锅炉燃烧控制系统教学课件PPT.ppt
第三章 锅炉燃烧控制系统,一、锅炉燃烧过程的任务二、磨煤机控制三、送风机控制四、炉膛压力控制,一、燃烧控制系统的任务锅炉燃烧过程是将燃料化学能转变为蒸汽热能的转换过程。燃烧过程控制的任务是使燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，并保证锅炉安全经济运行。1维持蒸汽压力稳定 锅炉蒸汽压力是锅炉运行状态的重要参数，它不仅关系到锅炉设备的安全运行，而且其稳定性反映了燃烧过程中能量供求关系。在单元机组中，锅炉蒸汽压力控制与汽机负荷控制是相互关联的，锅炉燃烧控制系统的任务是及时调整锅炉燃料量，使锅炉的能量输出与汽机为适应对外界负荷需求而需要的能量输入相适应，其标志是蒸汽压力的稳定。,2保证燃烧过程的经济性 保证燃烧过程的经济性是提高锅炉效率的重要方面，它是通过维持进入炉膛的燃料量与送风量之间的最佳比值来实现，即在有足够的风量使燃料得以充分燃烧的同时，尽可能减少排烟造成的热损失。3维持炉膛压力稳定 锅炉炉膛压力是否稳定反映了燃烧过程中进入炉膛的风量与流出炉膛的烟气量之间的工质平衡关系。若送风量大于引风量，炉膛压力升高，太高的压力会造成炉膛向外喷火；反之，送风量小于引风量炉膛压力下降，过低的压力会造成漏风而降低炉膛温度，影响炉内燃烧工况，经济性下降。所以说，炉膛压力是否在允许范围内变化，关系到锅炉的安全经济运行。,锅炉燃烧过程的上述三项控制任务是不可分开的，它的三个被控参数（被调量）（即蒸汽压力、过剩空气系数或最佳含氧量、炉膛压力）与三个调节量（即燃料量、送风量、引风量）间存在着关联。因此燃烧控制系统内的各子系统应协调动作，共同完成其控制任务。,二、磨煤机控制 BBD-4360型双式（双进双出）钢球磨煤机 介绍,双式磨煤机的控制系统是保证磨煤机正常运行的重要部分，磨煤机的控制分为开环控制系统和闭环控制系统两大部分。开环系统包含了整个磨煤机的二进制逻辑控制，主要包括有润滑油控制、启停控制、风系统的开关量控制、消防及惰性化系统控制、PC管及差压料位管程控吹扫等。闭环控制主要包括磨煤机负荷调节、出口风/粉混合物的温度调节、筒体煤位调节、总一次风量调节、一次风压力调节等五个回路。由于磨煤机负荷调节主要是控制输入磨煤机的一次风量大小，它是由调节磨煤机容量风门的开度来保证的。,1、燃料主控制器 燃料主控制器的作用是根据锅炉主控输出的指令来调节进入锅炉的燃料量，锅炉负荷指令对燃料的请求被分配到每台磨煤机上。对每台磨煤机而言，锅炉负荷指令通过函数发生器转换成一次风量请求指令。该指令同实测的一次风量进行比较，其差值通过PI调节器输出磨煤机的负荷风挡板开度指令请求，使设定到每台磨煤机的负荷同进入磨煤机的一次风流量保持一致。,磨煤机在运行中，通常希望磨煤机出力同输入到磨煤机的原煤量保持平衡。因此，系统还引入了磨煤机总的一次风量同给煤机总的给煤量之间的修正控制，以确保磨煤机内煤位维持在最佳状态，使燃烧控制系统的风/煤比保持恒定。不投油时进入锅炉的燃料量以四台磨煤机的一次风量之和表示。为了使炉内形成富氧燃烧，控制回路设计有锅炉主控指令对总风量反馈信号的交叉限制。,锅炉的总风量等于入炉的一次风量和二次风量之和，总风量信号经函数发生器后得到相应风量下的燃料量反馈信号。进入锅炉的总燃料量等于四台磨煤机的一次风量之和再叠加上入炉的燃油量。锅炉烧煤（不投油）时，最低稳燃负荷一般为25%MCR（MCR为MAXIMUM CONTINUOUS RATING的缩写，指锅炉最大连续出力）。油燃烧器只供点火及低负荷下稳定炉内燃烧用，总出力可达30%MCR。,控制特点,当燃料主控投自动时，燃料调节器的入口偏差等于限制后的锅炉主控指令减去进入锅炉的总燃料量。燃料偏差经过PI调节器后形成自动方式下的燃料主控指令，该指令同时送至所有运行磨煤机容量风门控制回路，形成运行磨煤机容量风门开度的设定值。