CFB锅炉是一个分布参数、时变量、多变量紧密藕合的控制对象，由于锅炉燃烧系统的特殊性，使得对其实现自动控制较难，尤其是对床温的控制。床温是影响Ca/S、NOx，以及CO排放量的主要因素，而且考虑到锅炉效率，一般要求床温必须保持在（850~ 900）℃之间，如温度过高（超过1100℃），易引起锅炉结焦；如果床温较低，则易导致炉膛灭火。为此，本文针对保定热电厂8号机组CFB锅炉原设计的床温控制系统存在的不足进行了分析和改造。

      一、床温控制系统存在的不足与分析

      （1）一般CFB锅炉床温控制的难点是内扰较大，其内扰主要由煤量的变化引起。CFB锅炉的给煤量控制主要是控制给煤机转速，其转速不变时，给煤量不变。但是，由于煤的粒径、水分、成分变化都会造成给煤量的变化，这种变化会引起床温的较大波动。

      （2）为了保证CFB锅炉的稳定燃烧，并有利于石灰石与燃料中的硫发生反应，达到*的脱硫效果，床温控制在（850~900）℃之间。原设计的床温控制由调整一次风量的大小实现，因床温还受给煤量、循环灰量、二次风量等多种因素影响，难以实现定值定量的控制，因此通常设置一个死区，允许床温在小偏差范围内波动。当床温波动较大且超差时，才调整一次风量，一次风量的相对稳定，对锅炉安全稳定运行至关重要。

      （3）由于锅炉负荷的大小影响床温的变化，不同负荷下要求的给煤量和送风量不同，因此床温范围不同，床温设定值可以通过主蒸汽流量对给定值修正后给出。

      （4）影响床温的因素很多，运行人员除监视床温外，还应密切监视床温变化率。保定热电厂8号机组CFB锅炉的床温变化率的变化十分明显，床温可以根据其变化率的变化趋势和幅度进行温度调节。在控制系统中引入床温变化率，有利于提高床温调节速度。

      二、床温控制的改进方案

      保定热电厂8号机组CFB锅炉正常床温运行范围为（790~923）℃。为实现床温的有效控制，将CFB锅炉的燃烧过程分为3个负荷阶段，即低负荷阶段（70MW以下）、中负荷阶段（7OMW~9OMW）和高负荷阶段（9OMW以上）。实际运行时对应的床温设定值的变化范围分别为（790~850）℃、（850~900）℃、（900~923）℃，锅炉在此3个温度范围内运行时，可保证运行安全性和经济性。

      在低负荷阶段运行时采用简单的单回路控制（图 1），由调节一次风量来实现床温控制。床温的测量值是均匀地分布在床体上的21只热电偶测量值的平均值。由于床温随着锅炉负荷的不同变化范围不同，其设定值为主蒸汽流量对给定值（850℃）修正后的值。以床温偏差作为主控信号，为实现快速调节控制，将床温变化率作为副捧制信号送至调节器。为防止调节器频繁动作而缩短调节器的使用寿命，在床温偏差及床温变化率信号后加入控制死区。调节器的输出作为一次风量控制信号调节风挡板开度，要求风量不能低于zui小流化风量。当一次风挡板开度没有调节裕量时，锁定一次风挡板开度，通过串级双回路（图2）控制给煤量，维持床温在要求的范围内。

      当锅炉负荷改变至中高负荷阶段运行时，一次风挡板开度增大，当达到zui大且无调节裕量时，可调节给煤量来实现对床温的控制。调节给煤量采用串级双回路（图2），以床温偏差经过死区作为主控制信号送至主调节器，以床温变化率经过死区作为辅助控制信号送至副调节器。考虑到煤质的变化将进入炉膛的总给煤量作为内回路反馈信号。为了消除煤质变化对床温的影响，将热量信号 （M为进人炉膛的总给煤量，P为汽包压力，D为主蒸汽流量）作为内回路的前馈补偿。另外，由于给煤量的变化影响到负荷，在作为前馈补偿的热量信号后加入高低限幅来保证负荷的稳定。调节器的输出控制给煤量，使得床温测量值稳定在与之对应的负荷范围内。      

      三、床温控制仿真

      根据前期电厂提供的系统辨识结果，图书室、图2中对象1的传递函数为为拉普

      


      

      从表1的对比可见，在一次风量调节子系统中加入床温变化率后，其调节速率增快，超调量较小，动态性能较好。另外，不加一次风量调节子系统的床温速率反馈，其稳态误差为+3.3℃，加了床温速率反馈稳态误差为-1.4℃，其稳态精度较好（图3）。该方案符合过渡过程对参数取值变化的要求，其控制对象在11.6%变化范围内鲁棒性良好。

      

      从表2的对比可见，在给煤量调节子系统中加大热量信号作为前馈后，调节速率增快，超调量较小，动态性能较好，稳态精度也由原来的+5.6℃降为+2.l℃（图4）。因此，该方案符合过渡过程对参数取值变化的要求，在10.6%变化范围内鲁棒性良好。

      

      从仿真试验可得，采用给煤量调节床温比采用一次风量调节床温调节速度快得多，当床温变化大且一次风量难以调节时，可以考虑采用给煤量进行微调（影响负荷等锅炉其它参数的稳定），使床温立即稳定下来。

      四、实际应用效果

      稳定工况下，投入改造后的床温控制系统后，当出现内扰时，该系统能够按照设定值对床温进行修正，各项参数均正常（图5）。当锅炉负荷变化时，投入改造后的床温控制系统，调节子系统性能仿真趋势（图5）。当锅炉负荷变化时，投入改造系统，调节时间有所加长，但是整体变化趋势正确，对调节器参数进行了进一步修正后，调节效果有所改善（图6）。

      

      五、结语

      对CFB锅炉采用调节一次风量和给煤量控制床温，引入床温变化率信号，运用给煤量调节子系统中串级控制、热量信号，床温设定值的修正等方案在改善控制系统的动态品质、提高抗*力以及对模型改变时的鲁棒性等均比控制系统改造前要*。通过对床温控制系统改造方案的仿真试验，证明其控制系统比改造前易投入自动控制，控制效果优于原设计的床温控制，并在保定热电厂8号机组进行了实际应用，达到了预期的效果。