|
一、75T/H CFBB 的特点
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中重要的动力设备。按照燃料种类工业上应用的锅炉可以分为燃油锅炉、燃气锅炉、燃煤锅炉三种。锅炉设备的主要工艺流程：燃料和热空气按照一定比例送入燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经过换热器，形成一定汽温的过热蒸汽，再经过减温水减温，然后汇集至蒸汽母管，经负荷设备控制供给负荷设备用。
电站锅炉按照设计结构不同可以分为链条炉、煤粉炉、循环流化床锅炉等等几种。煤粉炉一般在大型的火力发电厂。这里主要介绍循环流化床锅炉，英文缩写是CFBB。最小的CFBB一般是35T/H，目前国内最大的是上海锅炉厂生产的440T/H自然循环流化床锅炉。下面介绍一下济南锅炉厂生产的75T/H CFBB。
济南锅炉厂设计、生产的YG-75/5.29-M5型循环流化床锅炉，该锅炉布置方式为单锅筒、自然循环、Ⅱ型布置，循环流化燃烧，炉膛结构为膜式水冷壁，在炉膛出口与尾部竖井烟道之间布置两个高温水冷式旋风分离器，在尾部烟道内设有高、低两级过热器，在高、低两级过热器之间设有喷水减温器，尾部竖井内依次设有三级省煤器和一、二次风空气预热器。
锅炉设计的主要参数如下表：
（某集团自备热电厂三炉两机项目3*75T/H 2*12MW）
额定蒸发量 75T/H 主汽温度 450℃
额定蒸汽压力 5.29MPa 给水温度 150℃
一次风预热温度 150℃ 设计燃料（烟煤） Q=12669KJ/Kg
二次风预热温度 150℃ 热效率 85%
排烟温度 150℃ 脱硫效率 85%
燃料消耗量 17779.5Kg/H 钙硫比 1.5～２
燃料颗粒度要求 <=2mm 石灰石颗粒度要求 <=13mm
辅机配置：一次、二次风机为某风机厂生产，技术参数如下表：
一次风机型号: SFGX75-1No16.5D
风量 54720 m3/H 功率 400KW/10000V/29A
风压 16100 Pa 主轴转速 1450 r/min
二次风机型号: SFGX75-1No14D
风量 50160 m3/H 功率 280KW/10000V/21A
风压 12370 Pa 主轴转速 1450 r/min
下面介绍一下济南锅炉厂生产的75T/H CFBB的特点：见草图如下：
1、不用传统的喷嘴，而采用在布风板上分布均匀的风帽，流化效果好，不易堵塞。2、密相区和稀相区，热量主要是在稀相区。3、炉墙采用膜式水冷壁。4、传热方式有传导、对流和辐射三种，其中以直径很小的小颗粒煤粉与水冷壁传导换热方式为主5、返料装置：水冷式高温旋风分离器，U型阀返料装置。6、高、低过热器、喷水式减温器、一二次风空预器、三级省煤器。7、炉床底下设有左右两个风室，一次风从风室往上吹，二次风从炉膛三分之一高度处吹入，将密相区吹成稀相区（一、二次风的压头大约在10000Pa左右）。8、汽包内设汽水分离器。9、根据风速由小到大分为鼓泡床阶段、流化床阶段、沸腾床阶段。锅炉正常燃烧是在流化床阶段。10、床温床压的控制很重要。床压的控制主要是改变床的高度，即利用排渣的手段改变床压。11、最佳脱硫脱氮燃烧温度为850℃～950℃左右。
二、介绍目前的DCS产品
热电厂热工主要是热力系统的热控，即对锅炉和汽轮机发电机组的热控，其次是 热交换站（换热站）的热控。电厂热控主要包括参数的检测、显示、报警、设备的各种保护、对可控环节的闭环调节等内容。以前主要是采用仪表系统（包括单、多回路调节器）来进行检测和控制，目前主要是由DCS来进行监控。一台锅炉或一台汽机一般配置一个控制柜和一台操作站。