,燃料主控输出回路是一个单回路多输出控制系统，即一台调节器控制多台执行器的系统。为了达到每台执行器分别投自动时均能实现无扰动切换，系统中设置了平衡与增益调整块BALANCER。平衡与增益调整块BALANCER 的输出并行地送到所有运行磨煤机容量风门分操控制回路。,因为选用的是双进双出磨煤机，故每台磨煤机容量风门分左、右两侧，两侧分别设立独立的M/A操作站。在磨煤机AD容量风门的各分操控制回路中，还设置了由加法块、速率限制块组成的偏置调整回路，运行人员可以手动调整各自的偏置大小，使每个磨组供给的燃料量与燃料请求指令相适应，偏置值调整范围约为正负10%。,燃料主控操作站切手动方式,当出现下列情况之一时，燃料主控操作站强制切到手动方式：(1)一次风量信号故障；(2)各台磨煤机容量风门都在手动控制方式。,2、磨煤机出口温度控制,为了保证锅炉安全经济运行，应控制磨煤机出口风粉混合物的温度在允许范围内变化。如果温度太低，煤将得不到足够的干燥，造成制粉困难，甚至会造成煤粉堵塞，影响煤粉的输送。如果温度太高，可能会引起制粉系统发生自燃现象而造成事故。磨煤机运行时，磨煤机入口冷风门、热风门用于调整磨煤机出口温度和磨煤机入口的一次风量。,磨煤机出口温度设定值由运行人员在操作站上手动设定（出口温度一般控制在7090范围内变化）。为了防止设定值的突变对控制系统产生冲击，设定值还需要经过速率限制。同时为了防止运行人员误将设定值操作到合理范围之外，该设定值一般还需经过上、下限限幅的限制。,自动方式下，磨A出口风粉混合物的温度通过冷、热风门的协调动作来控制。磨煤机出口风粉混合物温度变化首先使冷风门动作，热风门的开度是跟踪冷风门的开度而变化的，通常热风门的开度设计在30%80%范围内变化。当下述条件之一发生时，磨煤机冷、热风调节门操作站处于手动方式。（1）磨煤机跳闸；（2）磨煤机出口风粉混合温度信号故障。,3、磨煤机煤位控制,磨煤机筒体装煤量测量通常有三种方法：（1）观察磨煤机主电机电流；（2）电耳法测量；（3）测量磨煤机进、出口差压（P）。前两种方法为间接测量法，第三种方法属于直接测量法。,噪声测量煤位,利用磨煤机运行中发出的噪音来判断磨煤机中的装煤量。该测量系统简单、维护方便，控制系统与磨煤机研磨回路相对独立，但在运行中装置的输出会随着磨煤机出力的改变而产生非线性误差。当原煤的颗粒增大时，噪音会减小，特别是在磨煤机负荷较低时，原煤颗粒的大小对噪音的影响可达10左右，此时应通过负荷对噪音进行补偿。,压差测量煤位,为使磨煤机的一次风量与磨煤机的出煤量之间保持线性关系，磨煤机输出的风/煤比必须保持恒定，而风/煤比在很大程度上取决于磨煤机筒体内的装煤量。为更精确地测量磨煤机筒体的料位，以便调节给煤机转速，使磨煤机筒体料位保持在基本稳定的水平上。为保证磨煤机出口风/煤比的恒定，当磨煤机已建立初始料位后，料位测量系统可自动切换为压差测量的方式。,磨煤机筒体的煤位控制,磨煤机筒体的装煤量直接决定磨煤机的出口风/煤比和磨煤机的研磨效果，通过电耳或压差测得的煤位信号分别同噪声设定值或差压设定值进行比较，并通过PI控制器输出一个给煤机的速度设定值。该设定值与给煤机的实际转速进行比较并通过PI控制器调节给煤机的输煤转速，使磨煤机筒体内的煤位保持在设定值上。以便使磨煤机保证良好的研磨效果和恒定的风/煤比。,4、一次风控制系统,一次风分成两部分，其中一部分是用来干燥进入磨煤机筒体内的煤，这部分风叫旁路风。还有一部分风是用来输送研磨后的煤粉，这部分风叫负荷风，旁路风和负荷风之和称总一次风。,磨煤机的总风量控制是通过调节旁路风（干燥风）和负荷风（输粉风）的比例来调节的，负荷风量用来调节磨煤机的出力，旁路风还用来在磨煤机低负荷时协助负荷风输送煤粉。双式磨煤机的旁路风与磨煤机入口一次风之间的配比与其它磨煤机不同，双式磨煤机的出力靠调整通过磨煤机的风量来改变的。要改变磨煤机的出力，只需改变通过磨煤机的风量，则携带出的煤粉量就会同时变化。