CFB鍋爐因其具有燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高（大型CFB鍋爐的熱效率普遍達(dá)90%以上，目前300 MW CFB鍋爐熱效率設(shè)計(jì)為92.8%），負(fù)荷穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為大力發(fā)展的能源設(shè)備之一。
    魯奇型CFB鍋爐是國際上CFB技術(shù)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(xiàng)目已于2006年4月順利通過168 h試運(yùn)轉(zhuǎn)。其后又有秦皇島電廠三期、大唐開遠(yuǎn)電廠、國電小龍?zhí)丁⑷A電巡檢司、北方聯(lián)合電力蒙西電廠等多個300 MW級CFB鍋爐相繼建成投產(chǎn)。本文根據(jù)該鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出一些建議。
1、300 MW CFB鍋爐簡介
1.1主要性能指標(biāo)
    Alstom公司300 MW級CFB鍋爐的主要性能指標(biāo)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(fēng)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(yù)熱器等部分組成。工作流程見圖1。采用褲衩形雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，燃燒室（爐膛）蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及附墻式水冷壁結(jié)構(gòu)、水冷布風(fēng)板，大直徑鐘罩式風(fēng)帽。高溫絕熱高效旋風(fēng)分離器，布置在燃燒室兩側(cè)墻，外殼由鋼板制造，內(nèi)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(shí)現(xiàn)了氣、固兩相分離，將煙氣中夾帶的絕大多數(shù)固體顆粒分離下來，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料及石灰石（參加脫硫反應(yīng)）的往復(fù)循環(huán)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(fēng)密封。每個回料閥一側(cè)與爐膛相連；另一側(cè)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(jìn)入外置式換熱器，實(shí)現(xiàn)對爐膛溫度和再熱蒸汽溫度的控制和調(diào)節(jié)。外置式換熱器的設(shè)計(jì)增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，但解決了受熱面布置困難的矛盾，避免了嚴(yán)重磨損，床溫調(diào)節(jié)靈活，增強(qiáng)了鍋爐對煤種的適應(yīng)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(jìn)入空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵后排人大氣，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、運(yùn)行中應(yīng)注意的問題
2.1燃料粒度應(yīng)合理
    粒度過小，將使較多的可燃物隨煙氣進(jìn)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(yán)重時甚至出現(xiàn)流化不良，造成結(jié)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(fēng)板結(jié)構(gòu)，是Alstom公司300 MW CFB鍋爐的特點(diǎn)之一。維持兩床床壓穩(wěn)定，避免兩床失穩(wěn)發(fā)生翻床，是保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高鍋爐效率的關(guān)鍵。從已投產(chǎn)機(jī)組得出的主要經(jīng)驗(yàn)是：
    (1)保證熱電偶、風(fēng)量測量裝置及風(fēng)門調(diào)節(jié)裝置準(zhǔn)確性，使一次風(fēng)量和一次風(fēng)壓得到有效調(diào)整，避免因錯誤指示導(dǎo)致的誤調(diào)。
    (2)適時、適量排渣，調(diào)整給煤量。給煤量調(diào)整時應(yīng)使各點(diǎn)給煤均勻，使燃煤在整個床面分布均勻，兩側(cè)給煤量應(yīng)同步增減，控制爐膛兩側(cè)床壓偏差小于2.5 kPa。
    (3)爐膛兩側(cè)外置床返料量應(yīng)基本一致，避免因?yàn)榉盗狭科�差而產(chǎn)生床溫、床壓偏差。
2.3  把握外置床的投運(yùn)時機(jī)
    外置床，即外置式換熱器，是Alstom公司300MW CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一。它通過機(jī)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(shù)資料，要求機(jī)組帶一定的負(fù)荷后（床溫大于800℃，鍋爐蒸發(fā)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(chǎn)生較大沖擊，可在鍋爐升溫升壓過程中，在保證循環(huán)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(huán)正常建立，外置床即可投入運(yùn)行。
2.4尋求優(yōu)化方案，節(jié)約廠用電
    與常規(guī)煤粉爐相比，CFB鍋爐風(fēng)機(jī)數(shù)量多，壓頭高，導(dǎo)致廠用電率高，影響CFB鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)不斷探索各設(shè)備、系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方案。
