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白杨河电厂14MW机组CFB控制系统的设计

一、电厂锅炉系统主辅机设备情况
1.锅炉:465t/h单汽包自然循环流化床锅炉(哈尔滨锅炉厂)
2.冷渣器:风水联合冷却(哈尔滨锅炉厂)
3.一级给煤机:10~70t/h电子称重式给煤机(徐州三原)
4.二级给煤机:埋刮板给煤机(哈尔滨锅炉厂配供)
5.一次风机:离心式风机,2台并联运行,bmcr工况下风量为40kg/s(成都电力机械厂)
6.二次风机:离心式风机,2台并联运行,bmcr1况下风量为44.09kg/s(成都电力机械厂)
7.引风机:离心式风机,2台并联运行,bmcr工况下风量为384530.4m3/h(成都电力机械厂)
8.高压流化风机:罗茨风机,3台,2台运行,1台备用,bmcr工况下风量1.28kg/s,出口风压42599pa(豪顿华)
9.石灰石输送风机:罗茨风机,2台独立运行,bmcr工况下风量0.9kg/s,出口风压42000pa(豪顿华)
10.冷渣器冷却风机:罗茨风机,2台一运一备,bmcr工况下风量6kg/s,出口风压28350pa(西安志高)
二、循环流化床锅炉系统的工艺及其特点:
1.工艺系统:
循环流化床锅炉,简称cfb锅炉(circulatingfludizedbedboiler),其zui大的特性表现在循环和流化两个方面。锅炉燃料系统由煤和石灰石组成,烟风系统由一、二次及高压流化风组成。一、二次风分开布置,并由各自的风机单独供风,采用分级配风。一'次风经布风板给入,二次风喷口布置于炉膛密相区,给煤及石灰石系统的密封风取自二次风。在燃烧过程中,一次风通过布风板进入燃烧室,扰动由煤和石灰石组成的燃料,并携带燃料向上移动通过整个燃烧室,二次风分别从不同高度上进入燃烧室,使燃料在上升的过程中实现分级燃烧。
高温烟气携带未*燃尽的燃料离开燃烧室顶部,进入高温旋风分离器,旋风分离器将未燃尽的燃料分离出来,进入回料箱,由高压流化风送回燃烧室,如此反复,形成循环。剩下的烟气和灰离开旋风分离器,进入电除尘。
因燃料以一定的循环倍率在炉膛内不停地循环燃烧,所以cfb锅炉能够燃用各种劣质煤,适用范围广。而且,在燃烧过程中,燃料中由石灰石给料机送入石灰石粉,可以与燃烧过程中产生的so2产生化学反应,生成caso4,起到脱硫作用。另一方面,二次风是从不同高度进入燃烧室,形成分级燃烧,使炉膛内的温度比较低,减少了nox。的排放,同时可以抑制锅炉结渣现象的发生。
2.cfb锅炉的特点:
●使用的煤种范围广
●运行温度低,减少nox的排放
●运行温度低,抑制锅炉结渣现象的发生
●燃烧过程中加入石灰石粉,产生化学反应,生成caso4,起到脱硫作用,减少so2,排放
●可以在35%一100%mcr范围内不投油燃烧
三、循环流化床锅炉的控制系统设计
1.协调控制系统
1.1锅炉负荷控制
锅炉负荷控制的目的是为了维持主蒸汽压力的稳定。锅炉负荷的信号是由过热蒸汽集箱压力和实际蒸汽流量信号组合形成。主蒸汽压力调节器的输出分为两路,一路做为锅炉所需要的总燃料(煤和油)送至燃料调节器,作为燃料调节器的给定值,燃料调节器的输出分别控制煤量和油量;另一路做为锅炉所需要的总风量(一、二次风)送至风量调节器,作为风量调节器的给定值,风量调节器的输出分别控制一、二次风量。
锅炉负荷所需求的信号使总燃料和总风量加以改变,在维持主汽压力在给定值的前提下,改变所需蒸汽流量、燃料放热值及整个传热过程。
1.2给水流量控制
该回路的设计要保证输入到锅炉的给水量与输出的蒸汽流量平衡,以维持汽包所要求的水位。
在启动期间(0~30%mcr范围内),给水流量的大小仅由给水旁路调节阀控制,主蒸汽流量不参与前馈控制。
在正常运行时(30%~100%mcr范围内),给水流量的大小由给水泵的转速来控制,同时主蒸汽流量作为前馈信号。给水旁路调节阀和调速给水泵从三冲量控制器中得到它们的控制信号,三冲量控制既可以级联控制运行,也可以手动控制运行。
1.3二次风暖风器控制
该回路的设计用于控制空预器冷端温度,以保证这一温度高于烟气中硫酸的露点,从而防止空预器冷端金属腐蚀。
在二次风进入空预器之前,调整进入暖风器的蒸汽量以保证进入空预器的二次风温足够高,使其与空预器出口烟气温度平均值高于空气中的硫酸露点,这个平均温度称为冷端温度,冷端温度的设定值要根据燃料中的含硫量而定。
