《鍋爐燃燒控制系統(tǒng)》PPT課件

《《鍋爐燃燒控制系統(tǒng)》PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《鍋爐燃燒控制系統(tǒng)》PPT課件（46頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 1 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 3.1 鍋爐燃燒過程概述 3.2 中儲式鍋爐燃燒控制策略 3.3 中儲式 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)實例 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 2 3-1 概 述 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 3 一、燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù) 電站鍋爐燃燒過程實質(zhì)是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?熱能的能量形式轉(zhuǎn)換過程。燃燒過程控制的根本任務(wù)是 使燃燒所提供的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負(fù)荷的需要，并保證 鍋爐安全經(jīng)濟運行。 1維持蒸汽壓力穩(wěn)定 鍋爐蒸汽壓力作為表征鍋爐運行狀態(tài)的重要參數(shù) ， 不僅直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的安全運行 ， 而且其是否穩(wěn)定 反映了燃燒過程中能量供求關(guān)系 。 在單元機組中 ， 鍋爐

2、 蒸汽壓力控制與汽機負(fù)荷控制是相互關(guān)聯(lián)的 ， 鍋爐燃燒 控制系統(tǒng)的任務(wù)是及時調(diào)整鍋爐燃料量 ， 使鍋爐的能量 輸出與汽機為適應(yīng)對外界負(fù)荷需求而需要的能量輸入相 適應(yīng) ， 其標(biāo)志是蒸汽壓力的穩(wěn)定 。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 4 2保證燃燒過程的經(jīng)濟性 保證燃燒過程的經(jīng)濟性是提高鍋爐效率的重要方面 ， 它是通過維持進入爐膛的 燃料量與送風(fēng)量之間的最佳比 值 來實現(xiàn) ， 即在有足夠的風(fēng)量使燃料得以充分燃燒的同 時 ， 盡可能減少排煙造成的熱損失 。 3維持爐膛壓力穩(wěn)定 鍋爐爐膛壓力是否穩(wěn)定反映了燃燒過程中進入爐膛 的風(fēng)量與流出爐膛的煙氣量之間的工質(zhì)平衡關(guān)系 。 若送 風(fēng)量大于引風(fēng)量 ， 爐膛壓力升

3、高 ， 太高的壓力會造成爐 膛向外噴火；反之 ， 送風(fēng)量小于引風(fēng)量爐膛壓力下降 ， 過低的壓力會造成漏風(fēng)而降低爐膛溫度 ， 影響爐內(nèi)燃燒 工況 ， 經(jīng)濟性下降 。 所以說 ， 爐膛壓力是否在允許范圍 內(nèi)變化 ， 關(guān)系到鍋爐的安全經(jīng)濟運行 。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 5 鍋爐燃燒過程的上述三項控制任務(wù)是不可分開的， 它的三個被控參數(shù)（被調(diào)量）（即蒸汽壓力、過?？諝?系數(shù)或最佳含氧量、爐膛壓力）與三個調(diào)節(jié)量（即燃料 量、送風(fēng)量、引風(fēng)量）間存在著關(guān)聯(lián)。因此燃燒控制系 統(tǒng)內(nèi)的各子系統(tǒng)應(yīng)協(xié)調(diào)動作，共同完成其控制任務(wù)。 二、汽壓被控對象的動態(tài)特性 （ 1）燃燒率擾動下的汽壓動態(tài)特性。 保持汽機調(diào)節(jié)閥 開

4、度 不變，階躍變化燃料量 M： Tm () 1 Mb M B sMB b PKW s e M T s t-=? + () 1 MM M T sMT b PKW s e M T s t-=? + 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 6 燃料量擾動下的汽壓對象的動態(tài)響應(yīng)曲線 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 7 （ 2）汽機調(diào)門開度擾動下的汽壓動態(tài)特性 汽機調(diào)節(jié)閥開度擾動下的汽壓響應(yīng)曲線 鍋爐燃料量不變，汽機調(diào)門開度階躍變化。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 8 () 1b T BTB Tb PKWs Tsm=? + 1( ) ( )1M T MTM TbPKW s K Tsm= ? + + 三、燃燒控制系統(tǒng)組成的基本原

