循环流化床（CFB，Circulating Fluidized Bed）锅炉作为一种高效且环保的燃烧设备，在发电厂和工业供热领域得到了广泛应用。它通过在炉膛内构建高速流动的颗粒床层，实现燃料的高效燃烧，并且具备处理多种燃料的能力，涵盖劣质煤、生物质等。为保障燃烧过程的高效与环保，精准控制烟气中的氧含量显得非常关键。

燃烧控制系统的特性

对循环流化床锅炉的燃烧系统进行分析可知，该系统具有多输入、多输出以及滞后性显著等非线性时变特征，各参数在强耦合状态下相互作用，具体表现如下：
其一，在控制某一参数时，往往受到多个条件变量的影响。例如，在控制烟气含氧量时，需对一级风量、二级风量、燃烧量等多个参数进行协同操作与调节。
其二，一个参数的调整又会对其他多个参数产生影响。比如，调节一次风量时，会波及床温、烟气含氧量等参数。因此，要重视并加强对锅炉燃烧效率的分析，首先需着重研究各参数之间的强耦合性。一般的自动控制系统难以胜任此任务，需采用有效方法对参数的过度变化情况进行控制。

循环流化床锅炉烟气氧含量的控制

控制烟气氧含量的主要目的在于提高循环流化床锅炉的燃烧效率，进而实现节能减排。而要提升锅炉的燃烧效率，关键在于确保燃料量与空气量达到最佳配比。若配比比例不当，无论是过大还是过小，都会降低锅炉的燃烧效率。
当空气比例过大时，会产生额外的能量损耗。由于空气中氮气占比达 79%，而氮气无法参与燃烧，且在燃烧过程中会吸收一定热量并排放到大气中，导致这些热量被带走。尽管此类能量损耗难以完全避免，但可通过有效手段加以控制。反之，若运行过程中空气比例过小，燃料将无法充分燃烧，不仅会造成燃料中热量的损失，还会产生氢气和一氧化碳等有毒可燃气体，对大气环境造成污染。因此，在确保炉膛内燃料充分燃烧的前提下，需有效控制锅炉炉膛的总风量，而烟气氧含量正是衡量空气是否不足或过剩的重要指标。

烟气氧含量的重要性

1. 燃烧效率：适宜的氧含量能够确保燃料完全燃烧，提高燃烧效率，减少未燃尽的碳和其他污染物的排放。

2. 环保要求：氧含量过高会导致氮氧化物（NOx）生成量增加，而氧含量过低则可能引发一氧化碳（CO）和其他不完全燃烧产物的增多。

3. 经济性：优化氧含量有助于减少燃料消耗，降低运行成本。

控制策略

为有效控制烟气中的氧含量，通常可采用以下方法：

氧传感器监测

1. 安装位置：在锅炉尾部烟道中安装高精度氧传感器（如氧化锆氧传感器），以实时监测烟气中的氧含量。

2. 数据采集与分析：将传感器采集的数据传输至控制系统，进行实时监控与分析。

自动调节系统

1. 风量控制：依据氧含量反馈信息，自动调节一次风和二次风的比例与流量，以维持理想的氧含量。

2. 变频器控制：利用变频器调节送风机和引风机的转速，从而精确控制空气供给量。

燃烧优化

1. 燃料与空气配比：优化燃料与空气的混合比例，在确保燃料充分燃烧的同时，避免氧气过剩。

2. 分级燃烧技术：采用分级燃烧技术，通过分阶段供风，减少局部高温区域，降低 NOx 的生成。

闭环控制

1. PID 控制器：运用 PID（比例 - 积分 - 微分）控制器，根据设定的氧含量目标值与实际测量值之间的偏差，自动调整进风量。

2. 自适应控制：结合机器学习算法，实现对不同工况下的自适应控制，进一步提升控制精度和响应速度。