下面介绍一下目前的DCS产品有哪几种：
国内的主要有:
① 上海新华控制工程公司的XDPS-400分散型控制系统
② 北京和利 时系统工程有限公司的HS2000、MACS 、FOCS等系列产品
③ 浙大中控公司的JX-300X系统以及其他一些公司的产品
国外的有霍尼韦尔公司的S9000/SCAN3000系统、西屋（westinghouse）、贝利（bailey）、横河公司µXL系统、罗斯蒙特公司的delta V系统等等。
HS2000系统层次结构图如下：（MFS：多功能计算站，CIU：总线接口单元）
EN2000软件包是HS2000 系统的大型组态软件，在WIN32操作系统环境下运行，主要包括数据库、系统库、功能块图、梯形图、公式生成等几部分。数据库主要是定义变量点的点名、类型、数值、属性、上下限、报警设置等等，系统库主要是绘制流程监控图，功能块图完成主要的控制方案，梯形图主要是顺控设备开关量的控制以及相互之间的联锁功能。当整个系统组态完成后，要先存盘，再编译，再进行系统连接、系统生成，然后由工程师站向操作员站和控制站（I/O站）下装，每次修改数据库组态时都必须下装一次，注意必须时刻保持工程师站、操作员站和控制站的版本一致，否则系统运行会出现错误导致事故！
由于每个用户的要求不同，各个设计院设计的点数也不一样，从控制的角度来讲应该是大同小异的。一台75T/H CFBB一般被设计为200～400个点左右。集控室一般设在7米平台，高低压配电室一般设在0米平台。一般DCS集控室的布置模式图如下：
锅炉侧需要控制和检测的现场设备一般有：变送器（包括压力、温度、料液位、流量、氧量、电流、电压等）、执行器、变频器、电动机、风机、吹灰器、给煤机（刮板、螺旋）等。汽机侧需要控制和检测的现场设备一般有：变送器（主要是温度和压力）、调节阀、电动门、交、直流、辅助润滑油泵、给水泵、凝结水泵、循环水泵等。
顺控设备的开和关：DO命令（开或关指令）由工程师站（ES）或操作员站（OS）发出，通过以太网使I/O柜内的主控单元（控制器）响应，由控制器向DO模块（开关量输出卡件）发出一条指令（脉冲或电平信号），该指令使继电器柜内相应的中间继电器动作，则DCS向现场设备送出干结点信号，（中间还有一个电气柜），再到现场的机旁控制箱的两个开关，接触器动作就可以控制电动门或电机的启、停。（顺序设备的开和关大多是这样来实现的）顺控设备一般包括风机、各种泵类、开关阀类、吹灰器、给煤机、电动门、电动机、等等。一般现场的机旁控制箱也会设计自动和手动两个状态的旋转按钮来切换当前控制方式是本地手动还是远方DCS自动。如下图所示：
调节阀的控制（连续调节设备）：AO命令（模拟量输出指令）由工程师站或操作员站发出，通过主控单元响应AO模块（模拟量输出卡件，一般是4～20mA的），发出的信号经过主控室内的手操器，再经过伺服放大器达到执行器，执行器动作完成调节阀的连续调节。手操器是联系DCS和现场设备的桥梁和纽带，手操器的手、自动两个状态决定了DCS命令是否对现场的设备有效。目前许多国外的执行器产品是电子一体式的，即把伺服放大器集成在执行机构里面。
AI、DI信号则是由相应的模拟量、开关量输入模块采集到DCS的。AI信号一般是4～20mA的，也有mV信号的。而DI信号一般是现场顺控设备的开反馈和关反馈以及故障、电源监测信号。
点火油速关阀的联锁控制：因为油枪是机械式雾化的那种，为了达到良好的雾化效果，所以要根据油压的不同而自动开或自动关。现场安装的可以是380V供电的三表针的有源压力表。该表可以送出代表油压高、低的两个结点信号至DCS的DI模块。
三、关于热工控制系统