5、則 （ 1） 燃燒控制系統(tǒng)在外界負(fù)荷需求改變后應(yīng)立即 改變鍋爐的燃料量 ， 維持燃燒過程的能量平衡 。 然而 ， 主蒸汽壓力對燃料量的響應(yīng)呈現(xiàn)較大的遲延和慣性 ， 特別是采用直吹式制粉系統(tǒng)的燃燒過程 ， 如何迅速改 變?nèi)紵手陵P(guān)重要 。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 9 （ 2）燃燒控制系統(tǒng)應(yīng)能迅速發(fā)現(xiàn)并消除燃料量的自發(fā) 擾動，維持主汽壓力穩(wěn)定。 （ 3） 當(dāng)外界負(fù)荷需要改變時 ， 鍋爐的送風(fēng)量和引風(fēng)量 應(yīng)與燃料量協(xié)調(diào)動作 ， 使鍋爐燃燒經(jīng)濟性指標(biāo)及爐膛壓 力參數(shù)保持平衡 ， 即鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定 。 （ 4） 對于單元制運行的鍋爐允許主汽壓力在一定范圍 內(nèi)波動 ， 特別是滑壓運行時汽壓變動范圍更

6、大 。 故 ， 系 統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)應(yīng)加以溫度和壓力的修正 ， 以提高參數(shù)測 量的精確性 。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 10 四、燃燒過程自動控制系統(tǒng)的基本方案 （ 一 ） 控制系統(tǒng)基本原理 燃燒過程自動控制系統(tǒng)包括三個相對獨立而又緊密 聯(lián)系的子控制系統(tǒng) 。 （ 1） 燃料控制子系統(tǒng) 燃料控制的任務(wù)在于使進入鍋爐的燃料量隨時與外 界負(fù)荷要求相適應(yīng) 。 因為汽壓是鍋爐燃燒發(fā)熱量與汽輪 機能量平衡的標(biāo)志 ， 并且在負(fù)荷擾動下汽壓具有近乎比 例的響應(yīng)特性 ， 因此汽壓可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào) 量 。 原則上可以采用以汽壓作為被調(diào)量的單回路控制系 統(tǒng) ， 即根據(jù)汽壓調(diào)整鍋爐的燃料量 。 但是對于燃煤鍋爐

7、 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 11 來講，運行中的煤量自發(fā)性擾動（煤粉的阻塞與自流、 燃料發(fā)熱量變化等）是經(jīng)常出現(xiàn)的，所以在設(shè)計燃煤鍋 爐的燃料系統(tǒng)時，必須考慮使系統(tǒng)具有快速消除燃料自 發(fā)性擾動的措施 -引入燃料量的負(fù)反饋。所以燃料控 制系統(tǒng)大都采用串級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，這樣就可以把燃 料量信號作為負(fù)反饋信號引入副調(diào)節(jié)器（燃料調(diào)節(jié)器）。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 12 （ 2）送風(fēng)控制子系統(tǒng) 送風(fēng)控制的任務(wù)在于保證燃燒過程的經(jīng)濟性 ,具體地說就 是要保證燃燒過程中燃料量與風(fēng)量有合適的比例。故而 送風(fēng)控制系統(tǒng)采用直接保持燃料量與送風(fēng)量比例關(guān)系的 比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)方式。在這個方案中， 燃料量信號 B作為