由于风粉量同时变化，因而磨煤机出口的风/煤比相对稳定。,100%,80%,40%,原煤出力,100%,一次风流量,一次风总量,通过磨煤机的负荷风,旁路风量,图3-5 双式磨煤机的风量曲线,图3-5表示了双式磨煤机的一次风总量、通过磨煤机的负荷风及旁路风量与磨煤机出力的关系曲线。该曲线表明风/煤比的值与磨煤机的出力是一一对应的。磨煤机出力变化时，风/煤比会按曲线发生变化。所以风/煤比曲线可以看作是磨煤机的一条工作特性曲线。有了该曲线，就可以整定磨煤机在不同出力状态下的总风量值。,旁路风量控制,磨煤机的总一次风量指的是进入磨煤机的负荷风流量加上进入混料箱的旁路风流量的和。磨煤机的出力是由负荷风决定的，在低负荷下仅仅靠负荷风不能提供足够携带煤粉的风速。增加对旁路风的控制，可以保证在任何出力下，都能保持煤粉管道中有足够的输送煤粉的风速及风量。通常一次风的最低值限定在额定一次风的80左右，一次风量可在80120额定一次风量范围内调节。当总一次风量小于80额定风量时，系统会发出报警信号。,一次风压力控制,一次风压力是通过调节一次风机入口动叶开度来实现的，一次风压力的设定值是由全部磨煤机入口风门开度决定的，同时增加了煤流量的修正补偿量及最小值限制。一次风压力设定值同一次风压力实测值比较后通过PI控制器最终输出一次风机入口动叶的开度控制指令。一次风压力控制回路如图3-7所示。,三、送风机控制,送风控制系统根据总风量和总风量指令的偏差给出两台送风机入口动叶开度的控制指令。系统设计有总风量与总燃料量信号之间的交叉限制，以确保锅炉的富氧燃烧。,1、氧量校正回路,锅炉在不同负荷时风/煤配比不同，通常用烟气中的含氧量作为检查该配比是否适当的重要经济性指标。过剩空气系数与烟气中的含氧量（通常用百分数O2%表示）有以下关系式：送风控制系统为了保证最佳空气/燃料比，通常用烟气中含氧量来对实测风量进行校正。,通常烟气中含氧量最佳给定值是锅炉负荷变化的函数，随着负荷的增加，烟气中最佳含氧量应减小，其变化曲线如图3-8所示。,图3-8 氧量校正曲线,当氧量控制M/A站在自动方式时，烟气中含氧量的测量值和氧量设定值的偏差经氧量校正调节器、函数发生器f2(x)输出的信号用于对总风量信号进行校正。函数发生器f2(x)起标度变换作用，即将0-100%的变化信号转换成0.8-1.2变化范围的校正系数。当下述条件之一成立时，氧量控制M/A站被强制到手动方式。（1）A、B送风机控制均在手动；（2）主汽流量信号故障；（3）任一侧烟气含氧量信号故障。,2、送风机动叶控制,600MW机组的风量控制系统，通常采用两台各带50%负荷的轴流式送风机，以控制其动叶开度大小来满足入炉风量要求。,四、炉膛压力控制,1、炉膛压力控制系统的任务 锅炉炉膛压力控制系统的任务是维持炉膛压力在一定范围内变化。特别对于大容量、高参数的锅炉更要求炉膛压力控制系统响应快，并保持炉内压力不致波动太厉害。因此大机组炉膛压力控制除设计有完善的调节系统外，还加入了一些安全保护措施。,2、炉膛压力控制的特点（1）控制系统为带送风前馈的单回路控制系统。机组正常运行时，锅炉炉膛压力按传统的“前馈-反馈”控制方案进行控制。（2）炉膛压力负偏差太大时，采用了快速的比例控制回路以防炉膛压力下降过快。（3）当发生主燃料跳闸时，采用了一超 驰关引风机导叶的控制信号，防止炉膛内爆的发生。,正常工况下的炉膛压力控制方式,前馈信号F.F（FEED FORWARD）来自送风控制系统，其作用是使送风控制系统动作的同时，引风控制系统能相应地动作。使引风量随送风量成比例地变化，以减小炉膛压力在变负荷时的动态偏差。前馈信号可以取自两台送风机动叶开度指令的平均值（AVG FDF DMD）。,非正常工况下炉膛压力控制方式,a、MFT动作时的超驰控制,图3-10 非正常工况下的炉膛压力控制,b、炉膛压力负偏差比例控制及报警回路,图3-11 炉膛压力负偏差比例控制回路,两台风机分别投自动时的无扰动切换回路,
