循环流化床锅炉主蒸汽温度控制策略优化

循环流化床锅炉主蒸汽温度控制策略优化

摘要：循环流化床锅炉的主蒸汽温度对锅炉的运行有着重要的作用，控制好温

度的变化能够提高过路的使用效率，使其更加的稳定的运行，从而提高锅炉的工

作效率，也能够使内部的部分不被破坏，根据分析和方案的设计对锅炉进行调整，使其能够达到温度控制的有效目的。

关键词：循环流化床锅炉；自动控制；主蒸汽温度

近年来，火电厂的单元机组能够保持较大的容量和较高的效率，机组的热工

自动控制系统需要具有更好的效果，为了使单元机组能够正常的运行，提高机组

的安全性，所以需要将单元机组的自动化水平进行提升。所以，对循环流化床锅

炉的控制系统进行改善的同时，还要制定有效的方案来促进流化床的效率和效益

的提升，对系统的功能的加强有着较好的作用。

1 循环流化床锅炉主蒸汽温对象的特点

主汽温作为锅炉运行中的衡量标准，如果主汽温过高或者过低都会导致电厂

的运行受到影响，对电厂的安全有着不良的作用。主汽温自动控制设备能够将过

热器口的蒸汽温度有效的控制在一定程度上，对过热器起到保护的作用，管壁的

温度也会得到控制。主汽温超过一定范围会使过热器和汽轮机等部分的金属结构

受到损坏，一般情况下，主汽温的最高值不能超过额定值的5摄氏度，而较低的

温度会影响热效率，汽轮机的安全也会受到影响，所以在这种情况下，主汽温的

下限值不能低于额定值的10摄氏度。根据标准的规定，主汽温的温度不能小于500摄氏度，且过热器的主汽温需要在535-545摄氏度的范围内，这样才能使电

厂的运行维持正常状态，也不会影响锅炉的运作以及内部的结构。

根据计算分析，循环流化床锅炉的结构和一般的常规煤粉炉有着一定的区别，所以水流量会对主汽温造成较大的影响，经过计算，气温系统的增益和时间会根

据负荷的变化而减少，具有较大的惯性和延迟性，所以针对这种现象，设计中采

用串级控制系统进行运作，由于这种系统可以减少惯性，所以能够提高系统的抗性，使系统的控制水平提高。

2 电厂循环流化床锅炉主蒸汽温度控制系统分析

2.1 汽温调节方案

串级气温控制系统需要具有准确的逻辑，并且能够稳定的运行，才能使其发

挥作用，由于大型的锅炉结构结构比较复杂，过热器的管道设置也比较长，所以

导致惯性加大，需要通过有效的方式进行优化。

2.2 负荷调节方案

由于主蒸汽压力的变化直接反映出供热负荷的改变，因此，主蒸汽压力是反

映循环流化床锅炉经济、安全运行的重要参数之一。为了适应供热负荷的变化，

通过调整锅炉的风量、给煤量来实现。在负荷调节方案设计时，一般采用主汽流

量信号作为前馈调节，为了消除燃烧率变化引起的干扰，本文采用经过动态补偿

后的能量平衡信号作为前馈补偿信号。这样就起到负荷扰动时锅炉燃烧快速响应，确保了燃烧的稳定性。

2.3 给煤调节方案

（1）热量信号的组成。当主蒸汽压力不变时，通常用热量信号代替给煤量，然后再用主蒸汽流量代替热量信号。这种替代在静态情况下是合理的。但是，在

动态性能下，系统的热量信号不仅包括主蒸汽压力，还包含锅炉的蓄热能量，而

蓄热能量和汽包压力密切相关。因此改善循环流化床锅炉自动控制系统的动态性能，本文在设计给煤调节方案时热量信号由蒸汽流量信号和汽包压力信号两部分

组成。（2）负荷床温调节。由于不同的负荷，要求的锅炉床温度不同，负荷床

温调节环节的主要任务是调整煤量、煤质的变化。当负荷处于稳定状态时，采用

床温信号调整和补偿给煤量，确保床温信号保持在稳定的范围之内。当床温过高时，减少一点给煤量；当床温偏低时，增加一点给煤量。

2.4 风量调节方案

（1）总风量调节。循环流化床锅炉总风量的调节是通过一次风量调节和二次

风量的调节来实现的，其中一、二次风的分配率要根据锅炉厂的资料进行确定，

在实际的控制过程中，也可根据现场的实际情况做适当的调整。（2）一次风量

调节。对于循环流化床锅炉而言，一次风的作用是用来保证物料处于良好的流化

状态，从而维持正常的物料循环。一般情况下，一次风量要占到总风量的40%～60%之间，由于不同的锅炉该数值不一，在实际的应用过程中还要进行适当的调整。由于循环流化床锅炉的正常燃烧要求床温维持在一定的范围之内，因此，一

次风量的设计还要综合考虑床温控制。（3）二次风量调节。循环流化床锅炉中

二次风的主要作用是协助悬浮段中微小煤炭粒子充分燃烧。二次风量调节通过控

制二次风挡板的开度实现，从而确保燃料的充分燃烧。

3 循环流化床锅炉汽水系统控制方案的设计

循环流化床锅炉汽水控制的目标是在确保锅炉和汽机安全、经济运行的前提下，控制锅炉主蒸汽温度在合理范围内、锅炉给水流量能够满足蒸汽负荷的要求。根据汽水系统特性，本文从主蒸汽温度控制和汽包水位控制两个方面阐述汽水系

统的控制方案设计。

3.1 主蒸汽温度控制方案的设计

（1）主蒸汽温度特性分析。对于热电厂中循环流化床锅炉而言，主蒸汽温度

过高会导致汽机高压缸和过热器承受过高的热应力而损坏；主蒸汽温度过低，则

会降低机组的热效率，影响锅炉的经济性能。因此，主蒸汽温度控制系统是确保

机组稳定运行和提高机组热效率的重要组成部分，由于影响主蒸汽温度的因素很多，例如减温水流量、进入过热器的热焓、蒸汽负荷、火焰中心位置等。在各种

扰动因素的影响下，汽温调节对象的动态特性有一定的惯性和滞后特性，因此主

蒸汽温度的控制也是循环流化床锅炉各个控制对象中较复杂、困难的一项。（2）主蒸汽温度模糊控制器的设计。为了确保主蒸汽温度在大多数情况下维持在480℃，通常情况下主蒸汽温度控制方案采用串级PID控制器，该方案具有容易实现、结构简单等特点。

3.2 汽包水位控制方案的设计

（1）汽包水位特性分析。由于汽包水位间接地表现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系，因此，汽包水位也是确保锅炉稳定、经济运行的重要参数之一。循环

流化床锅炉汽包水位控制的主要任务是：①保持给水量在负荷不变时的相对稳定；

②维护汽包水位在合理的范围之内。（2）加权因子模糊控制器的设计。由于锅

炉蒸汽负荷变化会造成的虚假水位现象，再加上汽包水位系统是一个非线性的滞

后系统。为了保证锅炉汽包水位的偏差在±25 mm的范围之内，本文采用加权因

子模糊控制器的设计思路，选取锅炉汽包实际水位和给定水位值之差和其变化率

作为控制器的输入，自调整加权因子作为控制的输出。

4 结语