模擬量控制系統(tǒng)(MCS)燃燒控制系統(tǒng)

模擬量控制系統(tǒng)（MCS）——燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)

鍋爐燃燒過程調(diào)節(jié)的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)汽輪機(jī)負(fù)荷的需要，保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒和安全運(yùn)行。燃燒控制系統(tǒng)有以下調(diào)節(jié)任務(wù)：

1.調(diào)節(jié)燃料量維持汽壓的穩(wěn)定(機(jī)跟爐運(yùn)行方式除外)鍋爐出口壓力或機(jī)前壓力信號反映了燃料燃燒所釋放的熱量與蒸汽所攜帶熱量間的平衡關(guān)系，汽壓的變化表示兩者間的失衡，這時必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)燃料供應(yīng)量，以適應(yīng)變化了的蒸汽負(fù)荷的需要。2.調(diào)節(jié)送風(fēng)量保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性由鍋爐原理知道，燃燒過程中維持合理的風(fēng)煤比，可以保證高效燃燒，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)機(jī)組因適應(yīng)負(fù)荷變化而改變?nèi)剂狭繒r，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，以保持合理的風(fēng)煤比。從保證燃燒過程經(jīng)濟(jì)性的角度來看，應(yīng)按燃燒效率來調(diào)節(jié)送風(fēng)量，但由于目前尚未找到直接測量燃燒效率的方法，因此現(xiàn)在多根據(jù)過?？諝庀禂?shù)的大小來間接判斷燃燒效率的高低。3.調(diào)節(jié)引風(fēng)量維持爐膛內(nèi)壓力穩(wěn)定和機(jī)組安全正常運(yùn)行時爐膛壓力反映了送風(fēng)量與引風(fēng)量的平衡關(guān)系，爐膛壓力變化表明引風(fēng)量、送風(fēng)量二者間出現(xiàn)失衡，所以當(dāng)送風(fēng)量變化時，必須相應(yīng)地調(diào)整引風(fēng)量的大小。另外爐膛壓力大小還與爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性密切相關(guān)，直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。燃燒控制子系統(tǒng)一臺鍋爐的三項(xiàng)基本調(diào)節(jié)任務(wù)，用三個子系統(tǒng)來完成各自的調(diào)節(jié)任務(wù)。

燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)的基本組成三個子系統(tǒng)既相對獨(dú)立，又彼此相關(guān)、不可斷然分開，實(shí)際中三個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合是相當(dāng)重要的。圖中：1—原煤儲煤倉；2—給煤機(jī)；3—磨煤機(jī)；4—送風(fēng)機(jī)；5—送風(fēng)機(jī)入口動葉；6—一次風(fēng)機(jī)；7—一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉；8—引風(fēng)機(jī)；9—引風(fēng)機(jī)入口動葉；10—爐膛；11—二次風(fēng)風(fēng)箱；12—空氣預(yù)熱器；13—送風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器；14—一次風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器；15—電除塵器；16—煙囪；17—熱一次風(fēng)控制擋板；18—調(diào)溫風(fēng)控制擋板；19—一次風(fēng)量控制擋板；20—密封風(fēng)機(jī)；21—密封風(fēng)控制擋板；22—密封風(fēng)壓力控制擋板；23—給煤機(jī)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)；24—省煤器；25、26一次風(fēng)關(guān)斷檔板(PASO)；27—燃燒器關(guān)斷擋板(BSO)300MW機(jī)組燃燒系統(tǒng)工藝流程示意圖121513241611221117182354M76M891419M21123102025262727242727350MW燃燒控制系統(tǒng)分析

