0引言
    2006年4月17日．國家重點(diǎn)項(xiàng)目——白馬示范電站引進(jìn)技術(shù)的國內(nèi)首臺300 MW CFB鍋爐機(jī)組順利完成168h滿負(fù)荷試運(yùn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行。
    白馬示范電站鍋爐島主體部分由ALSTOM公司設(shè)計(jì)制造．額定蒸發(fā)量1025t/h．主參數(shù)為17.5 MPa/540。C/540℃，設(shè)計(jì)脫硫效率為94.15%：汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，主參數(shù)為16.7 MPa/537 0C/537℃：主變壓器由東方電機(jī)廠生產(chǎn)；分散控制系統(tǒng)(DCS)為德國ABB Symphony Melody系統(tǒng)。
    由于鍋爐容量的增大．特別增加了4個外置床來布置受熱面（1）。其中1、4號外置床布置高溫再熱器和低溫過熱器，2、3號外置床布置中溫過熱器一和中溫過熱器二。外置床工作原理為：通過開啟灰控閥引入部分旋風(fēng)分離器回爐膛的高溫物料( 900~950℃)，對布置在其中的受熱面進(jìn)行加熱，經(jīng)過換熱降溫的低溫物料(400～650℃)重新進(jìn)入爐膛。
    由于低溫物料重新進(jìn)入爐膛后能有效降低床溫，用灰控閥對300 MW CFB鍋爐的床溫進(jìn)行控制，可取得滿意的結(jié)果。現(xiàn)介紹國內(nèi)首臺300 MW CFB鍋爐床溫自動控制的設(shè)計(jì)、投運(yùn)情況和試運(yùn)中出現(xiàn)的問題及所作的改進(jìn)，富通新能源生產(chǎn)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。
1、床溫測點(diǎn)的布置及作用
1.1床溫測點(diǎn)布置
    爐膛分左、右兩側(cè)，下部為2個褲衩腿，每個褲衩腿上布置有上、中、下3層床溫測點(diǎn)，每層3支。爐膛的中、上部各布置1支床溫測點(diǎn)。為防止床溫測點(diǎn)在運(yùn)行中被高速流動的高溫物料沖刷損壞．測點(diǎn)的保護(hù)套管均作了特殊的耐磨處理。所有床溫測點(diǎn)均為進(jìn)口件。
1.2床溫測點(diǎn)作用
    爐膛中、上部床溫測點(diǎn)主要反映爐膛內(nèi)的燃燒工況．供運(yùn)行人員參考，未參與邏輯運(yùn)算。爐膛下部的3層床溫測點(diǎn)根據(jù)其布置的具體位置．分別具有不同的作用。
1.2.1  下層床溫
    下層床溫用于鍋爐點(diǎn)火啟動初期，作為投運(yùn)床上油槍的判斷條件．決定投油的時機(jī)。當(dāng)下層床溫高于500℃且風(fēng)道燃燒器運(yùn)行時，允許投運(yùn)床上？由槍；當(dāng)下層床溫高于590℃，可投運(yùn)床上油槍（與風(fēng)道燃燒器運(yùn)行與否無關(guān)）。
1.2.2中層床溫
    中層床溫用于鍋爐點(diǎn)火啟動后期，作為投運(yùn)給煤機(jī)的判斷條件，決定投煤的時機(jī)。當(dāng)中層床溫高于600℃且床上油槍運(yùn)行時，允許投運(yùn)給煤機(jī)：當(dāng)中層床溫高于760℃，可投運(yùn)給煤機(jī)（與床上油槍運(yùn)行與否無關(guān)）。
1.2.3上層床溫
    上層床溫用于鍋爐正常運(yùn)行時的床溫自動控制和保護(hù)。用于自動控制時，3個測點(diǎn)取平均值，左側(cè)床溫由2號外置床灰控閥進(jìn)行控制．右側(cè)床溫由3號外置床灰控閥進(jìn)行控制；用于保護(hù)時．3個測點(diǎn)進(jìn)行三取二運(yùn)算，當(dāng)任一褲衩腿上層床溫達(dá)到980℃時，機(jī)組故障減負(fù)荷(RB)發(fā)生，機(jī)組以5%的速率減負(fù)荷至40%，當(dāng)任一褲衩腿上層床溫達(dá)到990℃時，主燃料跳閘。
