各测点正常的任务也异常艰巨，这对控制系统的要求随之提高。
十一、循环流化床锅炉目前存在的主要问题
1．炉膛、分离器和回送装置及其之间的膨胀和密封问题
由于循环流化床锅炉设备表面附着一层厚厚的耐磨材料与保温材料并且各个部位受热时间和程度不完全一致，所以会产生热应力而造成膨胀不均，导致出现泄漏现象。
2．磨损问题
锅炉部件的磨损主要与风速、颗粒浓度以及流速的不均匀性有关。研究表明，磨损与风速的3.6次方和浓度成正比。炉膛、分离器和回送装置内由于大量高浓度物料的循环流动，由于设计和施工工艺不当，一些局部位置，如烟气改变方向的地方会开始磨损，然后逐渐扩大到整个炉膛。
3．飞灰含碳量高的问题
对于循环流化床来说，其底渣含碳量较低，但由于其最佳脱硫温度的限制，飞灰含碳量却比较高。
4．N2O排放较高
流化床燃烧技术可有效抑制NOx，SO2的排放，但循环流化床锅炉低温燃烧是产生N2O最主要的原因。
5．厂用电率高
由于循环流化床锅炉具有布风板、分离器结构以及锅炉料层的存在烟风阻力比煤粉炉大得多，相应的通风电耗也较高。
目前我国采用不同的分离器及循环模式，形成了20、35、65、75t/h等系列循环流化床锅炉产品，现在的主力机组是35t/h、75t/h、220t/h类型锅炉，440t/h也陆续投入运营。尤其是以哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂和上海锅炉厂三大制造厂家为代表的产品已经开始制造，配135MW级发电机组的大型循环流床锅炉正趋于成熟。目前，在四川白马电厂的300MW循环流化床示范工程已经正式动工建设，这标志着我国循环流化床锅炉已经朝大型化发展。但大型循环流化床锅炉在保证锅炉的吸热量的前提下如何布置受热面、各部件的防磨、脱硫率的提高等问题也变得越来越突出，据国外研究表明：循环流化床的单机容量以400MW为宜。循环流化床锅炉另外一个发展方向是增压循环流化床燃气一蒸汽联合循环发电技术的应用，它具有优良的环保性和高循环效率性。其主要技术特点是：
(1)炉膛压力（1.2～1.5MPa）增加气固两相的接触和反应明显改善，增加了气体和细粒子在床内的停留时间，提高了燃烧效率和脱硫率，其他烟气污染的排放也达到了很低的水平。
(2)可与燃气轮机配合构成蒸汽一燃气联合循环系统，使发电效率提高几个百分点。 (3)燃烧室截面热负荷可提高一个数量级，炉内受热面的传热系数也大为提高，钢材消耗量明显降低。
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第二章 循环流化床锅炉的计算机控制系统
随着计算机技术和自动化技术的发展，现在大型火电机组中的应用越来越广泛的是分散控制系统DCS（Distributed Control System）。分散控制系统的含义着重体现在“分散”上，分散的含义有两个方面：一是强调各种被控制的生产设备位置是分散的，系统相应的控制设备也在位置上分散布置；二是指控制系统所具有的功能是分散的，功能上的分散同时意味着整个系统的危险性分散。功能分散是分散控制系统的主要内涵。在分散控制的基础上，分散控制系统又可将运行的操作与显示集中起来，操作管理集中。这是一种基于控制技术、计算机技术、通信技术、图形显示技术分散控制系统，用来对火电生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。它使得系统控制危险性分散、可靠性高、投资减少、维护方便。实现集中监视、操作和管理。使得管理与现场分离，管理更能综合化和系统化，采用网络通信技术，这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并能随时解决系统的扩充与升级问题。
这种控制技术在煤粉锅炉中取得了很好的应用效果。近年来，随着大型循环流化床锅炉的发展，DCS也不无例外地应用在这种燃烧方式中。