8、送風(fēng)量的定值，送入送風(fēng)控制系統(tǒng)， 送風(fēng)量信號 V作為 反饋信號引入送風(fēng)調(diào)節(jié)器而構(gòu)成一個比值控制系統(tǒng)，這 就能使送風(fēng)量始終快速地跟蹤燃料量的變化。只要調(diào)整 比例系數(shù) K為適當(dāng)?shù)闹担刂葡到y(tǒng)就能使進入鍋爐的送 風(fēng)量與燃料量保持合適的比例，達到經(jīng)濟燃燒的目的。 B 送風(fēng)調(diào)節(jié)器 K V + - V 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 13 但是，保持燃料量與送風(fēng)量為固定比例的送風(fēng)控制系統(tǒng)， 在鍋爐運行過程中，不能始終確保燃燒過程的經(jīng)濟性。 因為燃料量和送風(fēng)量的最佳比值 K是隨負(fù)荷和燃料的品 質(zhì)等因素變化的。因此，一個完善的燃燒經(jīng)濟性控制系 統(tǒng)，應(yīng)該考慮用反映燃燒經(jīng)濟性指標(biāo)的參數(shù)來修正送風(fēng) 量，使之與燃料量之間的

9、比值達到最佳，并采取隨負(fù)荷、 燃料品種變化而修正送風(fēng)量的送風(fēng)控制系統(tǒng)。 O2 O20 B 送風(fēng)調(diào)節(jié)器 V + - V 氧量校正器 - + * 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 14 從圖中看出，主調(diào)節(jié)器是氧量校正器，它根據(jù)實際氧量 O2與其給定值 O20的偏差進行計算處理，輸出風(fēng)煤比系 數(shù) K，再用 K與燃料量 B的積作為送風(fēng)量定值，作用于副 調(diào)節(jié)器（送風(fēng)調(diào)節(jié)器），控制送風(fēng)量。只要氧量校正器 輸出的風(fēng)煤比系數(shù) K是最佳的，就能保證燃燒過程的經(jīng) 濟性。事實上，最佳氧量是隨機組負(fù)荷和燃料品種變化 的，氧量定值 O20也不是常數(shù)。有的系統(tǒng)通過函數(shù)器， 產(chǎn)生一個隨負(fù)荷變化的最佳氧量信號，并經(jīng)過運行人員 修正后

10、作為氧量定值 O20輸入氧量校正器，構(gòu)成更加完 善的燃燒經(jīng)濟性控制系統(tǒng)。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 15 （ 3）引風(fēng)控制子系統(tǒng) 引風(fēng)控制的任務(wù)是保持爐膛壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于 引風(fēng)控制對象的動態(tài)響應(yīng)快，壓力 Pf測量容易，所以引 風(fēng)控制系統(tǒng)一般只需采取以爐膛壓力 Pf作被調(diào)量的單回 路控制系統(tǒng)。從圖中看書，由于送風(fēng)量的變化是引起負(fù) 壓波動的主要原因之一，為了能使引風(fēng)量 G快速地跟蹤 送風(fēng)量 V，以保持二者的比例，可將送風(fēng)量指令作為前 饋信號經(jīng)補償器 f（ t）引入引風(fēng)調(diào)節(jié)器。這樣，當(dāng)送風(fēng) 控制性動作時，引風(fēng)控制系統(tǒng)將立即跟著動作，而不是 等爐膛壓力偏離給定值后再動作，從而減小爐膛壓力的 波

11、動。所以引風(fēng)控制系統(tǒng)引入送風(fēng)量指令前饋信號后， 有利于提高引風(fēng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小爐膛壓力的動 態(tài)偏差。 Pf0 G V 引風(fēng)調(diào)節(jié)器 f(t) + - + Pf 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 16 3-2 中儲式鍋爐燃燒 控制策略 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 17 一、概述 中間儲倉式鍋爐的燃料系統(tǒng)和燃燒過程是相互獨立 運行的。燃料系統(tǒng)的任務(wù)是將原煤制成煤粉并存入煤粉 倉；進入爐膛的燃料量是由給粉機將存于煤粉倉的煤粉 送入爐膛。 二、制粉控制系統(tǒng) 中儲式鋼球磨的控制。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 18 燃煤火力發(fā)電廠進入鍋爐爐膛的是磨碎的煤 粉，將原煤塊磨成煤粉的機械就是磨煤機。目前 在電廠中采用的