2、鍋爐床溫的自動控制
    鍋爐正常運(yùn)行中必然有部分密封槽的高溫物料要進(jìn)入外置床對其中的受熱面進(jìn)行加熱，這樣，灰控閥將會有一定的開度。此時，若關(guān)小灰控閥，將增加回爐膛的高溫物料，減少到外置床的高溫物料，也即減少了回爐膛的低溫物料，床溫將隨之升高；相反，若開大灰控閥，床溫將隨之降低。因此，調(diào)節(jié)灰控閥開度是控制床溫的一個有效方法。
2.1鍋爐床溫設(shè)定值的形成
    當(dāng)鍋爐床溫保持在850℃運(yùn)行時．煙氣中生成的S02量最少。結(jié)合不同工況的具體需要，床溫設(shè)定值由負(fù)荷的函數(shù)形成。
    在0%～35%負(fù)荷時，鍋爐蒸發(fā)量需求相對較小，床溫設(shè)定值為800℃：在35%—50%負(fù)荷時，床溫設(shè)定值是一條斜線：在50%負(fù)荷以上時，要保證鍋爐有足夠的蒸發(fā)量，床溫設(shè)定值為890℃。床溫設(shè)定值可根據(jù)工況的需要，由運(yùn)行人員進(jìn)行適當(dāng)修正。設(shè)定值輸出變化率限制在50℃/min。
2.2鍋爐床溫控制方案
    鍋爐床溫控制采用單回路PID控制，設(shè)定值和測量值的偏差進(jìn)入PI調(diào)節(jié)器．經(jīng)比例積分運(yùn)算后，其輸出作用于2或3號外置床的灰控閥。為防止調(diào)節(jié)器的輸出產(chǎn)生不必要的波動。在PI調(diào)節(jié)器的輸入用了一個死區(qū)限制塊．幅度為±l0℃，即偏差在±l0℃范圍內(nèi)．PI調(diào)節(jié)器不參與控制。
    在穩(wěn)定工況下，負(fù)荷、煤量和灰控閥開度是一一對應(yīng)的關(guān)系．因此引入了鍋爐熱負(fù)荷作為前饋信號：當(dāng)熱負(fù)荷增加時，提前開大灰控閥：當(dāng)熱負(fù)荷減小時．提前關(guān)小灰控閥。為了防止灰控閥被灰粒堵塞，灰控閥的開度不能長時間保持在同一位置，因此，在調(diào)節(jié)器之后、手操器之前疊加了一個振蕩器，使灰控閥在給定值的土2%內(nèi)來回波動。
2.3鍋爐床溫控制手段
    外置床共有4個：1、4號外置床內(nèi)布置有高溫再熱器，其灰控閥用于控制再熱汽溫：2、3號外置床內(nèi)布置中溫過熱器，其灰控閥用于控制床溫，中溫過熱蒸汽溫度采用噴水減溫進(jìn)行控制。
    灰控閥頂端是一個錐頭，故又稱錐形閥，是ALSTOM公司專利技術(shù)，它能在高溫惡劣的環(huán)境中，既能保證閥門關(guān)嚴(yán)，又能有效防止床料堵塞。運(yùn)行中，閥體內(nèi)通以冷卻水對錐頭及閥桿進(jìn)行冷卻，以避免被高溫?fù)p壞。
    鍋爐一次風(fēng)量及下二次風(fēng)量是負(fù)荷的函數(shù)．不參與床溫控制，這和無外置床的機(jī)組有很大區(qū)別。
2.4鍋爐床溫控制的參數(shù)整定
    因床溫對各種擾動的響應(yīng)過程較慢．故PI調(diào)節(jié)器的積分時間設(shè)置較長。原設(shè)計(jì)鍋爐熱負(fù)荷的前饋信號作用過強(qiáng)．引起床溫波動，因此將此參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)減小。
    原來ALSTOM公司設(shè)計(jì)方案中PI調(diào)節(jié)器之前的死區(qū)限制塊參數(shù)為±20℃．即床溫測量值和給定值之間的偏差在20℃之內(nèi)都不進(jìn)行調(diào)節(jié)．這主要是考慮到2、3號外置床內(nèi)布置有中溫過熱器，如果灰控閥開度變化太快．將引起中溫過熱蒸汽溫度不必要的波動。投運(yùn)一段時間后，發(fā)現(xiàn)床溫波動有些偏大．因此將死區(qū)限制塊的參數(shù)作了適當(dāng)減小，控制品質(zhì)得到改善，而對中溫過熱蒸汽溫度影響不大。