除了降低空预器冷端可能的腐蚀外,在启动及低负荷运行直到达到正常的烟气出口温度前,预热参加燃烧的空气可降低所使用的燃料量。
1.4过热蒸汽温度控制
过热器系统分别在i、ii级过热器之间和ii、iii级过热器之间布置了一级和二级喷水减温器,一级为粗调,二级为微调。
整个蒸汽温度控制分两段完成。
在*阶段进行喷水,以控制离开一级过热器的蒸汽温度。此控制是串级调节,主调节器响应二级过热器出口和手动设定值之间的温差,副调节器响应由主调节器修改的温度和一级过热器出口之间的温差,使离开二级过热器的温度控制到489℃(911°f)。
在第二阶段进行喷水,以控制离开二级过热器的蒸汽温度。此控制也是串级调节,主调节器响应三级过热器出口和手动设定值之间的温差,副调节器响应由主调节器修改的温度和二级过热器出口之间的温差,使zui终离开锅炉的温度控制到540℃<1005°f)。
1.5再热蒸汽温度控制
整个蒸汽温度控制是通过减温器喷水,以控制离开再热器的蒸汽温度来实现的。此控制是串级调节,主调节器响应二级再热器出口和手动设定值之间的温差,副调节器响应由主调节器修改的温度和一级再热器出口之间的温差,使zui终离开再热器的温度控制到540℃(1005°f)。
1.6床温控制
额定负荷时锅炉床温的设计值为885℃,考虑负荷的变化和其它方面的要求,应将床温控制在820~950℃之间,若床温超过该范围,必须及时进行调整。
改变一、二次风的比率来调节床温。增大一次风量,减小二次风量,可降低床温,反之,提高床温。
增加床料量或石灰石量,以提高物料的循环量,可降低床温。增大排渣量,床压下降,物料量减少,将使床温升高。
1.7床压控制
该回路的目的是控制燃烧室内床料的高度。床料的高度正比与床压。一次风由流化床底部吹入,不停地扰动底部的床料,形成一定的高度。回料腿由炉膛底部接入。如果床料高度不在一定范围内,影响循环倍率,直接影响锅炉传热率,另外,它还影响s02脱除。
在炉膛底部设置6个压力变送器,通过测量床压来反映床料高度。压力信号经过取平均值后,送至床压调节器作为被调量。调节器的输出送至炉膛底部的锥形阀,通过调节锥形阀的开度来维持床压的定值。
1.8总一次风量控制
总一次风量控制的设定值为风量主控的输出,通过调节一次风机入口挡板,使进入炉膛的一次风量随锅炉负荷变化。
一次风机提供的空气具有以下作用:
●流经布风板的一次风用于流化燃烧室内的床料
●送入床下启动燃烧器作为燃烧配风,以产生足够高温的烟气
1.9总二次风量控制
总二次风量控制的设定值为风量主控的一路输出,通过调节二次风机入口挡板,使进入炉膛的一次风量随锅炉负荷变化。同时,通过对环形风箱上部入口二次风挡板、环形风箱下部入口二次风挡板及床上启动燃烧器入口二次风挡板的调节,形成分级燃烧,使炉膛内的温度比较低,减少了nox的排放,同时可以抑制锅炉结渣现象的发生。
1.10给石灰石量控制
调节给石灰石量的目的是满足锅炉so2的排放量要求。
本调节回路设1个调节器,采用单级调节的方式。so2含量取自so2在线测量装置的输出,作为给石灰石量调节器的设定值。当so2变化时,调节石灰石给料机的转速,使进入炉膛的石灰石量相应变化。
本回路中,总给煤量作为前馈信号加入给石灰石量调节器。给煤量变化时,so2肯定也要相应变化。如果仅根据so2含量信号调节石灰石量,则延迟比较大。将给煤量作为前馈信号,使石灰石量先根据煤量变化,然后再根据so2含量信号进行调节。这样做可以减少延迟。
2.顺序控制系统
2.1锅炉吹扫联锁
当下列任一条件发生时,锅炉应吹扫:
●冷态启动,开始点火前
●主燃料跳闸发生(mft)
锅炉吹扫的条件:
●锅炉总风量>吹扫风量
●所有锅炉跳闸条件复位
●所有风门挡板打开
●所有给煤机出口门关闭及所有给煤机停
●石灰石给料系统停及所有石灰石风机停
●所有燃油关断阀关闭
●床温低于760℃,同时无启动燃烧器工作
以上所有条件满足后,锅炉可以吹扫。吹扫时间为5分钟。当任一条件丧失时,吹扫中断。
2.2主燃料跳闸(mft)联锁
mft跳闸条件为:
●手动mft
●汽包水位高高或汽包水位低低
●fsss控制站故障
●一次风机全停
●二次风机全停
●引风机全停
●失去再热器保护
●过热器保护跳闸
●旋风分离器出口温度大于1050℃
●布风板流量●高压流化风机出口压力低
●炉膛压力高
mft发生后,联锁下列设
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