12、磨煤機有 鋼球磨煤機 、 豎井式磨 煤機 、 風(fēng)扇磨煤機 等。 原煤進入磨煤機被磨成煤粉，由送入磨煤機 的風(fēng)作為動力，將煤粉送入煤粉倉儲存起來。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 19 （一）控制任務(wù) (1) 保證磨煤機磨成煤粉的細(xì)度符合規(guī)定， 在我國煤粉細(xì)度是用 70號篩子上煤粉顆粒的百分 數(shù) （ R70%） 來表示。煤粉太粗會增加機械未完全 燃燒損失；煤粉太細(xì)又會增加磨煤機的耗電量。 因此，煤粉細(xì)度是制粉系統(tǒng)的主要的質(zhì)量指標(biāo)。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 20 (2) 解決煤粉的輸送和防爆，必須對磨煤機出 口風(fēng)粉混合物的溫度提出要求。如果磨制的煤粉溫 度過高，則容易引起自燃而導(dǎo)致煤粉爆炸；煤粉溫 度

13、太低，即意味著煤粉因流動性差而無法采用氣力 輸送，且易積粉。如果保證了風(fēng)粉混合物的溫度不 變，則煤粉的濕度也基本上保持不變。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 21 (3) 力求降低磨制每噸煤粉的耗電量，提高經(jīng)濟 性。鋼球磨煤機制粉的耗電率除了與煤粉細(xì)度有關(guān) 外，還與鋼球的裝載量、煤的裝載量有關(guān)，與煤種、 管道阻力、制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)量也有關(guān)。因此，要保 持磨煤機處于最佳出力的工作狀態(tài)，則必須及時消 除來自各方面的擾動。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 22 1) 給煤量擾動 制粉系統(tǒng)運行中常會發(fā)生因煤塊過大、煤太濕、 給煤機工作不正常以及管道布臵不合理等造成的斷煤 現(xiàn)象；此外還有通風(fēng)阻力變化引起的通風(fēng)量變化和

14、煤 粉細(xì)度的波動。 在通風(fēng)量一定時，磨煤機裝煤量不僅影響煤粉細(xì) 度 R70%，而且影響磨煤機出力 B，它們之間的關(guān)系如 圖所示。在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，為使磨 煤機有最大出力，應(yīng)保持磨煤機的裝載量為最佳值。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 23 2通風(fēng)量擾動 進入磨煤機的風(fēng)量變化將引起磨煤機出力 B以及煤 粉細(xì)度 R70%的變化，其關(guān)系曲線如上圖所示。 在其它 條件不變時，可通過控制磨煤機入口負(fù)壓來調(diào)整通風(fēng)量 。 在保證煤粉細(xì)度符合要求的前提下，加大通風(fēng)量可提高 磨煤機的出力。 Gm-B曲線 Gm與 R70%和 B的關(guān)系 裝煤量 磨煤機出力 風(fēng)量 細(xì)度 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 24 3原煤

15、水分的擾動 進入磨煤機原煤水分的變化將直接影響煤粉的濕度， 使煤粉濕度保持在一定范圍，既有利于儲存和輸送，又 有利于保證磨煤機的最大出力。因此對不同水分的原煤 要向磨煤機加入不同的熱風(fēng)，在不產(chǎn)生煤粉爆炸的前提 下，盡量減小煤粉的濕度。 （二）控制系統(tǒng)組成 根據(jù)磨煤機裝煤量擾動、通風(fēng)量擾動和原煤水分?jǐn)_ 動的分析，磨煤機控制設(shè)計有三個控制回路，即磨煤機 負(fù)荷控制回路、磨煤機入口負(fù)壓控制回路和磨煤機出口 溫度控制回路，三個回路均設(shè)計為單回路控制系統(tǒng)。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 25 1磨煤機負(fù)荷控制系統(tǒng) 由于鋼球磨在不同出力工況下，其耗電量變化較小， 因此在保證煤粉細(xì)度的前提下，應(yīng)使磨煤機工作在最大

