循环流化床锅炉燃烧控制问题研究

贺兵斌

摘 要： 循环流化床锅炉在燃烧控制领域具有较好的发展前景，其燃烧效率较高，并且产生污染较少，能够有效提升企业经济效益。做好对燃烧系统的优化控制，对于促进工业效率的不断提升具有重要的意义。接下来，本文将针对循环流化床的锅炉燃烧控制策略进行简要阐述。

关键词： 循环流化床;锅炉燃烧;控制问题

【中图分类号】TK224 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）22-0168-01

引言：循环流化床锅炉作为先进的燃煤锅炉，具有燃烧效率高、适应性强、负荷调节范围广等优点，但由于其结构复杂，在控制领域呈现多变量耦合等方式，通常所采用的有效控制方法主要有模糊控制、智能解耦控制以及模糊神经网络等多种算法，集中于对控制器以及结构的创新优化。

1 循环流化床锅炉燃烧的控制任务分析

循环流化床锅炉主要有物料分离器、汽包、省煤器、过热器以及燃烧室等组成，通过将原煤进行粉碎，以颗粒形式进入燃烧炉，在高温作用下使其进行充分燃烧，以流态化形式与空气进行充分融合、燃烧，使其形成循环，更加均匀地释放热量，减少污染物的产生，尤其引入石灰石，更能起到良好的脱硫效果。对于循环流化床锅炉而言，其主要的控制任务是通过将煤料进行燃烧，使其释放足够热量以满足蒸汽负荷能量要求，从而使锅炉能够实现更加经济、高效运行。因此，需要结合蒸汽负荷的变化情况，适时调整锅炉燃料的供给量、燃料与空气的比值系数等，提升燃煤的燃烧效率，同时做好炉膛负压的合理控制，防止出现烟气、火焰外喷等危险情况。控制任务主要体现为六个方面，保持锅炉主蒸汽压力的稳定运行，使流化床炉膛的床温温度保持在合理范围内，合理控制床层的高度，便于燃料的运输，同时，使炉膛内的压力值保持在负压状态，减少二级返料的回归量，提升循环的倍率，促进燃烧经济性的有效提升等。

2 循环流化床锅炉燃烧的基本原理

循环流化床锅炉在燃烧过程中需要建立合理的数学模型，从流体力学等多个角度深入研究，提升燃烧效率，使其在稳定的状态下，合理划分为密、稀两个相区，由质量、能量平衡等多个角度细化分析，做好基本原理的研究与系统的优化控制。根据能量守恒基本原理可知，无论在密相区或是稀相区，相区内物质的热量的总效率与单位时间内，二次风引入热量、燃烧物料所释放的热量、锅炉炉膛排除的气体、物料热量以及传递到受热面的热量等保持相等的状态。因此，对循环流化床锅炉燃烧系统进行优化时，需要把握好动态特性，做好蒸汽压力、床层温度等重要影响因素的动态分析，将其作为被控制的研究对象，以燃煤量、风量等作为控制变量，建立燃烧过程所对应的数学模型，利用模糊、神经网络等智能算法，实现燃烧系统的优化设计。

3 循环流化床锅炉燃烧的控制方法分析

3.1 基于DCS控制下的燃烧系统分析

DCS是循环流化床锅炉在燃烧发展过程中常用的控制方式之一，其控制系统主要包括流程图、调节图、报警一览、历史趋势等等，适应效果较好，因此，在工业发展中应用较为广泛。运用DCS控制系统，管理人员可以实现对主要设备及工艺参数（温度、压力、流量、液位）的控制，提高循环流化锅炉燃烧控制质量。

例如，在采用DCS方式进行燃烧系统控制时，上位机采用五套监控及构成监控软件，实时监控燃烧控制系统的运转，而且该系统会定期将监管数据上传到管理终端，这样可以实现工艺参数的收集以及报警信息的自动记录等功能，提升输出稳定性。同时，下位机控制器要保证控制系统具有PC-Based功能，从而实现系统燃烧效率的稳定输出，有效改善燃烧系统的动态特性。此外，DCS控制系统支持在线修改，即当工作人员进行数据修改时不需要修改程序而仅仅要在FIX中增加点数就可以，这样显著提高了系统的安全性能，减少了数据丢失以及程序乱码问题的出现。

3.2 基于模糊控制下的燃烧系统分析

模糊控制是循环流化床锅炉燃烧系统中常用基本控制方式之一，主要由模糊控制器、被控对象等组成，其中，模糊控制器发挥着核心控制作用。根据系统控制策略、算法以及判决的不同，在进行模糊设计时，也会呈现不同的调整方式。

例如，采用一般化的模糊控制系统进行燃烧系统设计，通常可以采用闭环控制方式，对控制器输出、控制对象、系统误差值、目标设定值等进行系统化设计，将数字信号有效转化为模糊的信号，以模糊算法，按照特定的模糊规则进行模糊判决，在此基础上对系统输出进行去模糊处理，从而实现对燃烧系统的优化控制。可以采用差值信號及其变化量等作为两个输出变量，对燃烧系统进行合理控制，开展模糊计算前，可以将精确的信号转化为模糊逻辑量，按照模糊逻辑对其进行判定，在模糊论域中选定有效的语言值集合、隶属度函数等，贴近实际应用情况，建立相应的规则，实现对系统的准确控制，在模糊处理过程中可以采用重心法，最大隶属度法或者加权平均法等进行有效判决。

3.3 基于DCS控制下的燃烧系统下位机控制部分组态分析

基于DCS控制下位机控制部分的主要功能就是实现数据的采集、存储、计算以及逻辑控制等等，其不仅仅可以提升系统的自调整与适应性，还能够优化系统的燃烧效率。

例如，工作人员在进行下位机控制系统安装时应当保证所有的应用模块都安装在主板之上，确保整个控制系统由PWS10统一供电，这样可以位下位机控制系统的有效运转奠定基础。其次，工作热源为了保证系统通讯的稳定性，液应当采用ELINK10模式，将下位机控制系统中的所有数据及时传输到上位机中，这样既可以避免数据的丢失，又提高数据的传输效率。此外，在系统燃烧过程中，可以不断检测误差值以及误差变化率，将其以数值方式实时反馈到DCS控制系统的逻辑判决过程中，根据判决结果，实现三个调节参数的实时调整与优化，从而提升系统的动静态特性，使其在合理的控制范围内达到锅炉燃烧系统的稳定优化运行。

总结：循环流化床锅炉燃烧是工业领域研究的热点内容，做好模型设计与基本原理的研究对于提升锅炉系统燃烧效率，合理调整给风量与给煤量，优化主蒸汽压力、床温的控制响应动态具有重要的基础作用，能够更好地减少污染物生成，促进工业的健康发展。

参考文献

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