基于DCS 控制技术的循环流化床锅炉安装调试研究

徐传泉 山东省泰安市宁阳县金明热电有限责任公司 271400

【文章摘要】

循环硫化床锅炉是一种用来产生蒸汽的一种设备，是最近一些年新起的一种清洁燃烧技术。本文主要介绍了130 吨循环流化床锅炉在采用分散控制系统(DCS) 作为过程控制系统下的工作原理, 并且对循环硫化锅炉自动控制系统进行了详细讨论，且对其安装调试技术要点进行了详细阐述。

【关键词】

循环流化床锅炉；DCS 控制技术；热工测点

0 前言

在工业控制中DCS 系统的发展是跟随着计算机技术的发展。在二十世纪六十年代前，基本上控制系统都是集中型的控制系统，所以当一台控制非常多的计算机出现问题时，与此计算机相连的生产设备都会面临瘫痪的危险。上世纪七十年代由于微处理技术的快速发展，世界上大型的仪器设备企业都纷纷宣布说成功的研发出新一代的计算机控制系统了。就是由之前的集中控制系统转变成为集散控制系统了。这样以来，就不会出现上述所说的问题了，因此在许多领域都得到了非常广泛的应用。而且应用DCS 控制系统，对我国的工业自动化程度的提高有非常积极的作用。

1 循环流化床锅炉简介

循环流化床是当前国际最近年兴起的一种低污染且高效的清洁燃烧技术，它是利用燃料石化燃料进而产生蒸汽的一种装置。首先燃料要经过多次的脱硫剂的循环，然后在流化的状态下在锅炉炉膛内进行燃烧，反复的进行着低温燃烧，在炉内激流涌动着，通常大的颗粒是在燃烧室的下部进行燃烧的，而细粒是在上部进行燃烧的。燃烧室内吹出来的细小粒子可以利用旋风分离器进行收集，然后再返送回床内燃烧。循环流化床锅炉如下图：

如图所示，循环流化床锅炉一般由两部分组成。由炉膛、分离器、回料器等组成第一部分，从而将一个循环回路（固体物料建立起来）；由过热器、省煤器、空气预热器等组成对流烟道，该烟道也就是第二部分，很像常规煤粉炉。

当液体或者是气体的流通速度达到一定的速度时通过固体颗粒层，并且通过固体颗粒层液体或者气体产生的作用力可以平衡固体颗粒层所承受的其他外力，与此同时，会有流状的现象出现在固体颗粒层中，这种状态就是流态化。有非常多的因素影响流态化，如受固体颗粒特性( 密度、颗粒度)、气体流动速度( 流化速度)、流体特性( 粘稠度) 以及固体器壁的影响等等。

2 循环流化床锅炉的控制特点

循环流化床锅炉有三大控制特点：一是燃烧控制；二是风量控制；三是床温控制。下面具体谈谈这三个控制特点：

2.1 循环流化床锅炉的燃烧控制

中温燃烧作为循环流化床锅炉的燃烧特点所在，通常床温会控制在875 度左右，而且有着很多的因素会对循环流化床锅炉的燃烧产生影响，如煤颗粒度、燃煤特性、给煤方式、床温等都包含在其中。对于较粗的煤粒，主要在循环流化床锅炉的密相区燃烧，煤粒较细的在炉膛内在流化风的作用下作内循环运动，燃烧率很高。使用流态化的燃烧对于燃料燃烧率的提高是有好处的，它的原理就是高频率的搅动使得固体粒子得到充分的混合，再由于其没有固定的床面以及物料循环系统为它的特征，通过烟气把床料经过气固分离以后返回到床内继续进行燃烧。由于物料进行了多次的循环以及在炉膛内固体粒子进行了强烈的碰撞以及混合，进而提高了燃料的燃烧率。流化床燃烧室不仅能进行热交换和燃烧处理，还能脱硫脱硝，功能多样化。由于在高温气固分离器，氧气浓度极低加上焦炭粒子在里面停留的时间也很短，导致燃烧的部分很少。但是像一氧化碳等可以燃烧的气体一般在这个区域进行燃烧。

2.2 循环流化床锅炉的风量控制

流化风速在循环流化床锅炉中会影响到传热风速。风速越大，床内颗粒运动更加激烈，加强了颗粒之间的热交换。在设备正常运行的情况下，总风量是依据燃料的信号获得以及自动依据过量的空气系数进行修正，所以工作中需保持一次风压与给煤量相匹配。

2.3 循环流化床锅炉的床温控制

由于最佳的脱硝以及脱硫的温度范围是875 度左右，所以循环流化床锅炉的燃烧特点是中温燃烧，通常床温会控制在875 度左右. 按照锅炉要求，一般调节床温的方式分两步走，首先是调节一、二次风的配比，然后是调节给煤量。通过第一步调节一、二次风的配比它的调节能力是有限的，然而调节给煤量，又会导致锅炉的主蒸汽的气压发生大的波动。所以在进行调节床温时，可以采用DCS 控制技术进行自动控制，而且只需要调节一次就可以完成。为了保证床料进行良好的流化， 每次的风量必须控制在合理的范围以内，因此可以在DCS 控制回路中进行死区的设置，当给定值以及床温偏差比死区的大时，就可以对风门进行一次调整。一般状况下，当床温变高的时候可以适当地将煤量进行缩减，延迟一段时间以后，床温就会下降下来; 当床温降低的时候适当地将煤量进行增加。用给煤量对床温进行调整的过程中，必须注意此时系统的动态响应具有较大的延迟。

3 130 吨循环流化床锅炉主要热工测点的安装调试

DCS 控制系统中各测点数据能够对锅炉运行状况做到及时、准确的反映，这对操作人员启、停炉和负荷调整操作非常的方便，而且，也能够科学实时监控锅炉各系统运行情况，为事故分析处理提供帮助。需要进行布置热工测点安装调试的分别是温度测点布置、压力测点布置、流量测点布置、风量仪表选型分析、氧量表及电动执行器等其他测点。

温度测点布置时需在床下启动燃烧器内套壁、冷风室、炉膛、料床、稀相区等分别设置温度测点，压力测点布置分别是点火油压、冷风室压力、料床压力、密相区压力、炉膛出口压力、离器进/ 出口压力， 另外水系统、风系统视工艺需要分布测点。流量测点布置分别是一次风、上一次风、下一次风、二次风、总风。

4 结语

目前，在工业过程控制领域中，集散控制系统占统治地位。集散控制系统克服了以前模拟式仪表控制的缺点，提高了工业自动化水平。这对国内工业企业的自动化水平的提升意义重大。循环流化床技术作为一项高效低污染燃煤技术，广泛应用于我国的各行各业。本文结合了循环流化床锅炉的工艺特点研究了集散控制系统在循环流化床锅炉控制中的应用。通过对循环流化床锅炉的热工测点设计和测点布置及仪表选型，设计出基本能够满足生产运行需要的安装系统。027