火電廠循環流化床鍋爐控制技術的研究進展與發展趨勢

王偉國

摘要：循環流化床鍋爐控制技術具有高清潔性、高燃燒性等優勢，在火電廠得到了廣泛應用。就目前來看，循環流化床鍋爐控制技術的分布參數復雜、滯后性強，需對控制流程進行不斷優化。基于此，本文重點介紹火電廠循環流化床鍋爐控制技術的研究進展，循環流化床鍋爐控制技術的發展趨勢進行細致研討，以期為相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：火電廠;循環流化床鍋爐控制技術;研究進展;發展趨勢

隨著社會經濟的快速發展，各領域生產建設期間的燃煤需求與環境保護事業之間的矛盾不斷加劇。為更好實現火電廠節能減排目標，需積極應用更加先進的循環流化床鍋爐控制技術，控制煤煙排放量，保護大氣環境。

1循環流化床鍋爐控制技術發展

循環流化床鍋爐控制技術誕生于二十世紀六十年代末期，形成了多元化的技術流派。循環流化床鍋爐控制技術的實現主要依靠容量大型化以及蒸汽參數的整體提升。到二十世紀九十年代末期，循環流化床鍋爐的最大容量達到250MW。

與國外發達國家相比，我國循環流化床鍋爐控制技術的研究起步較晚，但發展速度較快[1]。自上世紀八十年代，科研機構紛紛開展循環流化床鍋爐控制技術的研究工作，不斷提升了循環流化床鍋爐的內在容量，積累下更多生產運行經驗。現階段投入使用的循環流化床鍋爐達到數千臺，廣泛應用在火電廠等電力領域與工業生產領域內，實現了商品化目標，為不斷提升火電廠鍋爐結構運行過程中的經濟效益及生態效益奠定了堅實技術基礎。

1.1循環流化床鍋爐控制技術的研究進展分析

與普通鍋爐相比，循環流化床鍋爐具有非線性、多變量等特征，耦合關系更加復雜，在實際應用過程中，循環流化床鍋爐的建模以控制系統設計難度顯著，循環流化床鍋爐控制技術成為火電廠生產運營期間必須攻克的難題。

循環流化床鍋爐控制技術主要肩負起保障鍋爐安全高效運行的重要職責，提升主汽壓力的穩定性，使鍋爐水位保持在標準范圍之內。現階段循環流化床鍋爐分為給水控制系統、主汽溫度控制系統、燃燒控制系統等。其中，給水控制系統與主汽溫度控制系統的設計與實施工作經驗豐富，技術較為成熟。但燃燒控制系統的構建難度較大[2]。與普通鍋爐裝置相比，循環流化床鍋爐增加了分離器回料裝置、石灰石給料裝置，實際建設成本增多。

循環流化床鍋爐控制可保障鍋爐的安全高效運行，在提升鍋爐燃燒效率的同時，控制煙氣排量，保護周圍生態環境。循環流化床鍋爐控制技術可維持汽壓的穩定性，提升鍋爐燃燒過程中的資源利用率，使引風量與送風量得到良好配合。循環流化床鍋爐控制技術還可將料床的溫度控制在最佳范圍之內，降低污染物產量，促進鍋爐的安全連續運行。

2循環流化床鍋爐控制系統難點

循環流化床鍋爐控制系統需對床溫的燃燒變量進行控制。由于床溫的影響因素較多，導致床溫與主汽壓力之間存在一定的耦合關系，對燃燒系統的實施帶來較大難度。循環流化床鍋爐運行會受到煤質、煤量的影響，為循環流化床鍋爐的運行埋下較多安全隱患。

針對此些問題，國內外研究人員主要開展了以下工作：一方面，結合循環流化床鍋爐運行需求，對循環流化床鍋爐控制技術進行不斷完善，提升鍋爐實際控制水平[3];另一方面，應用人工智能控制、專家控制、模糊控制等先進控制技術，切實提升循環流化床鍋爐內部耦合性，開發出解耦控制裝置。

2.1提升循環流化床鍋爐運行安全性的具體措施

循環流化床鍋爐控制技術的應用效果與其對實際生產情況的適應性具有直接關系，為切實提升循環流化床鍋爐運行期間的安全性，相關工作人員經歷了多年的研究與總結。

首先，從循環流化床鍋爐的燃燒優化試驗出發，通過對煤量以及煤質的調整，對可能對循環流化床鍋爐安全運行的影響因素進行綜合分析，明確鍋爐經濟燃燒調整以及風量的實際分配手段，對循環流化床鍋爐運行參數進行不斷調整與控制，更好實現循環流化床鍋爐高效穩定運行目標;

其次，對循環流化床鍋爐回料系統的堵塞問題、結焦問題以及煙氣反竄問題等出現原因進行深入研討，不斷改進循環流化床鍋爐內部回料系統，確保鍋爐的安全運行。收集循環流化床鍋爐常見問題，以及此些問題的成因[4]。具體而言，針對鍋爐返料系統不通暢等問題，提出相關解決對策，控制鍋爐對煤機以及水冷壁造成的磨損，控制鍋爐爆管次數，減少鍋爐維護費用，從根本上保障火電站的安全有效運行;

最后，針對循環流化床鍋爐運行期間存在問題，建立起更加先進的循環流化床鍋爐在線控制系統，對鍋爐內部主要設備的運行情況進行實時監控。在在線控制系統中，增設推理測試、推理解釋等功能，總結并控制床溫控制調整規則，保障循環硫化鍋爐正常運行。

3循環流化床鍋爐控制技術發展趨勢

就目前來看，循環流化床鍋爐控制技術歷經了多年的研究與發展，獲得的成效更加顯著，切實提升了循環流化床鍋爐實際運行過程中的安全性與經濟性，控制運行人員的工作量，對實現火電廠節能減排目標具有重要意義。隨著社會可持續發展進程的不斷加快，能源短缺問題更加嚴重，為使循環流化床鍋爐控制技術充分發揮出應有的積極作用，循環流化床鍋爐控制系統勢必會朝向更加先進化、智能化發展方向。具體而言，將循環流化床鍋爐控制技術與聚類融合控制技術有機結合在一起，借助聚類融合控制技術中的多個傳感器設備，對循環流化床鍋爐實際運行期間的各類數據進行總結分析，對循環流化床鍋爐的運行進行全程控制。

4總束結

總而言之，節能環保技術的應用是火電廠重要發展趨勢。為更好實現的潔凈煤燃燒目標，需應用日漸成熟的循環流化床鍋爐控制技術，結合火電廠生產需求與特征，對循環流化床鍋爐控制流程進行不斷完善與優化，確保循環流化床鍋爐控制工作能夠在推動火電廠可持續發展過程中，發揮出重要的積極作用。

參考文獻：

[1]李曉亞. 循環流化床爐內還原性氣氛對固硫特性的影響研究[D].中國科學院大學（中國科學院工程熱物理研究所），2019.

[2]崔健. 煤與石油焦混燃的循環流化床鍋爐重金屬、SO_x和Cl排放特性[D].東南大學，2018.

[3]李丞亮. 煤泥摻燒循環流化床鍋爐機組運行分析與經濟性研究[D].華北電力大學（北京），2017.

[4]王卉. O_2/CO_2氣氛下流化床燃煤煙氣中汞形態轉化機理研究[D].東南大學，2016.

（作者單位：山西平朔煤矸石發電有限責任公司）