一、直吹式燃燒控制系統(tǒng)（一）在燃料量控制系統(tǒng)中基于直吹燃燒系統(tǒng)的特殊性，將制粉系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起，作為一個整體來考慮；負(fù)荷變化時，首先調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量，充分利用磨煤機(jī)的蓄粉，以便提高鍋爐的負(fù)荷響應(yīng)速度；要想很好地輸送煤粉，必須保證相應(yīng)的一次風(fēng)量，機(jī)組通過改變一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度控制進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量；要使一次風(fēng)量與一次風(fēng)擋板開度具有良好的線性關(guān)系，必須保證一次風(fēng)的壓力范圍，通過改變一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉的開度控制一次風(fēng)壓大小。通過改變給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤量，以保證磨煤機(jī)的煤位恒定。磨煤機(jī)內(nèi)一定的煤粉儲備量是快速適應(yīng)負(fù)荷變化的保證。在磨煤機(jī)運(yùn)行工況變化時，燃燒控制系統(tǒng)對各運(yùn)行磨的變負(fù)荷信號應(yīng)視各磨煤機(jī)的具體情況發(fā)出不同的負(fù)荷指令，保證并列運(yùn)行的磨煤機(jī)帶上它們所能承擔(dān)的不同負(fù)荷；完善的燃油控制系統(tǒng)，作為燃料量控制系統(tǒng)的一個重要組成部分。（二）在送風(fēng)量控制系統(tǒng)中送入爐膛的風(fēng)量與燃料量相適應(yīng)，才能保持燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。送入爐膛的風(fēng)量為一次風(fēng)和二次風(fēng)的總和，由于一次風(fēng)的大小由制粉系統(tǒng)和燃料量控制系統(tǒng)確定，所以燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性只有靠控制二次風(fēng)量的大小來完成。機(jī)組采用以氧量信號校正總?cè)剂狭繉?yīng)風(fēng)量的串級控制系統(tǒng)，通過調(diào)整兩臺送風(fēng)機(jī)入口動葉的開度達(dá)到控制二次風(fēng)量的目的，保證鍋爐煙氣中的含氧量為最佳值。機(jī)組還設(shè)計(jì)了二次風(fēng)箱與爐膛差壓的控制系統(tǒng)，二次風(fēng)箱與爐膛差壓是機(jī)組負(fù)荷的函數(shù)，通過調(diào)整各層燃燒器的二次風(fēng)擋板維持二次風(fēng)箱與爐膛差壓在設(shè)定值。（三）在引風(fēng)量控制系統(tǒng)中引風(fēng)量的控制是為了保證運(yùn)行中爐膛負(fù)壓等于設(shè)定值。機(jī)組是通過調(diào)整兩臺引風(fēng)機(jī)入口動葉的角度改變煙氣量，來維持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。燃燒控制系統(tǒng)中，在燃料指令和風(fēng)量指令形成過程中均經(jīng)過了燃料/風(fēng)量交叉限制回路使變負(fù)荷工況下，燃料燃燒充分，不冒黑煙。燃燒控制系統(tǒng)由以下子控制系統(tǒng)構(gòu)成：燃料主控系統(tǒng)；磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)；燃油壓力/流量控制系統(tǒng)；一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)；磨煤機(jī)煤位（負(fù)荷）控制系統(tǒng)；二次風(fēng)量控制系統(tǒng)；輔助風(fēng)擋板控制系統(tǒng)；爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)。燃料主控系統(tǒng)燃料主控制系統(tǒng)是燃料控制系統(tǒng)與機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)之間的接口。該系統(tǒng)的作用有兩個方面：燃料主控制系統(tǒng)將來自負(fù)荷控制系統(tǒng)的鍋爐負(fù)荷指令分配給各臺處于運(yùn)行中的磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)行磨煤機(jī)均處于自動控制方式時，燃料主控用于同步各臺磨煤機(jī)之間的出力；當(dāng)其中部分磨煤機(jī)處于手動運(yùn)行方式時，燃料主控將鍋爐負(fù)荷指令的變化分配給正在處于自動方式的磨煤機(jī)。