在鍋爐爐膛內進行燃燒，反復的進行著低溫燃燒，在爐內激流涌動著，通常大的顆粒是在燃燒室的下部進行燃燒的，而細粒是在上部進行燃燒的。燃燒室內吹出來的細小粒子可以利用旋風分離器進行收集，然后再返送回床內燃燒。循環流化床鍋爐如下圖：

如圖所示，循環流化床鍋爐一般由兩部分組成。由爐膛、分離器、回料器等組成第一部分，從而將一個循環回路（固體物料建立起來）；由過熱器、省煤器、空氣預熱器等組成對流煙道，該煙道也就是第二部分，很像常規煤粉爐。

當液體或者是氣體的流通速度達到一定的速度時通過固體顆粒層，并且通過固體顆粒層液體或者氣體產生的作用力可以平衡固體顆粒層所承受的其他外力，與此同時，會有流狀的現象出現在固體顆粒層中，這種狀態就是流態化。有非常多的因素影響流態化，如受固體顆粒特性( 密度、顆粒度)、氣體流動速度( 流化速度)、流體特性( 粘稠度) 以及固體器壁的影響等等。

2 循環流化床鍋爐的控制特點

循環流化床鍋爐有三大控制特點：一是燃燒控制；二是風量控制；三是床溫控制。下面具體談談這三個控制特點：

2.1 循環流化床鍋爐的燃燒控制

中溫燃燒作為循環流化床鍋爐的燃燒特點所在，通常床溫會控制在875 度左右，而且有著很多的因素會對循環流化床鍋爐的燃燒產生影響，如煤顆粒度、燃煤特性、給煤方式、床溫等都包含在其中。對于較粗的煤粒，主要在循環流化床鍋爐的密相區燃燒，煤粒較細的在爐膛內在流化風的作用下作內循環運動，燃燒率很高。使用流態化的燃燒對于燃料燃燒率的提高是有好處的，它的原理就是高頻率的攪動使得固體粒子得到充分的混合，再由于其沒有固定的床面以及物料循環系統為它的特征，通過煙氣把床料經過氣固分離以后返回到床內繼續進行燃燒。由于物料進行了多次的循環以及在爐膛內固體粒子進行了強烈的碰撞以及混合，進而提高了燃料的燃燒率。流化床燃燒室不僅能進行熱交換和燃燒處理，還能脫硫脫硝，功能多樣化。由于在高溫氣固分離器，氧氣濃度極低加上焦炭粒子在里面停留的時間也很短，導致燃燒的部分很少。但是像一氧化碳等可以燃燒的氣體一般在這個區域進行燃燒。

2.2 循環流化床鍋爐的風量控制

流化風速在循環流化床鍋爐中會影響到傳熱風速。風速越大，床內顆粒運動更加激烈，加強了顆粒之間的熱交換。在設備正常運行的情況下，總風量是依據燃料的信號獲得以及自動依據過量的空氣系數進行修正，所以工作中需保持一次風壓與給煤量相匹配。

2.3 循環流化床鍋爐的床溫控制

由于最佳的脫硝以及脫硫的溫度范圍是875 度左右，所以循環流化床鍋爐的燃燒特點是中溫燃燒，通常床溫會控制在875 度左右. 按照鍋爐要求，一般調節床溫的方式分兩步走，首先是調節一、二次風的配比，然后是調節給煤量。通過第一步調節一、二次風的配比它的調節能力是有限的，然而調節給煤量，又會導致鍋爐的主蒸汽的氣壓發生大的波動。所以在進行調節床溫時，可以采用DCS 控制技術進行自動控制，而且只需要調節一次就可以完成。為了保證床料進行良好的流化， 每次的風量必須控制在合理的范圍以內，因此可以在DCS 控制回路中進行死區的設置，當給定值以及床溫偏差比死區的大時，就可以對風門進行一次調整。一般狀況下，當床溫變高的時候可以適當地將煤量進行縮減，延遲一段時間以后，床溫就會下降下來; 當床溫降低的時候適當地將煤量進行增加。用給煤量對床溫進行調整的過程中，必須注意此時系統的動態響應具有較大的延遲。

3 130 噸循環流化床鍋爐主要熱工測點的安裝調試

DCS 控制系統中各測點數據能夠對鍋爐運行狀況做到及時、準確的反映，這對操作人員啟、停爐和負荷調整操作非常的方便，而且，也能夠科學實時監控鍋爐各系統運行情況，為事故分析處理提供幫助。需要進行布置熱工測點安裝調試的分別是溫度測點布置、壓力測點布置、流量測點布置、風量儀表選型分析、氧量表及電動執行器等其他測點。

溫度測點布置時需在床下啟動燃燒器內套壁、冷風室、爐膛、料床、稀相區等分別設置溫度測點，壓力測點布置分別是點火油壓、冷風室壓力、料床壓力、密相區壓力、爐膛出口壓力、離器進/ 出口壓力， 另外水系統、風系統視工藝需要分布測點。流量測點布置分別是一次風、上一次風、下一次風、二次風、總風。

4 結語