    控制器輸出疊加的脈沖量為2%．脈沖周期原為10 s(50%占空比)。但灰控閥執(zhí)行器設(shè)計(jì)為電動執(zhí)行器，經(jīng)一段時間運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行器電機(jī)溫度過高，因此將振蕩周期作了適當(dāng)延長。
2.5床溫控制效果
    經(jīng)過不斷觀察并進(jìn)行參數(shù)細(xì)調(diào)．床溫自動控制達(dá)到了比較理想的效果。在穩(wěn)定工況下，床溫波動幅度控制在±20℃內(nèi)。在變工況下，床溫的實(shí)際控制曲線見圖2。
    從圖2可看出．機(jī)組負(fù)荷從265 MW上升到300 MW的過程中．床溫最高升到919℃，最低降到870℃．波動范圍為49℃：機(jī)組負(fù)荷從300 MW下降到230 MW的過程中，床溫最低降到850℃，最高升到900℃，經(jīng)2次收斂振蕩后趨于穩(wěn)定，波動范圍最大為50℃。
    從以上分析可知，在機(jī)組負(fù)荷大幅度變化時，床溫波動幅度能穩(wěn)定在50℃范圍內(nèi)．保證了爐膛內(nèi)燃料的安全燃燒．為整個機(jī)組實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制打下了基礎(chǔ)。
3、鍋爐床溫控制中遇到的問題
3.1  床溫測點(diǎn)位置修改
    爐膛下部的3層床溫測點(diǎn)原來設(shè)計(jì)布置于褲衩腿外部側(cè)墻，但安裝時發(fā)現(xiàn)中、下2層靠近前墻和后墻的4個床溫測點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝位置正好位于鍋爐鋼梁上，若要安裝到原設(shè)計(jì)位置，必須把鋼梁割開，勢必降低鋼梁強(qiáng)度，使鍋爐整個鋼架結(jié)構(gòu)承重出現(xiàn)問題。經(jīng)查閱圖紙資料、現(xiàn)場測量及和外方協(xié)商．最后將這4個測點(diǎn)移位到了2個褲衩腿中間的側(cè)墻上．經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐，對測量準(zhǔn)確性沒有影響。
3.2床溫控制方案的修改
    最初的床溫控制方案中將變化率限制塊設(shè)在PI調(diào)節(jié)器之后，這樣，投入床溫自動控制時，由于變化率限制塊的限制，調(diào)節(jié)器輸出變化非常慢．導(dǎo)致床溫?zé)o法控制。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)此功能塊位置放錯了，應(yīng)改到設(shè)定值形成的函數(shù)后。邏輯修改后，床溫自動控制恢復(fù)了正常的調(diào)節(jié)功能．
4、結(jié)語
    在白馬示范電站CFB鍋爐機(jī)組的啟動調(diào)試過程中，對原床溫控制系統(tǒng)進(jìn)行了大膽的修改：對床溫測點(diǎn)位置進(jìn)行了調(diào)整，對控制方案及參數(shù)進(jìn)行了修改，并在機(jī)組運(yùn)行中不斷調(diào)整調(diào)節(jié)器參數(shù)，保證了床溫自動控制能穩(wěn)定可靠地投入。
    目前300 MW CFB鍋爐床溫利用外置床灰控閥進(jìn)行控制，沒有考慮一次風(fēng)量及給煤量變化的影響。實(shí)際運(yùn)行中曾遇到機(jī)組啟動中燃油質(zhì)量有問題．床溫上升較慢，很難達(dá)到投煤溫度，此時能否減小一次風(fēng)量及減多少合適，機(jī)組正常運(yùn)行中是否也應(yīng)考慮風(fēng)煤對床溫的影響，這些問題有待在今后的運(yùn)行中繼續(xù)探索、實(shí)踐，以進(jìn)一步提高床溫的控制品質(zhì)，富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。