彭大維

中國(guó)華電工程(集團(tuán))公司

循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)

彭大維

中國(guó)華電工程(集團(tuán))公司

本文以青海鹽湖100萬(wàn)噸鉀肥產(chǎn)品綜合利用項(xiàng)目供熱中心為例，介紹鍋爐系統(tǒng)的控制要求、聯(lián)鎖控制方式以及控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

鍋爐；控制；燃燒

循環(huán)流化床鍋爐(簡(jiǎn)稱(chēng)CFBB)是新一代清潔煤燃燒的環(huán)保型鍋爐，其子系統(tǒng)包括鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐排煙系統(tǒng)、鍋爐供水系統(tǒng)、鍋爐蒸汽系統(tǒng)等。

循環(huán)流化床鍋爐是一個(gè)多變量輸入、多變量輸出、變量之間耦合、非線性的動(dòng)態(tài)時(shí)變的控制對(duì)象，因此對(duì)控制提出了更高的要求。

本人以筆者負(fù)責(zé)完成的青海鹽湖100萬(wàn)噸鉀肥產(chǎn)品綜合利用項(xiàng)目供熱中心為例，介紹循環(huán)流化床鍋爐的工藝流程、順序控制要求以及控制方案。

1.循環(huán)流化床鍋爐的基本參數(shù)和流程

本鍋爐為循環(huán)流化床鍋爐，單汽包自然循環(huán)、燃用設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、采用高溫汽冷式旋風(fēng)分離器、非機(jī)械回灰、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、全鋼架，雙排柱，支吊結(jié)構(gòu)、半露天、緊身封閉。

1.1 鍋爐型號(hào):DG250/9.8-540

1.2 鍋爐主要參數(shù):

額定出力：250t/h；過(guò)熱蒸汽壓力（表壓）：9.80Mpa（g）；過(guò)熱蒸汽溫度：540℃；給水溫度：215℃；鍋爐正常排污率：2%；空預(yù)器進(jìn)風(fēng)溫度：20℃；排煙溫度：140℃；鍋爐保證效率:＞88%（當(dāng)空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度為20℃時(shí)）；脫硫效率：＞90%；鈣硫摩爾比不大于2.3。

注：壓力單位“g”表示表壓

1.3 鍋爐運(yùn)行方式：

鍋爐運(yùn)行方式：帶額定負(fù)荷并具有變負(fù)荷調(diào)峰能力。鍋爐設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了除渣和磨損問(wèn)題。

給煤方式：爐前氣力播煤加風(fēng)力吹掃。

除渣方式：出渣量以維持適當(dāng)?shù)牧蠈雍穸葹闇?zhǔn)。放渣管可接至灰渣冷卻裝置。高溫分離器底部設(shè)有備用排灰管。

鍋爐動(dòng)力設(shè)備電壓：直流220V、交流380V、6000V。

鍋爐給水調(diào)節(jié)：三臺(tái)機(jī)組配置4×100%容量的電動(dòng)變頻給水泵

2.控制系統(tǒng)的硬件組成

該鍋爐使用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，采用冗余的供電系統(tǒng)、冗余的通信網(wǎng)絡(luò)、互為備用的操作員站、冗余控制站和全冗余的輸入/輸出模塊來(lái)保證系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)行。任一路電源故障不會(huì)影響系統(tǒng)的整體供電，任意單一部件的故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在冗余配置情況下，模塊可以快速在線無(wú)擾切換，無(wú)需任何人工干預(yù)。

本控制系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立的完整的系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)內(nèi)，采用了對(duì)等式C/S的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并配置了兩層通訊網(wǎng)絡(luò)：過(guò)程控制網(wǎng)和過(guò)程信息網(wǎng)。過(guò)程控制網(wǎng)直接連接系統(tǒng)的控制站和操作站節(jié)點(diǎn)，是傳送過(guò)程控制實(shí)時(shí)信息的通道，完成實(shí)時(shí)I/O信息、控制命令、報(bào)警和各種歷史數(shù)據(jù)等的傳輸與發(fā)送，并采用雙重化冗余設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)傳輸可靠、實(shí)時(shí)、高效；過(guò)程信息網(wǎng)連接控制系統(tǒng)中所有操作節(jié)點(diǎn)，包括工程師站、操作員站等，在操作節(jié)點(diǎn)間傳輸歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和操作記錄等，還可實(shí)現(xiàn)與管理信息網(wǎng)的連接。

