1、引言

循環流化床鍋爐以其低消耗、高效率、適應煤質廣、負荷調節范圍大等優點為眾多熱電廠所采用。但要保證這些優點除了應具備一套好的循環流化床鍋爐和配套的輔機設備外，還必須配備性能優良的集散控制系統。

目前國內各廠家生產的循環流化床鍋爐及輔機在性能上都已達到規定的要求，但所采用的控制系統卻參差不齊，甚至仍然有一部分采用常規儀表控制。常規儀表用來控制鏈條爐還能夠滿足要求，但要控制循環流化床鍋爐的運行就顯得有些“力不從心”了。這是由于以下原因引起的：1）循環流化床鍋爐的控制參數多，若采用常規儀表控制將造成控制儀表過多，易給操作人員造成混亂，不利于快捷操作控制；2）循環流化床鍋爐燃燒控制原理復雜，若采用常規儀表控制將造成操作人員工作強度大、責任大，導致鍋爐的燃燒控制協調不易掌握，增加了出現故障的幾率，易導致因控制不好而結焦以致停爐，給電廠造成巨大的經濟損失。

國內的DCS生產廠家為了適應電廠控制的需要，在不斷地吸收和借鑒先進經驗的基礎上，有效地提升了循環流化床的DCS控制理論，充分體現了DCS控制系統的可靠性、實時性和精確性等優點。

2、工程設備概況

遼河油田熱電廠鍋爐改造工程選用濟南鍋爐廠成套生產的YG-240型240t/h中溫中壓循環流化床鍋爐。該鍋爐為單汽包，自然循環蒸汽鍋爐，主要用于發電及家屬區生活供熱。

鍋爐的燃燒系統由爐膛、旋風分離器和返料器組成。采用水冷布風板，布風板截面均勻布置風帽，一次熱風進入水冷風室后經這些風帽均勻進入爐膛。燃煤經設在爐前的4臺稱重式給煤機送入燃燒室。按照燃料燃燒的流向劃分，鍋爐的結構可分為4個組成部分，即燃燒室、高溫旋風分離器、返料密封裝置和尾部對流煙道。尾部對流煙道內沿煙氣流程依次布置有高溫過熱器和2組低溫過熱器，高溫過熱器分為高溫冷段和熱段，中間設有噴水減溫器。下部依次布有省煤器和2 組空氣預熱器，分別用于加熱二次風和一次風。鍋爐配置’ 臺引風機、1臺一次風機、1臺二次風機、1臺高壓風機和1臺石灰石送風機。鍋爐采用床下點火，在風室后部布置有2只點火器，在床上布置有3只輔助點火油槍。

3、DCS系統配置

控制系統采用開放式結構及高度模塊化技術的分散型系統，由高速實時數據網絡、人機接口站和分散處理單元三大部分組成，可以實現實時數據采集、過程控制、順序控制、高級控制、報警檢測、監視、操作，同時可對數據進行記錄、統計、顯示打印等處理。

高速實時數據通信網絡在整個DCS控制系統中起著重要的作用，它連接著人機接口站和分散處理單元，完成各種控制信息在網絡上的傳送功能。該項目中的DCS控制系統配置如圖1所示。

圖1 DCS控制系統配置
整個DCS控制系統由1臺工程師站、2臺操作員站和7個控制柜組成，同時工程師站還擔負著向全廠信息中心傳送鍋爐運行數據的功能。7個控制柜分別為2個分散處理單元柜、3個信號端子柜、電源柜和網絡通信柜。分散處理單元柜中采用冗余CPU結構，并通過網絡通信處理模塊連接各種智能型I/O模板，確保整個監控系統數據的實時性。

電源柜的供電電源為從UPS輸出的雙路穩壓電源，經內部轉換后以雙路冗余的模式向其他控制柜輸出5V,24V和48V工作電源。網絡通信柜中配置了冗余的交換機，確保實時數據通信網絡暢通無阻。