燃料主控制系統(tǒng)根據(jù)二次風(fēng)偏差信號決定是否對燃料指令進(jìn)行限制。當(dāng)二次風(fēng)偏差大于允許偏差時，將對燃料指令加以限制，以實(shí)現(xiàn)富氧燃燒，避免冒黑煙現(xiàn)象的發(fā)生。磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)當(dāng)鍋爐負(fù)荷指令變化時，由燃料主控制系統(tǒng)將鍋爐負(fù)荷指令處理運(yùn)算后得到相對于各臺磨煤機(jī)的負(fù)荷指令信號。磨煤機(jī)的負(fù)荷大小是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入各臺運(yùn)行磨煤機(jī)中的一次風(fēng)量來控制。兩臺一次風(fēng)機(jī)(各帶50%的額定負(fù)荷)，分別向一次風(fēng)母管送風(fēng)。母管中的風(fēng)分成兩股，一股直接送往各臺磨煤機(jī)作為調(diào)溫風(fēng)，密封風(fēng)，輔助風(fēng)；而另一股經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱后成為熱一次風(fēng)。在磨煤機(jī)前調(diào)溫風(fēng)和熱一次風(fēng)按一定比例混合后作為一次風(fēng)，一次風(fēng)量的大小對于直吹式制粉系統(tǒng)而言體現(xiàn)為磨煤機(jī)的負(fù)荷大小。四臺磨煤機(jī)各有一套相應(yīng)的一次風(fēng)量控制系統(tǒng)。對應(yīng)磨煤機(jī)的基本負(fù)荷給煤量與一次風(fēng)量的關(guān)系一次風(fēng)量定值對應(yīng)磨煤機(jī)的負(fù)荷一次風(fēng)溫補(bǔ)償后的一次風(fēng)量信號通過調(diào)整一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度調(diào)節(jié)一次風(fēng)量一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)為了有效地對磨煤機(jī)的一次風(fēng)流量施加控制(即通過調(diào)整各臺磨一次風(fēng)控制擋板的開度就能有效地改變一次風(fēng)量的大小)，必須保證一次風(fēng)母管具有一定的壓力，該一次風(fēng)壓是通過兩臺一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)向擋板的開度來調(diào)整的。一次風(fēng)壓設(shè)定值是磨煤機(jī)負(fù)荷(即燃煤量信號)的函數(shù)。本系統(tǒng)將四臺磨煤機(jī)的煤量信號經(jīng)大值選擇模塊取其最大值，再經(jīng)函數(shù)模塊將煤量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之相對應(yīng)的一次風(fēng)壓設(shè)定值信號?？紤]到在機(jī)組負(fù)荷較低時，若一次風(fēng)壓設(shè)定值太低，會直接影響一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時也會因一次風(fēng)壓太低，磨煤機(jī)密封空氣壓力不足，產(chǎn)生漏粉現(xiàn)象，故該一次風(fēng)壓設(shè)定值不允許低于最小壓力值，該最小壓力值可由運(yùn)行人員或工程師站設(shè)定或修改。一次風(fēng)量與一次風(fēng)壓間的函數(shù)關(guān)系一次風(fēng)壓測量值一次風(fēng)壓定值通過調(diào)整一次風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉位置調(diào)整一次風(fēng)壓力回路增益調(diào)整0.710兩臺一次風(fēng)機(jī)出力平衡回路磨煤機(jī)煤位控制系統(tǒng)磨煤機(jī)煤位控制系統(tǒng)的目的就是通過給煤機(jī)轉(zhuǎn)速控制來調(diào)整給煤量的大小，以保持磨煤機(jī)筒體內(nèi)正在磨制的煤的煤位在各種負(fù)荷下均為設(shè)定值。磨煤機(jī)煤位有高煤位與低煤位之分，給煤量(即給煤機(jī)轉(zhuǎn)速)或者受高煤位信號控制，或者受低煤位信號控制，也可以通過改變低煤位到高煤位的控制來增加筒體內(nèi)的燃料，這樣可以有效地增加物理煤位，使燃料在筒體內(nèi)的停留時間增加，提高研磨細(xì)度。但是，一般情況，通過低煤位控制便可得到合理的磨煤機(jī)參數(shù)下足夠的細(xì)度。磨煤機(jī)A在選定的高煤位或低煤位控制方式下，將設(shè)定值與測量值的偏差信號與前饋信號(磨A一次風(fēng)量的微分)疊加并經(jīng)給煤機(jī)運(yùn)行臺數(shù)校正（開環(huán)增益校正）后作為磨A的四臺給煤機(jī)控制信號。