★史春方，轩福杰，李福军，侯伟军（杭州和利时自动化有限公司，浙江杭州310000）

摘要：针对循环流化床锅炉多台给煤机下煤量不均，或者煤种掺烧分布不均，亦或者因为炉内风量分布不均造成炉内燃烧氧量偏差大或者床温偏差大。本文提出了一种连续修正给煤量的控制方法，以解决现有的燃烧参数异常时需手动调节修正给煤指令，造成运行人员劳动强度大的问题。本方法已通过了实际项目的应用验证。

关键词：循环流化床；床温；氧量；给煤修正；自动控制

1 引言

锅炉的燃煤热值是不固定的，并且循环流化床锅炉多台给煤机下煤量也可能不均，或者煤种掺烧后在煤仓分布不均，亦或者炉内风量分布也可能不均，这些会造成炉内燃烧氧含量偏差大，或者床温偏差大，也可能造成炉内局部燃烧不完全或者造成炉内热效率不均，还可能影响锅炉的脱硫效率及氮氧化物的产生，甚至影响锅炉的安全稳定运行。

燃料目标是调节燃料输入与锅炉出口蒸发量输出的平衡，燃料输入（给煤量）当锅炉出口蒸发量需求不变时，燃料输入（给煤量）基本保持不变，但是在燃烧过程中，可能不同给煤机下煤量，或者炉内风量分布不均等原因，造成床温氧量偏差大。现有大多数锅炉都是运行人员通过手动调节修正给煤机指令来平衡调节，造成运行人员劳动强度大，并且存在随意性，后续可能因调整不合理造成更大偏差。

本文提供一种方法，可以根据燃烧参数氧量或者床温的监测，根据分布排列位置，根据监测数据的偏差，连续修正给煤指令，替换人工修正，并且可以连续实时地修正，减轻人员的劳动强度，也规避调整不及时的问题。

2 给煤量指令修正控制方案

2.1 给煤量指令修正控制方案的思路与设计

本文提供了一种方法，既可以根据锅炉氧量的偏差修正给煤量，也可以根据床温的偏差修正给煤量，氧量和床温区别是对给煤量的修正作用方向不同，根据实际的选择。

为实现上述方法，设计思路如下：

（1）以氧量为例，锅炉在省煤器位置一般都会安装有左右侧氧量监测仪表，可以反映炉膛内燃烧的变化。那么通过左右侧氧量的位置区分，那么我们首先确定左右侧氧量分别为第一、第二炉内燃烧特性监测点PV1、PV2。

（2）锅炉的入炉给煤通过给煤机频率进行调整，那么我们对应地把给煤机分为第一、第二给煤机组。每组内包含一个或者多个给煤机，根据现场的给煤机数量进行区分。当给煤机自动控制时，读取各给煤机的自动状态Rmi，输入到控制模块单元内。

（3）根据给煤机组位置选择对应的燃烧特性监测点：即调整第一给煤机组时，对应的燃烧特性监测点变化的就为对应的第一炉内燃烧特性监测点。

（4）如果调整第一给煤机组，如果左侧氧量变化，那么左侧氧量即为第一给煤机组对应的炉内燃烧特

性监测点。右侧氧量即为第二给煤机组对应的炉内燃烧特性监测点。

（5）当给煤机数量为单数时，中间的给煤机可以不参与分组，也可以根据实际影响参与分组设计。当燃烧监测点为多个时，根据位置设计，先单侧进行信号处理后再参与逻辑计算。

（6）根据现场给煤机历史操作特性，在权重计算模块中选择组内设备的指令修正方式：均分、等比例等，并且我们需要根据设备对监测点。给煤量修正方法框图如图1所示。

2.2 给煤量指令修正控制方案的逻辑实现

本文的方法已经基于和利时MACSV6系统进行封装，封装为专有的控制器计算块，根据之前设计的检测点和给煤机的状态参数计算出单台给煤机的修正指令。本文采集的是以4台给煤机为例。锅炉氧量和床温均参与修正，两种状态参数均可以通过控制器计算块实现，只需要控制器计算块中调整参数设置。单台修正指令计算出来后，与设备的实际指令相加，偏差修正实际指令。

对锅炉内第一给煤机组对应的第一炉内燃烧特性检测点的第一炉内燃烧特性指标、锅炉内第二给煤机组对应的第二炉内燃烧特性检测点的第二炉内燃烧特性指标进行检测；当第一炉内燃烧特性检测点和第二炉内燃烧特性检测点的个数分别为多个时，燃烧特性检测点先进行处理，可以为多点的平均值，也可以大选或者小选。

当第一炉内燃烧特性指标和第二炉内燃烧特性指标的指标偏差值大于等于预设指标偏差值且持续预设时间时，启动修正模块，根据预设的给煤机单次修正量Y、第一给煤机组和第二给煤机组参与调整的给煤机数量修正各给煤机指令，以均分为例：

