循環(huán)流化床（CFB，Circulating Fluidized Bed）鍋爐作為一種高效且環(huán)保的燃燒設備，在發(fā)電廠(chǎng)和工業(yè)供熱領(lǐng)域得到了廣泛應用。它通過(guò)在爐膛內構建高速流動(dòng)的顆粒床層，實(shí)現燃料的高效燃燒，并且具備處理多種燃料的能力，涵蓋劣質(zhì)煤、生物質(zhì)等。為保障燃燒過(guò)程的高效與環(huán)保，精準控制煙氣中的氧含量顯得非常關(guān)鍵。

燃燒控制系統的特性

對循環(huán)流化床鍋爐的燃燒系統進(jìn)行分析可知，該系統具有多輸入、多輸出以及滯后性顯著(zhù)等非線(xiàn)性時(shí)變特征，各參數在強耦合狀態(tài)下相互作用，具體表現如下：
其一，在控制某一參數時(shí)，往往受到多個(gè)條件變量的影響。例如，在控制煙氣含氧量時(shí)，需對一級風(fēng)量、二級風(fēng)量、燃燒量等多個(gè)參數進(jìn)行協(xié)同操作與調節。
其二，一個(gè)參數的調整又會(huì )對其他多個(gè)參數產(chǎn)生影響。比如，調節一次風(fēng)量時(shí)，會(huì )波及床溫、煙氣含氧量等參數。因此，要重視并加強對鍋爐燃燒效率的分析，首先需著(zhù)重研究各參數之間的強耦合性。一般的自動(dòng)控制系統難以勝任此任務(wù)，需采用有效方法對參數的過(guò)度變化情況進(jìn)行控制。

循環(huán)流化床鍋爐煙氣氧含量的控制

控制煙氣氧含量的主要目的在于提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率，進(jìn)而實(shí)現節能減排。而要提升鍋爐的燃燒效率，關(guān)鍵在于確保燃料量與空氣量達到最佳配比。若配比比例不當，無(wú)論是過(guò)大還是過(guò)小，都會(huì )降低鍋爐的燃燒效率。
當空氣比例過(guò)大時(shí)，會(huì )產(chǎn)生額外的能量損耗。由于空氣中氮氣占比達 79%，而氮氣無(wú)法參與燃燒，且在燃燒過(guò)程中會(huì )吸收一定熱量并排放到大氣中，導致這些熱量被帶走。盡管此類(lèi)能量損耗難以完全避免，但可通過(guò)有效手段加以控制。反之，若運行過(guò)程中空氣比例過(guò)小，燃料將無(wú)法充分燃燒，不僅會(huì )造成燃料中熱量的損失，還會(huì )產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等有毒可燃氣體，對大氣環(huán)境造成污染。因此，在確保爐膛內燃料充分燃燒的前提下，需有效控制鍋爐爐膛的總風(fēng)量，而煙氣氧含量正是衡量空氣是否不足或過(guò)剩的重要指標。

煙氣氧含量的重要性

1. 燃燒效率：適宜的氧含量能夠確保燃料完全燃燒，提高燃燒效率，減少未燃盡的碳和其他污染物的排放。

2. 環(huán)保要求：氧含量過(guò)高會(huì )導致氮氧化物（NOx）生成量增加，而氧含量過(guò)低則可能引發(fā)一氧化碳（CO）和其他不完全燃燒產(chǎn)物的增多。

3. 經(jīng)濟性：優(yōu)化氧含量有助于減少燃料消耗，降低運行成本。

控制策略

為有效控制煙氣中的氧含量，通?？刹捎靡韵路椒ǎ?/span>

氧傳感器監測

1. 安裝位置：在鍋爐尾部煙道中安裝高精度氧傳感器（如氧化鋯氧傳感器），以實(shí)時(shí)監測煙氣中的氧含量。

2. 數據采集與分析：將傳感器采集的數據傳輸至控制系統，進(jìn)行實(shí)時(shí)監控與分析。

自動(dòng)調節系統

1. 風(fēng)量控制：依據氧含量反饋信息，自動(dòng)調節一次風(fēng)和二次風(fēng)的比例與流量，以維持理想的氧含量。

2. 變頻器控制：利用變頻器調節送風(fēng)機和引風(fēng)機的轉速，從而精確控制空氣供給量。

燃燒優(yōu)化

1. 燃料與空氣配比：優(yōu)化燃料與空氣的混合比例，在確保燃料充分燃燒的同時(shí)，避免氧氣過(guò)剩。

2. 分級燃燒技術(shù)：采用分級燃燒技術(shù)，通過(guò)分階段供風(fēng)，減少局部高溫區域，降低 NOx 的生成。

閉環(huán)控制

1. PID 控制器：運用 PID（比例 - 積分 - 微分）控制器，根據設定的氧含量目標值與實(shí)際測量值之間的偏差，自動(dòng)調整進(jìn)風(fēng)量。

2. 自適應控制：結合機器學(xué)習算法，實(shí)現對不同工況下的自適應控制，進(jìn)一步提升控制精度和響應速度。