    (1)對部分設(shè)備實(shí)施變頻改造，如一次風(fēng)機(jī)，通過變頻調(diào)速，可以減少調(diào)節(jié)擋板帶來的節(jié)流損失。應(yīng)考慮風(fēng)機(jī)最低安全轉(zhuǎn)速限制，確保在最低轉(zhuǎn)速時，能保證燃料的正常流化；還可對二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵等進(jìn)行變頻改造，一般平均節(jié)電35%；還可以減小啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，延長電機(jī)的檢修周期和使用壽命。
    (2)流化風(fēng)機(jī)數(shù)量多，耗電量大。是否可采用流化風(fēng)量調(diào)整，而減少1臺運(yùn)行的流化風(fēng)機(jī)，即將4運(yùn)l備的運(yùn)行方式改為3運(yùn)2備。
    (3)合理控制運(yùn)行中的料層厚度。料層厚度過低，可能造成運(yùn)行不穩(wěn)，甚至滅火。但料層過厚，除可能導(dǎo)致流化不良外，還使床壓及料層差壓偏高，風(fēng)機(jī)電流偏大。在保持臨界流化風(fēng)量的條件下找到最佳的料層厚度。
    (4)盡量減少啟停次數(shù)，經(jīng)常保持高負(fù)荷運(yùn)行。CFB鍋爐從啟動到帶額定負(fù)荷所需時間長，耗電量大，減少機(jī)組啟停次數(shù)能夠明顯減少廠用電。機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時，仍要保證正常的流化和燃燒。此外，若必須低負(fù)荷運(yùn)行時，可以考慮停運(yùn)1臺二次風(fēng)機(jī)和1臺循環(huán)水泵。
    (5)可適當(dāng)降低投煤溫度，如將650℃以上改為500℃，甚至更低，從而節(jié)約點(diǎn)火用油，減少油泵運(yùn)行時間。
3、控制對象的特點(diǎn)
    與常規(guī)煤粉爐相比，CFB鍋爐控制系統(tǒng)具有更多的輸入和輸出變量，耦合關(guān)系更加復(fù)雜，控制任務(wù)更加繁重。
    (1)當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化，或給水量、給煤量、返料量、減溫水量、引風(fēng)量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)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(fù)壓、床溫等）都要發(fā)生變化，只不過變化程度不同。
    (2) CFB鍋爐因燃燒系統(tǒng)的復(fù)雜性，使控制對象的非線性嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場辨識的結(jié)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(shù)的差別在不同的運(yùn)行工況下甚至達(dá)到2倍，常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器已經(jīng)難以保證各項(xiàng)控制指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
    (3)大滯后特性。主要表現(xiàn)為燃料一主汽壓力、噴水減溫一汽溫、外置床再熱循環(huán)錐形閥·料床溫度、二次風(fēng)量一氧量、石灰石量一煙氣流量等響應(yīng)的時間較長，一般在3～5min。CFB鍋爐的慣性遠(yuǎn)比常規(guī)煤粉爐要大，在給煤量擾動后，16~20min后主汽壓力才有反應(yīng)，而煤粉爐只有4~6min。
    (4)強(qiáng)耦合與多輸入、多輸出系統(tǒng)，如：機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中汽輪機(jī)調(diào)門、鍋爐燃料調(diào)節(jié)．負(fù)荷、主汽壓力的調(diào)節(jié)等屬于典型的強(qiáng)耦合與多輸入、多輸出系統(tǒng)。
4、CFB鍋爐的控制系統(tǒng)
    對于汽包水位和過熱汽溫控制，CFB鍋爐與通常的煤粉爐區(qū)別不大，可按二般煤粉爐的控制方式進(jìn)行控制。研究重點(diǎn)應(yīng)為燃燒控制。
4.1 300 MW CFB鍋爐模擬量控制
    (1)給料調(diào)節(jié)由兩級或三級給煤構(gòu)成，通過皮帶稱重式給煤機(jī)及刮板給煤機(jī)輸送到回料閥的回料腿，然后送入爐膛。
    (2) -次風(fēng)量通過2個一次風(fēng)量調(diào)節(jié)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足燃料流化和燃燒的要求。一次風(fēng)量定值由鍋爐指令與鍋爐熱負(fù)荷的大選值給出。一次風(fēng)量控制對防止褲衩型CFB鍋爐的“翻床”至關(guān)重要。
    (3)二次風(fēng)量通過4個內(nèi)、外調(diào)節(jié)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，使鍋爐運(yùn)行時煙氣含氧量最佳，達(dá)到較高的熱效率。二次風(fēng)量由兩級調(diào)節(jié)回路構(gòu)成，上級為氧量調(diào)節(jié)，氧量定值由鍋爐熱負(fù)荷給出；下級為內(nèi)、外二次風(fēng)量調(diào)節(jié)回路，氧量調(diào)節(jié)器的輸出校正內(nèi)、外二次風(fēng)量定值，內(nèi)、外二次風(fēng)量定值由鍋爐指令給出。
    (4) -、二次風(fēng)壓可分別調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉及二次風(fēng)機(jī)動葉開度。