16、 負(fù)荷下。磨煤機裝煤量目前尚無直接的且準(zhǔn)確的測量手 段，一般采用間接方法，如磨煤機前后的壓差代表裝煤 量。 磨煤機負(fù)荷控制方案 （ a） （ b） （ c） 風(fēng)粉混合 物流量 D 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 26 方案 (a): 工作原理是，磨煤機差壓信號 pm經(jīng)排粉 機前節(jié)流元件差壓 p修正后的信號 C作為被調(diào)量；被調(diào) 量 C與其給定值 R比較后的差值信號 E送到比例積分調(diào)節(jié) 器，經(jīng)運算后輸出控制信號 U。控制信號 U作用到給煤 單元控制給煤機，從而改變進入磨煤機的原煤并保持在 最佳值。 磨煤機差壓 pm與裝煤量之間有 m mm G v Rp m 2 2 球磨機阻力系數(shù) 風(fēng)粉混合物流速 節(jié)流元

17、件差壓 p與裝煤量之間有 mG vRp 2 2 節(jié)流元件阻力系數(shù) 過節(jié)流元件的氣體流速 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 27 2 2 2 2 m m m m m m v R p G C K R vp R G R v vK m 2 2 其中： 以比值 C作為球磨機負(fù)荷控制系統(tǒng)的被調(diào)量，目的是 消除氣體的流速等因素對磨煤機差壓的影響。實際上， 球磨機的制粉系統(tǒng)是負(fù)壓運行，球磨機本身負(fù)壓較小， 而排粉機進口負(fù)壓較大，故漏風(fēng)量對 p m的影響較小， 對 p 的影響卻較大。因此，比值 C并不能消除漏風(fēng)對裝 煤量的影響，即測量誤差仍然存在；只有在漏風(fēng)量一定 的條件下，經(jīng)過 p 修正后的磨煤機差壓 p m才能較準(zhǔn)

18、確 地反映裝煤量。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 28 此外，給煤量改變時首先改變的是磨煤機喉部阻力， 之后才改變煤位。如給煤量增加，磨煤機喉部阻力增大， 機身筒內(nèi)的流速降低，故磨煤機差壓首先減??；在磨煤 機內(nèi)存煤量增多之后，差壓才開始增大。由此可見，在 給煤量擾動之后，響應(yīng)有一段時間的虛假信號，且擾動 量越大這種虛假現(xiàn)象就越嚴(yán)重。 Gm與 Im和 B的關(guān)系 球磨機的負(fù)荷特性 磨煤機出力 裝煤量 裝煤量 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 29 方案（ b） : 工作過程是，用磨煤機工作電流變化 來間接反映裝煤量的變化，磨煤機的工作電流經(jīng)轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后與其給定值 R比較，其偏差值 E送入比例積

19、分調(diào)節(jié)器運算，控制信號 U通過執(zhí)行機構(gòu) 改變進入磨煤機的原煤量。如上圖（ b）。 由于球煤機工作電流變化較小，所以電流 電壓轉(zhuǎn) 換器應(yīng)有較高的靈敏度。此外，還要每天按時給磨煤 機加鋼球，以避免鋼球重量變化對磨煤機工作電流產(chǎn) 生影響。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 30 方案（ c）： 對磨煤機而言，原煤量是流入物質(zhì)，而風(fēng)粉混合 物則是流出物質(zhì)。引入風(fēng)粉混合物流量 D的磨煤機負(fù) 荷控制系統(tǒng)如上圖 (c)。方案（ c）中，磨煤機差壓 pm 與風(fēng)粉混合物流量信號 D綜合后作為負(fù)荷控制系統(tǒng)的 被調(diào)量，其工作過程與方案（ a）、（ b）一樣。風(fēng)粉 混合物流量信號是保證干燥風(fēng)量的信號，在 D保持不 變時， p