循环流化床锅炉和煤粉锅炉一样，在燃烧过程中，各项技术指标都要求限定在一定范围内。为了保证燃烧过程稳定、可靠和经济运行，在应用中不仅采用了先进的变频调整技术与计算机技术，各从事分散控制系统研制的厂商还应用了人工智能控制技术。国内比较成熟的厂商有新华和利时等。国外有ABB、HONEY WELL、SIMENSE等。分散控制系统自动化主要有以下四个方面组成：热工检测、模拟量控制、顺序控制和热工保护。分散控制系统能否稳定运行不仅与采用的硬件有关，还和设计者的设计思想有关。
第一节 锅炉燃烧控制
循环流化床锅炉的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，对于自动控制来说则是一个复杂的多变耦合系统。其控制流程如图2-1所示。
蒸汽母管压力(处理后)修正及补偿处积分计算处理器蒸汽母管压力(处理后 积分计算床 温床温定值积分计算排渣量燃料量理器引风量二次风量一次风量蒸汽实际流量(处理后)补 偿床层差压
图2-1 控制流程图
循环流化床锅炉燃烧控制的主要目的就是解决锅炉热负荷与出力之间的及时匹配。由于循环流化床锅炉特殊的燃烧方式，不仅要考虑其热迟滞性，还要考虑其床层温度、床层差压
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和回料量的变化，以及为控制SO2的排放而加入石灰石后对燃烧工况的影响等。一个典型的循环流化床锅炉的燃烧控制应包括以下功能：
1) 负荷指令回路。 2) 主蒸汽压调节。 3) 燃料控制。 4) 给煤量调节。 5) 总风量调节。 6) 一次风量调节。 7) 二次风量调节。 8) 二次风压调节。 9) 播煤风量调节。 10) 床层温度调节。 11) 石灰石供量调节。 12) 点火风量调节。 13) 床层差压调节。 14) 炉膛压力调节。 15) 汽包水位调节。 16) 蒸汽减温调节。 17) 燃烧器风量调节。 18) 燃烧器油系统调节。 19) 汽包连排调节。
通过蒸汽母管的压力（经过蒸汽母管压力调节器处理后）和蒸汽实际流量（经过温度修正）得出锅炉的负荷指令，作为燃料、氧量、床温、一次风量的远方给定值进行控制。在控制燃料量的同时也引入了床温的控制。
根据循环流化床锅炉的燃烧特点，其燃烧控制系统又分为：燃料控制系统、送风及炉膛压力控制系统、床温控制系统、床压控制系统等。
一、母管压力调节系统
主蒸汽母管压力作为负荷调节的反馈信号，与母管压力给定值进行PID运算，其结果乘以相应的系数作为各台锅炉的负荷指令，各台锅炉的负荷指令再形成相应的燃料量指令和风量指令，然后送往燃料调节系统和风量调节系统。
二、主汽压力调节系统
在主蒸汽压力调节系统中，通过调节入炉燃料量来调节主蒸汽压力，由于入炉燃料量是影响床温的的重要因素之一，因此在构造主蒸汽压力调节方案时把床温影响也纳入调节方案中，床温上升时，需减少燃料量，床温下降时需增加燃料量。主蒸汽压力调节系统得到的燃料量和风量指令分别送往燃料调节系统和风量调节系统。
三、燃料控制系统
主蒸汽调节系统发出的燃料量调节系统指令即是燃料量指令，总燃料量与总风量比较后作为调节系统的设定值，保证锅炉指令增加时风量始终大于燃料量所需风量，也同时保证了
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先加风后加燃料、先减燃料后减风。调节器输出煤、石灰石给定值指令。总煤量取所有落煤管煤量之和，启动燃烧器和风道燃烧器燃油流量之和经折算成相应煤量后，加上总煤量作为总燃料量。保证燃烧的安全和输入、输出量的平衡。
四、给煤量调节系统
燃料量调节系统得到的煤给定量指令送入给煤量调节系统与给煤机的转速进行运算，运算结果给煤机。总煤量取所有落煤管煤量之和。
五、总风量调节系统
主蒸汽调节系统发出的风量指令即为总风量指令，总风量中主要为一、二次风量，同时一、二次风直接影响锅炉的运行及燃烧工况。总风量调节系统通过改变一、二次风量的指令来保证锅炉的所配需风。锅炉主控系统得到的总风量指令与燃料量测定值进行交叉限制后作为总风量调节系统的给定值，以保证符负荷增加时先加风后加燃料，负荷减时先减燃料后减风的要求，从而保证一定量的过剩空气系数和和床温。总风量的调节系统的给定值在PID中与总风量测量值进行处理后，送往一、二风调节系统。