锅炉的主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量，主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。如下图：
1． 锅炉汽包水位控制系统
锅炉汽包水位控制的重要性：维持锅炉和汽机的安全生产，提供基本恒定压力、温度的蒸汽。尤其对现代锅炉而言，允许的汽包蓄水量波动也越来越小，因此必须严格控制水位在规定范围之内。
汽包水位控制一般采用三冲量的经典系统：即汽包水位、给水流量反馈、蒸汽流量前馈三个冲量，如下图所示：
它包含给水流量控制回路和汽包水位控制回路两个控制回路，实质上是蒸汽流量前馈与液位流量串级系统组成的复合控制系统。当蒸汽流量变化时，锅炉汽包水位控制系统中的给水流量控回路可迅速改变进水量以完成粗调，然后再由汽包水位调节器完成水位的细调。这种控制方案既解决了给水系统所带来的干扰，又克服了虚假水位的现象，目前大多数的锅炉控制都采用三冲量控制方案。
2． 锅炉燃烧过程控制系统
锅炉燃烧过程自动控制系统一般采用超弛控制系统又叫双交叉控制系统，可分为三个子控制系统，即蒸汽压力控制系统、烟气含氧量控制系统和炉膛负压控制系统。可完成的功能包括使锅炉出口蒸汽压力稳定，保证燃烧过程的经济性以及维持炉膛压力稳定。因此，如下图所示。
该方案使锅炉保持最经济燃烧，当蒸汽负荷上升时，先加风量再加煤量；当蒸汽负荷下降时，先减煤量再减风量。
3． 过热蒸汽温度控制系统
过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，一般由锅炉和汽轮机生产的工艺确定。从安全生产和经济技术指标上看，必须控制过热蒸汽温度在允许范围之内。在75T锅炉计算机控制系统中，过热蒸汽温度控制系统设计为如下图所示。
调节手段是改变减温水流量。从结构上看，这是一个简单的单回路控制系统，但是实际系统存在以下问题：锅炉的进水系统中实际有三台调节阀，即锅炉总给水阀(V1)、减温水阀(V2)和汽包给水支阀(V3)，如图所示。因为这3个阀都控制给水量，将会通过图中进水交点处压力P的变化而产生关联作用。
4． 除氧器控制系统
除氧器控制系统包括除氧器压力和液位两个控制子系统。在75T锅炉计算机控制系统中，除氧器压力控制系统和除氧器液位控制系统都设计为单回路PI控制方式。在满足锅炉生产的实际要求的前提下，单回路PI控制方式具有结构简单、容易整定和实现等优点。除氧器控制系统的控制方案示意图如下图所示。
对于除氧器压力系统而言，当除氧器压力发生变化时，压力控制系统调节除氧器的进汽阀，改变除氧器的进汽量，从而将除氧器的压力控制在目标值上；同样，对于除氧器液位系统，当除氧器液位发生变化时，液位控制系统调节除氧器的进水阀，改变除氧器的进水量，从而将除氧器的液位控制在目标值上。
四、介绍锅炉调试内容及步骤
一、 冷态试验：目的在于确定点火时的临界流化风量，不同料层厚度所对应的料层差压，检查风帽是否堵塞，布风是否均匀，返料器是否正常。
1、 布风板阻力特性试验（不铺炉料时的风室压力）
2、 布风板均匀性试验
3、 确定临界流化风量与料层阻力（绘制与阻力曲线）
4、 给煤机转速与给煤量关系曲线试验
5、 返料风的流化试验
二、 烘炉：目的是在锅炉投产前，为了使炉墙内水分缓慢蒸发逸出，确保炉墙热态时安全，避免因锅炉升温过快时水分急剧蒸发，炉墙发生裂纹、变形甚至倒塌发生事故。
三、 碱煮：（NaOH 3～4Kg/ m3 N3PO4 2～3Kg/ m3）
1、 根据锅炉的锈蚀和肮脏程度，向锅炉内加入适量的NaOH和N3PO4，使炉水呈碱性，以除去铁锈和油等污物，并在锅炉受热面上形成一层保护膜，保证锅炉受热面的清洁，提高汽水品质，防止锅炉受热面结垢和腐蚀引起事故。