20、m越大，磨煤機裝煤量越大。 方案（ d）： 對磨煤機而言，裝煤量越大，噪聲越小，通過測 量磨煤機的噪聲，來實現(xiàn)磨煤機負(fù)荷的控制，其工作 過程與方案（ a）、（ b）、（ c）一樣。磨煤機的噪聲 越大，磨煤機裝煤量越小。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 31 2.磨煤機入口負(fù)壓控制系統(tǒng) 磨煤機入口負(fù)壓控制的目的是 維持制粉系統(tǒng)的通風(fēng) 量 ，同時 保證制粉系統(tǒng)各點負(fù)壓 。制粉系統(tǒng)負(fù)壓過大則 增加漏風(fēng)量，負(fù)壓過小又會出現(xiàn)漏粉。 左圖是磨煤機入口負(fù)壓控制系統(tǒng)組 成原理方框圖。磨煤機入口負(fù)壓 p負(fù) 作為 被調(diào)量，與其給定值 R求偏差后送入比例 積分調(diào)節(jié)器運算，調(diào)節(jié)器輸出的控制作 用 U通過執(zhí)行機構(gòu) 改變冷風(fēng)擋

21、板開度 ， 從而改變磨煤機通風(fēng)量以維持入口負(fù)壓 在給定值。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 32 3磨煤機出口溫度控制系統(tǒng) 磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)如左圖。其組 成原理及工作過程與入口負(fù)壓控制系統(tǒng)是一 樣的，它是通過 改變熱風(fēng)門擋板開度調(diào)整熱 風(fēng)量來控制出口溫度 的。 對磨煤機出口溫度來說，在熱風(fēng)門開度變 化后，其溫度變化有一定的延遲和慣性，然而 單獨調(diào)整還是比較容易維持被調(diào)量的。但是， 在熱風(fēng)量變化后進入磨煤機的通風(fēng)量（熱風(fēng)量 +冷風(fēng)量）即隨之變化，從而磨煤機入口負(fù)壓 也變化。實際上，在調(diào)整冷風(fēng)量以維持入口負(fù) 壓時，也就影響了磨煤機出口溫度。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 33 可見這兩個系統(tǒng)之間是相互

22、影響的，作為一個整 體考慮時，這是一個雙輸入雙輸出的多變量系統(tǒng)。因 此要想獲得較好的調(diào)節(jié)效果，僅僅采用上述兩個單回 路系統(tǒng)是不夠的。一般地， 從負(fù)壓控制系統(tǒng)中要引出 冷風(fēng)擋板位臵指令信號，并以前饋的方式作用到熱風(fēng) 擋板位臵控制回路，使磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)改變 為前饋加反饋的負(fù)荷控制系統(tǒng)，這樣可以補償冷風(fēng)門 開度對出口溫度的影響。 對于磨煤機控制回路來說，設(shè)計一個三輸入三輸 出的多變量控制系統(tǒng)是合理的，可收到比三個獨立的 單回路控制系統(tǒng)要好得多的調(diào)節(jié)效果。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 34 三、燃燒控制系統(tǒng) 1采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng) 以熱量信號 DQ代替燃料量信號 M 熱量信號與進入爐膛的燃

23、料量 M間呈比例關(guān)系， 僅在時間上存在遲延。因此，用熱量信號代替燃料 量信號是可行的。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 35 鍋爐主指令 （燃燒率指令） 煙氣中的實 際含氧量 鍋爐蒸汽流量 熱量信號 進入爐膛的 實際風(fēng)量 爐膛壓力 給粉機轉(zhuǎn)速指令 送風(fēng)指令 引風(fēng)指令 “燃料空氣”燃燒控制方案，又稱“熱量 氧量”的燃燒控制 經(jīng)熱值修正 后的給粉機 轉(zhuǎn)速信號 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 36 工作過程： (1)當(dāng) BD增加時 ， 調(diào)節(jié)器 PI1動作 ， 增大給粉機轉(zhuǎn) 速增加燃料量； PI2動作增大送風(fēng)量 ， PI2輸出的增大 ， 經(jīng)前饋通道增大引風(fēng)機位臵指令 ， 增大引風(fēng)量 ， 引風(fēng) 量與送風(fēng)量成比例變化