六、一次风量调节系统
总风量调节系统发出的一次风量调节指令作为一次风量的调节系统的给定值，与一次风量的测量值一起送入PID中进行运算，计算结果去调节一次风挡板，以调节进入炉膛的一次风量，一次风量的测量值是在考虑了温度修正和压力修正和才送入PID中进行运算的。一次风量在进行处理时，需考虑煤质特性及负荷变化情况，由于一次风对床温有一定影响，因此作为床温的修正信号。
七、二次风量调节系统
二次风量采用串级调节系统，烟气氧含量的测定值与给定值一起送入主调节中进行PID运算，运算结果与总风量调节系统发出的二次风量指令一起进行函数处理后作为副调的给定值与二次风量的测量值进行PID运算，运算结果分为两路作为上、下部二次风流量的调节指令，由于燃料量变化到烟气氧含量变化需要一定时间，故在二次风量调节系统中直接对燃料量进行处理，其结果作为前馈信号加到调节系统中，以提高系统的快速反应性。
八、二次风压调节系统
蒸汽流量经运算后作为二次风压调节系统的给定值，与二次风压测量值进行PID运算，运算结果调节二次风机的入口挡板开度。
九、播煤风量调节系统
燃煤量调节系统中得到的播煤风给定量指令送入播煤风量调节系统，与播煤风测定值进行PID运算，运算结果调节播煤风的执行机构。
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十、床层温度调节系统
循环流化床锅炉的最佳运行床温为850～950℃。在这一温度范围内，大多数煤都不易结焦（低于煤的灰熔点温度）。石灰石脱硫剂在这个温度时具有最佳脱硫效果，并且NOX生成量也很少。
床温调节的目的是优化和减少烟气中SO2的含量，床温调节系统较为复杂，因为影响床温的因素很多，如给煤量、石灰石供给量、一次风量、二次风量、返料量和返料温度等，床温调节系统中床温给定值是在综合考虑负荷指令、给煤量、一次风量、二次风量的物理量后得到的结果。床温调节可采用一、二次风调温和给煤量同时进行。给煤量主要用来调节主汽压力，床温对给煤调节的影响要求并不高，因此给煤量仅为调节床温的手段之一。
十一、石灰石供量调节
SO2测量值与给定值一起送入主调节器进行PID运算，其结果与燃料量调节系统中得到的石灰石给定量指令一起进行函数处理，处理结果石灰石给料量测定值进行PID计算，在经处理后送入执行机构。
十二．点火风量控制系统
总风量调节系统发出点火风量指令作为点火风量调节系统的给定值与点火风量测量值一起送入PID进行运算，其结果作为调节点火风量的调节指令。
十三、床层压差调节系统
床压是燃烧室内密相区床料厚度的具体表现，料层过厚时，床料的流化状态就会变差或不能流化，影响炉内的燃烧工况，严重时会造成燃烧室内局部结焦。为保证床料的正常流化，在床料高时需加大流化风量，从而增大了辅机的电耗。料层薄时，会对布风板上的设备如风帽、床温的测点等磨损加大或使其过热损坏。并且，料层薄时，炉内的传热会恶化不能维持正常的负荷需求，因此，床料厚度的变化直接影响到锅炉的安全及经济运行，料层厚度与床压具有一定对应关系。因此，料层厚度调节可以通过调节床压来实现。床料厚度与床压的对应关系如图2-2所示。
床压在炉膛密相区通过差压进行测量，大型循环流化床锅炉一般分左、右两侧，该测量平均值作为床压的测量值，床压测量值与床压给定值一起送入PID进行运算，通过调节器控制投用的冷渣器的转速，改变燃烧室炉底排渣量，以达到调节床层厚度的目的，从而维持床压在给定范围内。
锅炉的各输入、输出参数会有
很大的延时，且各参数是在实时 图2-2 床料厚度与床压关系图
变化的，难以建立精确的数学模型。因此，必须加入大量的补偿和修正，使其达到自适应控
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