2、 碱煮前的水冲洗：低压给水管路（补给水、除氧器、凝结水）和高压给水管路的水冲洗。若锅炉水容积按60 m3算需NaOH 300 Kg，N3PO4 230 Kg。
四、 过热器及主蒸汽管路吹洗：
1、 目的：清除过热器及主蒸汽管路中的污垢及杂物
2、 范围：锅炉全部过热器管系、主蒸汽管系、自动主汽门前、排大气，还有减温水系统管路的吹洗。
3、 方法：降压蓄热法（冷态试验后）
五、 蒸汽严密性试验及安全阀整定：
1、 蒸汽严密性试验：在热态工作压力（5.29Mpa）下，对锅炉本体及锅炉范围内管道、法兰、阀门等承压部件进行全面检查。
2、 先调汽包安全阀再调过热器安全阀
六、 化学水处理系统调试：
1、水处理流程如下图：
2、防腐设备的电火花试验
3、混凝土构筑物的罐水试验
4、系统水冲洗
5、设备系统的严密性试验
6、分步试运：
① 全自动盘式过滤器调试
② 反渗透装置调试
③ 除碳器的调试
④ 酸碱喷射器的抽吸试验
⑤ 空压系统调试
⑥混合离子交换器的调试
7、整体试运
8、废水处理系统调试
9、程序控制部分调试
七、 整套启动试验
1、 目的：锅炉断油烧煤带汽机，完成72小时试运
2、 点火前的检查及试验：锅炉本体检查、汽水系统检查、风烟系统检查、除尘、除渣系统检查、热工仪表检查、输煤系统检查、联锁保护系统检查
3、 锅炉整套启动步骤及方法：
⑴ 进行点火前的检查及试验
⑵ 开启给水泵向锅炉上水，并开启蒸汽管道疏水，上水时间应补小于两小时，上水应均匀缓慢
⑶ 当汽包水位上升至水位计最底水位线时，停止上水，观察水位变化情况，再上水至水位计-50mm处
⑷ 开启汽包及省煤器出口集箱上的放空阀，待有水或大量蒸汽冒出时，关闭放空阀
⑸ 上水过程中应不断检查汽包受热面、联箱、阀门法兰、阀门堵头、排污阀等是否存在泄漏，一旦发现立即停止上水进行处理
⑹ 上水结束后，将省煤器再循环门开启
⑺ 启动引风机、一次风机，保持炉膛负压在50～100Pa，逐渐打开一次风门，知道底料处于微沸腾状态
⑻ 通知启动油泵，控制油压在2.0Mpa
⑼ 投入点火枪。调整油量及点火风门，防止烧到前墙及炉底，控制风室温度小于700℃，待料层温度上升至550℃时，启动给煤机，适当投煤维持床温稳定上升
⑽ 当炉温达到900℃左右时，将油枪撤出，适当调整给煤机的转速和一次风门，控制炉温在900～950℃，待燃烧正常后，调节返料风门，使其流化循环，知道进入正常燃烧状态
⑾ 伴随点火过程，汽压升至0.05～0.1Mpa时，冲洗汽包水位计并核对其他水位计
⑿ 当汽压升至0.15～0.2Mpa时，关闭汽包空气门、减温器联箱疏水门
⒀ 当汽压升至0.25～0.35Mpa时，依次对水冷壁下联箱进行定排一次，锅炉上水时关闭省煤气再循环门，定排时注意汽包水位
⒁ 当汽压升至0.3Mpa时，拧紧法兰、人孔、手孔等处的螺丝并通知仪表班冲洗各表管，联系汽机进行暖管
⒂ 当汽压升至1.0Mpa时，通知热工投入水位表
⒃ 当汽压升至2.0Mpa时，稳定压力，对锅炉进行全面检查
⒄ 当汽压升值2.4Mpa时，定期排污一次
⒅ 当汽压升至3～3.4Mpa时，冲洗汽包水位计，通知化学化验汽水品质，并对设备全面检查，调整过热蒸汽温度，准备并汽。
⒆ 并汽结束后严密监视汽压、汽温、水位变化，并保持稳定，关闭所有对空排气门及疏水门
⒇ 当锅炉负荷大于30%额定负荷时，启动二次风机，调整二次风量，维持锅炉稳定燃烧，直到带满负荷，进入72小时试运行
八、 试运期间事故：锅炉满水、锅炉缺水、汽水共腾、锅炉及管道的水冲击、锅炉熄火、烟道内的二次燃烧、锅炉结焦等，关于原因和处理措施由于内容较多，这里不再赘述。 | 