24、 ， 送風(fēng)量與燃料量成比例變化 。 (2)由熱量信號 DQ反映的進入爐膛燃料量與指令 BD不相等時 ， 比例積分特性的調(diào)節(jié)器 PI1輸出指令就繼 續(xù)增加 ， 直到 DQ與 BD平衡為止 。 同樣 ， 風(fēng)量調(diào)節(jié)器 PI2的作用保證風(fēng)量與主指令相平衡 ， 而爐膛壓力調(diào)節(jié) 器 PI3則保證爐膛壓力 Pf等于設(shè)定值 。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 37 (3)風(fēng)量控制子系統(tǒng)是由 PI2、 PI4組成的串級系 統(tǒng)，其中 PI2為內(nèi)回路調(diào)節(jié)器， PI4為外回路調(diào)節(jié)器。 由于燃燒控制系統(tǒng)的一個重要任務(wù)是保證燃燒的經(jīng) 濟性，即燃料量與風(fēng)量應(yīng)有最佳的匹配。在該燃燒 控制系統(tǒng)中，風(fēng)量和燃料量是成比例變化的，然而 當(dāng)

25、煤種變化其發(fā)熱量偏離其設(shè)計值時，這種成比例 變化顯然難以保證經(jīng)濟燃燒。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 38 (4)燃燒的經(jīng)濟性可通過過?？諝庀禂?shù)或煙氣含 氧量反映，即保證燃燒過程中有最佳的煙氣含氧量， 無疑就保證了燃燒過程的經(jīng)濟性。調(diào)節(jié)器 PI4的被調(diào) 量是煙氣含氧量 ，其目標(biāo)值是鍋爐蒸汽流量 D經(jīng) 函數(shù) f（ x）標(biāo)定后給出的，即在不同的負(fù)荷下煙氣含 氧量應(yīng)具備的最佳值。當(dāng)實際含氧量偏離目標(biāo)值時， PI4輸出變化經(jīng)乘法修正進入爐膛的實際風(fēng)量，再次 調(diào)整進入爐膛的風(fēng)量，使 等于當(dāng)前負(fù)荷下的最佳 值。 2%O 2%O 熱量信號的運算實現(xiàn) ： bQb dPD D C dt=+ 汽包壓力 注：其實本身是

26、一個實際微分 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 39 2采用給粉機轉(zhuǎn)速信號的燃燒控制系統(tǒng) 基本點：采用給粉機轉(zhuǎn)速信號代替進入爐膛的燃料量 信號。 不僅是因為通常情況下給粉 機轉(zhuǎn)速與給粉量成正比，而且在 負(fù)荷擾動時給粉機轉(zhuǎn)速信號要比 熱量信號反應(yīng)快，對負(fù)荷側(cè)擾動 的適應(yīng)性強，能使燃料控制子系 統(tǒng)快速平衡下來。 系統(tǒng)特點： 熱量信號代替燃料量信號，并對風(fēng)量施 以氧量校正；能消除燃料自發(fā)擾動的影響。 經(jīng)熱值修正 后的給粉機 轉(zhuǎn)速信號 熱值校正回路 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 40 結(jié)構(gòu)分析： 給粉機實測轉(zhuǎn)速信號經(jīng)乘法器運算后輸出信號 nQ。比較器、積分器 I、乘法器組成一個閉合系統(tǒng)，其輸 入信號為熱量信號 D