根据公式：

计算第i给煤机组的单台给煤机指令修正量Zi，Ni为第i给煤机组参与调整的给煤机数量。

当第一炉内燃烧特性指标和第二炉内燃烧特性指标均为炉内床温时：当第一炉内燃烧特性指标小于第二炉内燃烧特性指标且持续预设时间时，控制第一给煤机组的各个给煤机分别上调第一给煤机组的单台给煤机指令修正量、第二给煤机组的各个给煤机分别下调第二给煤机组的单台给煤机指令修正量；当第一炉内燃烧特性指标大于第二炉内燃烧特性指标且持续预设时间时，控制第一给煤机组的各个给煤机分别下调第一给煤机组的单台给煤机指令修正量、第二给煤机组的各个给煤机分别上调第二给煤机组的单台给煤机指令修正量。单台给煤修正指令计算出后，与给煤机总指令相加后得到最终指令。氧量修正模块如图2所示，1#2#给煤机指令如图3所示。

图2 氧量修正模块

图3 1#2#给煤机指令

当第一炉内燃烧特性指标和第二炉内燃烧特性指标均为炉内氧含量时：当第一炉内燃烧特性指标小于第二炉内燃烧特性指标且持续预设时间时，控制第一给煤机组的各个给煤机分别下调第一给煤机组的单台给煤机指令修正量、第二给煤机组的各个给煤机分别上调第二给煤机组的单台给煤机指令修正量；当第一炉内燃烧特性指标大于第二炉内燃烧特性且持续预设时间时，控制第一给煤机组的各个给煤机分别上调第一给煤机组的单台给煤机指令修正量、第二给煤机组的各个给煤机分别下调第二给煤机组的单台给煤机指令修正量。单台给煤修正指令计算出后，与给煤机总指令相加后得到最终指令。床温修正模块如图4所示，3#4#给煤机指令如图5所示。

图4 床温修正模块

图5 3#4#给煤机指令

在第一次修正后，继续判断第一炉内燃烧特性指标和第二炉内燃烧特性指标的指标偏差值是否大于等于预设指标偏差值，若是，则继续通过给煤机单次修正量Y进行单次修正，直至第一炉内燃烧特性指标和第二炉内燃烧特性指标的指标偏差值小于预设指标偏差值，以进行连续修正。对第一给煤机组、第二给煤机组参与作业的给煤机数量进行给煤指令修正时，可通过均分或等差的方式进行设置。

3 给煤量指令修正控制方案的现场应用

本方法在山东某热电厂2×220t/h循环流化床中得到应用，现场4台给煤机，2个氧量测量点。当氧量偏差超过0.25且持续时间超过2分钟时，氧量对煤量修正模块启动，自动计算出单台给煤机修正指令，之后修正单台给煤机指令。如图6所示，当氧量存在偏差时，可以多次连续修正，在一个小时之内，氧量修正模块启动四次，对给煤指令进行修正。

图6 现场应用效果图（氧量）

通过现场应用，我们可以得出以下对比：

（1）现场手动控制给煤的现场，需要运行人员时刻监盘，当出现监测点偏差时需要人员去手动修正，并且修正幅度随意，造成人员劳动强度大，并且存在修正不及时或者修正过调、欠调情况；

（2）对于原有自动控制的给煤现场，一旦监测点偏差，需要运行人员解除自动手动修正或者通过人工偏置修正，整个过程也需要人工干预，也存在修正不及时或者修正过调、欠调情况；

（3）本方法可以解决以上手动及原有自动面临的问题，本方法可以自动、及时、连续的修正给煤机指令，并且可以根据分组情况选择等比例分配、均值分配等幅值修正方法。对于锅炉连续稳定运行作用性更高，并且减轻运行人员操作劳动强度，在整个调整过程免干预。

4 结束语

本方法对炉内燃烧特性指标实时监测，当出现偏差时自动修正各给煤机给煤量，进行实时连续修正，降低运行人员劳动强度，增加锅炉内燃烧稳定性。最终对于锅炉的稳定燃烧起到重要作用，并且得到了用户的认可。本方法适用范围广，不仅适用于氧量对煤量修正回路，也适用于床温对煤量修正回路，还可以扩展到其他工艺多设备控制影响工艺点对称布置的工艺现场，当对称工艺点出现偏差时，可以使用本方法修正设备组内多设备的指令，达到对称工艺点平衡的目的。

作者简介：

史春方 （1986-），男，吉林长春人，学士，中级工程师，现就职于杭州和利时自动化有限公司，研究方向是工业过程自动化、燃烧优化。

轩福杰 （1986-），男，山东菏泽人，学士，中级工程师，现就职于杭州和利时自动化有限公司，研究方向是工业过程自动化、燃烧优化。

李福军 （1982-），男，浙江杭州人，学士，中级工程师，现就职于杭州和利时自动化有限公司，研究方向是工业过程自动化、燃烧优化。

侯伟军 （1981-），男，河北石家庄人，硕士，中级工程师，现就职于杭州和利时自动化有限公司，研究方向是工业过程自动化、燃烧优化。

摘自《自动化博览》2022年10月刊