循環(huán)流化床鍋爐（Circulating Fluidized Bed Boiler,CFBB）以其低污染、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，作為新一代的燃煤鍋爐，在電力、城市供熱、工廠蒸汽生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

但由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程的機(jī)理十分復(fù)雜，給煤、送引風(fēng)、一、二次風(fēng)量分配，返料、床厚、床溫耦合性強(qiáng)，非線性、大滯后及時變的過程特征使對象更加復(fù)雜，煤種的變化還會改變鍋爐的燃燒方式，采用傳統(tǒng)控制技術(shù)不能滿足CFB鍋爐自動控制運(yùn)行的需要，又無法建立數(shù)學(xué)模型。因此國內(nèi)運(yùn)行的CFB鍋爐普遍處于手動控制狀態(tài)，投運(yùn)的國內(nèi)外多種DCS系統(tǒng)基本局限于數(shù)據(jù)采集監(jiān)視和連鎖保護(hù)功能，關(guān)鍵工藝技術(shù)指標(biāo)不易穩(wěn)定，對負(fù)荷、燃料的變化不能及時有效地跟蹤，制約了循環(huán)流化床鍋爐本身諸多優(yōu)勢的有效發(fā)揮。此外，手動控制使司爐工面臨繁重的工作量，設(shè)備和主要工藝參數(shù)的運(yùn)行品質(zhì)因人而異，容易造成生產(chǎn)效率降低，能耗增加，設(shè)備壽命減少，并存在諸多事故隱患。

循環(huán)流化床鍋爐控制軟件是在綜合研究了燃燒過程機(jī)理、生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以裝置的整體運(yùn)行為目標(biāo)，結(jié)合采用控制器無模型自適應(yīng)控制技術(shù)構(gòu)成的整體解決方案。

1 控制軟件的構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

循環(huán)流化床鍋爐控制軟件是一套基于Windows運(yùn)行環(huán)境的軟件產(chǎn)品，運(yùn)行時需要安裝NI LabView RT 環(huán)境，可安裝在PC、嵌入式PC機(jī)中構(gòu)成控制站，應(yīng)用通用的通信協(xié)議和接口與循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)DCS（PLC）建立數(shù)據(jù)連接和共享。

其主要通訊連接方式有：

支持OPC Client功能基礎(chǔ)上的OPC通訊

支持主流HMI軟件的API通訊功能，連接HMI軟件的實(shí)時數(shù)據(jù)庫

支持DDE通訊

支持現(xiàn)場總線連接

ControlNet

Profibus DP

工業(yè)以太網(wǎng)

MODBUS RTU

MODBUS TCP

1.2 功能

1.2.1 基本功能塊

包括五個功能模塊，構(gòu)成多入多出的整體控制系統(tǒng)，實(shí)施綜合解耦和統(tǒng)一調(diào)度，完成與循環(huán)流化床鍋爐燃燒相關(guān)的全部控制功能：

負(fù)荷控制模塊

風(fēng)量控制模塊

爐膛負(fù)壓控制模塊

床層厚度控制模塊

床層溫度優(yōu)化控制模塊

應(yīng)用案例

某熱電廠MFA控制應(yīng)用實(shí)例

流化床鍋爐正成為熱電廠主要的生產(chǎn)設(shè)備。其設(shè)計(jì)使得像煤粉這樣的燃料能在空氣中流動，這樣燃料就能和周圍的空氣較好的接觸，使燃燒更加充分。流化床鍋爐可以使用像廢煤、木頭、燃料渣等低等級的燃料。更重要的是，與傳統(tǒng)的鍋爐相比，它釋放出的COx和NOx要少的多。

中國政府已經(jīng)提出了一個新法規(guī)，強(qiáng)制關(guān)閉所有小型的電廠（小于200MW），除非這些廠轉(zhuǎn)用流化床鍋爐。其目的是獲得經(jīng)濟(jì)效益，同時減少空氣污染。

一個典型的流化床鍋爐有多個關(guān)鍵過程變量：蒸汽壓力、溫度、煤的喂料量，空氣供給量和汽包液位等。

控制難點(diǎn)包括，溫度回路的大滯后，壓力回路的非線性，汽包液位的大負(fù)荷變化和收縮膨脹問題。特別是低等級的燃料的BTU值不一致，使得燃空比控制變得非常困難。

在江遠(yuǎn)某熱電廠安裝了一個CyboCon CE控制儀表和一套CyboCon控制軟件，控制兩個產(chǎn)量為75噸/小時的流化床鍋爐。MFA控制器能有效地控制蒸汽溫度，蒸汽壓力和汽包液位。江遠(yuǎn)熱電廠的總工程師評價到：“這些回路通常只能手動控制，但MFA控制能力給我們留下了深刻的印象，我們已經(jīng)給CyboSoft上海公司發(fā)了份鑒定書，為我們成功地實(shí)現(xiàn)了這次設(shè)備改造。”

實(shí)現(xiàn)的控制效果：
•蒸汽溫度變化范圍在±2°C。
•蒸汽壓力變化范圍在±0.1Mpa。