27、Q。根據(jù)積分特性，穩(wěn)態(tài)時積分器輸 入信號必為零，即 nQ=DQ，這表明在一定意義上 nQ代表著 熱量信號，因而該方案具備采用熱量信號的控制系統(tǒng)特征。 加入這種熱值修正功能，不僅能消除煤種變化的影響，而 且可消除給粉機轉(zhuǎn)速自發(fā)變化的影響等。 對于燃燒過程， 無論是煤種變化，還是給粉機轉(zhuǎn)速自身改變，都表現(xiàn)為爐 膛發(fā)熱量的變化，如 DQnQ，積分器輸出增大， 的乘法 系數(shù)增大， nQ增大。在燃料子系統(tǒng)中， nQBD，調(diào)節(jié)器 PI1 輸出減小，降低給粉機轉(zhuǎn)速，減小進入爐膛的燃料量。當(dāng) 鍋爐主指令 BD增加時， 增大， nQ增大，因而 DQ也增大， 積分器輸出基本不變。 n n 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)

28、 41 3-3 中儲式鍋爐燃燒 控制系統(tǒng)實例 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 42 送風(fēng)控制系統(tǒng) 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 43 帶氧量校正回路的送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以消除風(fēng)煤配比造成 的誤差。風(fēng)量穩(wěn)定，一次風(fēng)壓和二次風(fēng)壓就比較穩(wěn)定，對穩(wěn) 定燃燒有利。所以，當(dāng)氧量出現(xiàn)較小偏差時，不希望風(fēng)量有 過大調(diào)整。因此，氧量校正回路的作用以慢為主，同時對大 偏差信號也有一定的調(diào)整能力。 氧量的定值信號由兩部分組成：一部分是機組功率經(jīng)函 數(shù)模件轉(zhuǎn)換后的氧量隨負(fù)荷變化的值，另一部分是手動給定 信號，作為偏臵信號。 氧量調(diào)節(jié)器 PI1根據(jù)氧量測量值與給定值之間的偏差進 行調(diào)節(jié)運算，其輸出經(jīng)手動 /自動 M/A1和函數(shù)器 f

29、1(x)后形成 氧量校正信號。氧量調(diào)節(jié)器的作用是使氧量的測量值與給定 值相等，使進入爐膛的燃料經(jīng)濟燃燒。函數(shù)器 f2(x)接受調(diào)節(jié) 器 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 44 的 0100%的輸出，并轉(zhuǎn)換成范圍約為 0.71.3的輸出，形成 風(fēng) /煤比校正信號。當(dāng)實際氧量高于給定值時，調(diào)節(jié)器輸出 減少，經(jīng)函數(shù)之后使成風(fēng) /煤比校正信號減少，從而減少送 風(fēng)量使氧量下降，反之亦然。 送風(fēng)量定值形成：機組負(fù)荷給定值經(jīng)函數(shù)器 f3(x)后乘以 風(fēng) /煤比校正信號，再加上運行人員偏臵。 送風(fēng)量調(diào)節(jié)以 PI2為核心，經(jīng)氧量校正形成的送風(fēng)量給定 值與實際風(fēng)量的偏差值，輸入到 PI2調(diào)節(jié)器進行控制運算， 形成送風(fēng)量控

30、制指令，經(jīng)八平衡模塊后，分別送至兩臺送風(fēng) 機手 /自動控制站。其中一臺手 /自動站為調(diào)設(shè)定值，一臺為 調(diào)偏臵。 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 45 引風(fēng)控制系統(tǒng) 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 46 引風(fēng)量調(diào)節(jié)是以調(diào)節(jié)器 PI為中心?？刂葡到y(tǒng)的被調(diào)量是 爐膛負(fù)壓，其給定值是運行人員在軟手操控制器 M/A上給出 的。當(dāng)爐膛壓力因某種擾動發(fā)生變化時，壓力調(diào)節(jié)器接受給 定值與實際值的偏差信號，并對此進行比例積分控制運算， 其運算結(jié)果與作為前饋信號的 （送風(fēng)機指令 +排粉機出口風(fēng) 壓） 疊加后，形成引風(fēng)機的控制指令，經(jīng)平衡模塊后，分別 送到兩臺引風(fēng)機手 /自動站。系統(tǒng)中引入前饋信號的作用是 為了在機組負(fù)荷變化時，能使引風(fēng)量與送風(fēng)量同步動作，以 減小送風(fēng)量變化對爐膛壓力的影響。