對(duì)于本套DCS控制系統(tǒng)，上位機(jī)系統(tǒng)采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)。整套DCS實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以分為五套相對(duì)獨(dú)立的DCS實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)，分別用于鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)、電氣輔機(jī)及低壓常用電、化水以及公共裝置。各DCS實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)之間的通訊由實(shí)時(shí)系統(tǒng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)總線采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的100M工業(yè)以太網(wǎng)（光纖冗余環(huán)網(wǎng)）。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用SCALANCE X204-2。網(wǎng)絡(luò)的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來(lái)實(shí)現(xiàn)。

DCS系統(tǒng)的操作終端總線采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的100M工業(yè)以太網(wǎng)（光纖冗余環(huán)網(wǎng)）。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用SCALANCE X204-2。網(wǎng)絡(luò)的冗余管理由SCALANCE X202-2IRT來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.幾種主要的順序控制系統(tǒng)

3.1 引風(fēng)機(jī)順控子功能組

1）操作方式：?jiǎn)尾?聯(lián)鎖

2）啟動(dòng)允許條件：入口調(diào)門(mén)開(kāi)度＜5%；風(fēng)機(jī)軸承溫度正常（＜75℃）；電機(jī)軸承溫度正常（＜75℃）；電機(jī)線圈溫度正常（＜100℃）；#1入口電動(dòng)門(mén)已關(guān)；#2入口電動(dòng)門(mén)已關(guān)；無(wú)本體故障信號(hào)；遠(yuǎn)控方式。

3）跳閘保護(hù)條件：風(fēng)機(jī)軸承溫度高高（ 85℃），延時(shí)3秒；電機(jī)軸承溫度高高（ 85℃），延時(shí)3秒；電機(jī)線圈溫度高高（ 120℃），延時(shí)3秒；引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)60秒后，出口門(mén)關(guān)閉，跳閘；MFT存在且爐膛壓力低三（ －3000Pa）。

4）引風(fēng)機(jī)#1/#2入口電動(dòng)門(mén)：?jiǎn)尾?聯(lián)鎖；引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)15秒，聯(lián)開(kāi)；引風(fēng)機(jī)停止，延時(shí)3秒，聯(lián)關(guān)。

5）引風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)門(mén)：?jiǎn)尾?聯(lián)鎖；引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)5秒，聯(lián)開(kāi)

3.2 高壓流化風(fēng)機(jī)順控子功能組

1）操作方式：?jiǎn)尾?聯(lián)鎖

2）啟動(dòng)允許條件：風(fēng)機(jī)軸承溫度正常（＜75℃）；電機(jī)軸承溫度正常（＜95℃）；電機(jī)線圈溫度正常（＜100℃）；任一引風(fēng)機(jī)運(yùn)行；風(fēng)機(jī)出口門(mén)已開(kāi)；無(wú)本體故障信號(hào)；遠(yuǎn)控方式。

3）跳閘保護(hù)條件：風(fēng)機(jī)軸承溫度高高（ 85℃），延時(shí)3秒；電機(jī)軸承溫度高高（ 105℃），延時(shí)3秒；高壓流化運(yùn)行，出口門(mén)關(guān)閉，延時(shí)3秒；引風(fēng)機(jī)全停，延時(shí)60秒；MFT存在且爐膛壓力高三（4000Pa），延時(shí)3秒。

4）互備聯(lián)鎖

運(yùn)行風(fēng)機(jī)跳閘或高壓流化風(fēng)母管壓力低（ 35KPa），聯(lián)鎖啟動(dòng)備用泵

各風(fēng)機(jī)分開(kāi)設(shè)置聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行后自動(dòng)復(fù)位其聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)

5）高壓流化風(fēng)機(jī)出口門(mén)：?jiǎn)尾?聯(lián)鎖；風(fēng)機(jī)備用啟動(dòng)指令，聯(lián)開(kāi)；風(fēng)機(jī)停止，聯(lián)關(guān)；風(fēng)機(jī)停止，允許關(guān)。

4.結(jié)束語(yǔ)

國(guó)泰化工熱電廠工藝過(guò)程復(fù)雜，對(duì)于模擬量控制系統(tǒng)和順序控制系統(tǒng)要求很高，經(jīng)過(guò)調(diào)試和運(yùn)行，鍋爐的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]蔣敏華，肖平編著《大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)》中國(guó)電力出版社