    (5)流化風(fēng)壓力通過5臺（或4臺）流化風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使流化風(fēng)母管壓力滿足運(yùn)行要求。
    (6)爐膛壓力通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)靜葉開度改變風(fēng)機(jī)出力，使?fàn)t膛壓力穩(wěn)定。
    (7)鍋爐床溫調(diào)節(jié)用內(nèi)設(shè)中溫過熱器的外置床換熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過錐形閥，可調(diào)節(jié)從分離器到燃燒室及經(jīng)外置床到燃燒室的物料比例，從而調(diào)節(jié)床溫。
    (8)冷渣器流化風(fēng)量通過2臺調(diào)節(jié)門進(jìn)行調(diào)節(jié)。
    (9)冷渣器冷卻水流量通過1臺調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)冷渣器出口灰渣溫度。
    (10)設(shè)有1套前墻油槍、1套后墻油槍和2套風(fēng)道油槍，共4組點(diǎn)火器，每組有1臺點(diǎn)火熱風(fēng)量調(diào)節(jié)門，用于調(diào)節(jié)點(diǎn)火風(fēng)量。
(11)石灰石給料調(diào)節(jié)由串級調(diào)節(jié)回路組成，副回路由給煤量計(jì)算出總石灰石量設(shè)定值。調(diào)節(jié)2臺石灰石給料機(jī)給料量，使總石灰石量滿足設(shè)定要求；主回路調(diào)節(jié)煙氣中S02濃度，以滿足設(shè)定要求，其輸出校正總石灰石量設(shè)定值。
    (12)設(shè)有4臺進(jìn)油調(diào)門，分別控制4組點(diǎn)火油槍各自的燃油壓力。
    (13)再熱器出口汽溫的調(diào)節(jié)由2套外置床再熱器灰料再循環(huán)錐形調(diào)節(jié)閥和2套事故噴水減溫調(diào)門實(shí)現(xiàn)。影響再熱汽溫的主要因素有鍋爐熱負(fù)荷、風(fēng)量等，在調(diào)節(jié)中均考慮這些量的前饋補(bǔ)償。
4.2燃燒控制系統(tǒng)
4.2.1基本任務(wù)
    燃燒控制系統(tǒng)主要由給煤控制、一、二次風(fēng)控制和引風(fēng)控制構(gòu)成。CFB鍋爐燃燒過程自動控制的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負(fù)荷的需要，維持汽壓及爐膛壓力穩(wěn)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(jīng)濟(jì)性等。
4.2.2燃燒控制方案
    (1)燃料控制系統(tǒng)
    鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的總?cè)剂现噶�，通過與總風(fēng)量比較后取小值作為調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，保證鍋爐指令增加時風(fēng)量始終大于燃料量，也同時保證了先加風(fēng)后加燃料、先減燃料后減風(fēng)。調(diào)節(jié)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(fēng)道燃燒器燃油流量之和經(jīng)折算成相應(yīng)煤量后，加上總煤量作為總?cè)剂狭�，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(guān)系，且燃燒延遲很大，所以要采用變參數(shù)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(diào)節(jié)；另外2套用于再熱器出口汽溫調(diào)節(jié)�？刂拼矞氐氖侄问峭ㄟ^各種風(fēng)量的再分配而保持總風(fēng)量不變。影響床溫的因素還有給煤量、外置床再熱器調(diào)節(jié)、一次風(fēng)／總風(fēng)比例、床壓等，在調(diào)節(jié)中應(yīng)考慮這些量的變系數(shù)比例微分前饋補(bǔ)償。基于床溫的影響量多，故應(yīng)設(shè)計(jì)變參數(shù)控制。
    (3)床壓控制
    床壓是燃燒室內(nèi)密相區(qū)床料厚度的具體表現(xiàn)。料層過厚時，床料的流化狀態(tài)就會變差，嚴(yán)重時會造成燃燒室內(nèi)局部結(jié)焦；料層薄時，會使風(fēng)帽、床溫測點(diǎn)等磨損加大或過熱損壞，嚴(yán)重時還會使?fàn)t內(nèi)的傳熱惡化，不能維持正常的負(fù)荷需求。料層厚度與床壓的關(guān)系見圖2。由鍋爐負(fù)荷．床壓曲線，計(jì)算出床壓設(shè)定值，調(diào)節(jié)4臺排渣器調(diào)門，可使床壓滿足設(shè)定要求。
    床壓通過爐膛密相區(qū)差壓進(jìn)行測量。大型CFB鍋爐一般分左、右兩側(cè)，其測量平均值作為床壓的測量值。此信號與人為設(shè)定的床壓給定值比較后，通過調(diào)節(jié)冷渣器進(jìn)渣調(diào)門的開度，改變?nèi)紵�室爐床排渣量，從而維持床壓在合理范圍內(nèi)。
5、結(jié)  語
    從目前已投產(chǎn)的引進(jìn)Alstom技術(shù)的300 MWCFB鍋爐看，總體運(yùn)行狀況并不理想，飛灰可燃物高，廠用電率高，物料循環(huán)系統(tǒng)結(jié)焦等現(xiàn)象仍普遍存在，因此需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷完善測量手段。針對不同的應(yīng)用功能，進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)試驗(yàn)，加強(qiáng)建模及理論研究；針對各系統(tǒng)非線性、大滯后、多變量緊密耦合等特點(diǎn)，加強(qiáng)智能控制和模糊控制的應(yīng)用研究。