4、順序控制及聯鎖保護

鍋爐保護邏輯由爐膛吹掃邏輯、鍋爐跳閘保護邏輯及燃油泄露試驗三部分組成。

1）吹掃邏輯

循環流化床鍋爐冷態啟動前應進行吹掃過程檢查，以確認滿足安全啟動條件。爐膛吹掃完成信號既是復位主燃料跳閘信號MFT的條件，也是爐膛點火的必需條件。以下3種情況可以獲得爐膛吹掃完成的信號：

a）在鍋爐冷態點火時，滿足全部爐膛吹掃條件，即燃油速斷閥已關、所有分油閥已關、所有給煤機停止、石灰石給料機停止、床溫小于1000℃、送風機運行且擋板未關、任一臺引風機運行且入口擋板未關、一次風機運行且入口擋板未關、高壓風機已運行、爐膛壓力正常（－180～＋150Pa）、汽包水位正常（－150～＋150mm）、總風量大于30％，這時按下爐膛吹掃按鈕，經過5 min后便可獲得爐膛吹掃完成信號。

b）在鍋爐運行中發生MFT跳閘后，若爐床溫度在600～1000℃之間，且滿足全部冷態吹掃條件，則不需經過300s的吹掃時間，可自動完成吹掃過程，獲得爐膛吹掃完成信號。因此鍋爐跳閘后恢復點火，運行人員應檢查爐床溫度和吹掃條件，以確定是否進行冷態吹掃，若爐床溫度大于600℃應檢查吹掃條件是否滿足，滿足吹掃條件后屏幕上將自動出現“爐膛吹掃完成”信號指示，此時可依照程序點火。

c）在某些特殊情況下可以使用爐膛快速吹掃按鈕，使用此按鈕可以在不滿足前二種情況時快速獲得爐膛吹掃完成信號，但必須在沒有主燃料跳閘MFT條件的前提下才起作用。使用快速吹掃按鈕時運行人員必須保證爐膛在非吹掃情況下運行的安
全性，并且此種方法僅供處理突發情況時使用，正常運行時建議不使用此按鈕。

2）MFT邏輯

主燃料的跳閘保護條件即MFT是依據鍋爐正常燃燒運行時多種控制條件綜合得出的鍋爐保護措施，其目的是確保鍋爐的床溫足夠高，使進入爐膛內的燃料能夠持續、穩定地燃燒。通常，在以下情況發生時，應緊急停爐，實行強制性主燃料跳閘動作。觸發鍋爐產生MFT保護的條件如下：送風機跳閘、所有引風機跳閘、一次風機跳閘、高壓送料風機跳閘且高壓風風壓超低(壓力值小于7 kPa且持續10s以上)、爐床溫度超高（8個爐床溫度測點中任意5個超過1000℃，或8個爐床溫度測點中任何3個大于1050℃）、爐膛壓力超高（3取2，壓力值大于+200Pa且延時10s）、爐膛壓力超低（3取2，壓力值小于-254Pa且延時20s）、汽包水位超高（3取2，水位值高于+200且延時5s）、汽包水位超低（3取2，水位值低于-200mm且延時5s）、MFT手動按鈕（2 個按鈕同時按下）、水冷風室壓力超低（壓力值小于4kPa且延時3s）、未點油槍且床溫小于600℃。

主燃料保護動作后，應立即停止向爐膛內部送煤，同時根據現場的情況決定是否關停風機及關閉減溫水閥門。在不停風機的情況下，應慎重地控制進入爐膛的風量，而不應該盲目地立即減小風量。

3）順序控制及聯鎖

鍋爐輔機設備的順序控制及聯鎖的基本目的是將正常運行時由于鍋爐及輔機設備的工況原因對設備所產生的不良影響降至最低，以保障設備的長久使用。其主要功能是在裝置不滿足運行條件或正常運行中接近不穩定、不安全的運行狀態時，依靠預先設定的保護動作來限制該裝置的瞬間動作方式，最終得以保證設備的安全。本臺循環流化床鍋爐的DCS控制系統設計了多套順控及聯鎖控制回路，包括引風機、一次風機、二次風機、高壓風機、石灰石風機、給煤機、循環水泵、冷渣器以及水系統的電動門和蒸汽系統的電動門及安全門。