磨煤機(jī)煤位控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)磨煤機(jī)實(shí)際出力運(yùn)行人員手動偏置—微調(diào)磨出力定值給煤量調(diào)節(jié)系統(tǒng)磨煤機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃油壓力/流量控制系統(tǒng)燃油壓力/流量控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)供油管路中的燃油調(diào)節(jié)閥的開度來維持油槍組前有足夠的油壓，以保證每支油槍能夠正常投運(yùn)，同時，還要滿足在啟動過程中，對燃油流量變化的需求。燃油壓力設(shè)定值(點(diǎn)火前)由運(yùn)行人員設(shè)置，燃油壓力測量值取自燃油調(diào)節(jié)閥后的供油母管油壓。該燃油壓力設(shè)定值與測量值比較后，得到燃油壓力偏差信號，然后將其轉(zhuǎn)換為百分量信號后送至模擬開關(guān)的入口。燃油流量設(shè)定值來自燃料主控輸出的燃料量指令。燃油流量測量值是通過測量并計(jì)算燃油調(diào)節(jié)閥前的進(jìn)油流量與供油系統(tǒng)的回油流量之差獲得的，該值也采用百分量表示。經(jīng)熱值校正的燃料量指令與燃油流量測量值之偏差就是燃油流量偏差。燃油流量運(yùn)行人員手動偏置選擇性調(diào)節(jié)系統(tǒng)二次風(fēng)量控制系統(tǒng)保證燃料在爐膛中完全燃燒是鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，要做到這一點(diǎn)，必須有適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量和燃料量相配合，即要有合適的風(fēng)煤比。350MW機(jī)組的風(fēng)量系統(tǒng)有一次風(fēng)、二次風(fēng)兩部分組成，其中一次風(fēng)主要是用來將煤粉從磨煤機(jī)輸送到燃燒器，二次風(fēng)主要用來幫助燃料在爐膛中燃燒。一般機(jī)組二次風(fēng)由兩臺送風(fēng)機(jī)供給，通過改變送風(fēng)機(jī)入口動葉節(jié)距來控制送風(fēng)量的大小，使煙氣中的含氧量保持最佳值，使鍋爐達(dá)到最高的熱效率。最佳O2%值與負(fù)荷間的關(guān)系D負(fù)荷0%4100%6輔助風(fēng)控制系統(tǒng)輔助風(fēng)取自一次調(diào)溫風(fēng)(即冷一次風(fēng))。輔助風(fēng)是針對無煤粉倉的直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐而設(shè)計(jì)的，其作用是協(xié)助一次風(fēng)將煤粉帶入爐膛，所以在一定程度上類似于中儲制粉系統(tǒng)中排粉機(jī)的作用，具有調(diào)節(jié)通過磨煤機(jī)出來奔向燃燒器的一次風(fēng)流量及流速的作用。從磨煤機(jī)到燃燒器的燃料由一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板來調(diào)節(jié)。因?yàn)樵谥品巯到y(tǒng)運(yùn)行范圍內(nèi)一次風(fēng)中的風(fēng)粉比基本上是一個固定值，一次風(fēng)中風(fēng)粉混合物通過燃燒器的速度隨著制粉系統(tǒng)中煤粉量的減少而成比例地降低，在到每個燃燒器煤粉管道之間設(shè)置一個輔助空氣調(diào)節(jié)擋板，壓力空氣進(jìn)入管道可使到燃燒器的一次風(fēng)量根據(jù)要求增大，使燃燒器具有良好的性能。輔助風(fēng)擋板控制與磨煤機(jī)出口溫度控制和磨一次風(fēng)量控制系統(tǒng)相對獨(dú)立。每套制粉系統(tǒng)配有一個輔助風(fēng)控制系統(tǒng)。A磨出口六個一次風(fēng)粉管道上的六個輔助風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制回路，只有當(dāng)A磨出口六個燃燒器關(guān)斷擋板全部打開，與門的輸出才有效，即處于“6個燃燒器均投入”狀態(tài)，否則與門輸出為0。輔助風(fēng)擋板控制系統(tǒng)爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)鍋爐運(yùn)行中，如果機(jī)組負(fù)荷改變，則進(jìn)入爐膛的燃料量和一、二次風(fēng)量將跟著改變，燃料在爐膛中燃燒后產(chǎn)生的煙氣也將隨之改變，對爐內(nèi)壓力造成影響。如果爐膛壓力過低，爐膛和煙道的漏風(fēng)量將增大，可使燃燒惡化，燃燒損失增大，甚至造成燃燒不穩(wěn)定或滅火。此外，還會引起過熱汽溫升高和加大灰粒對受熱面及引風(fēng)機(jī)的磨損。反之，如果爐膛壓力過高，爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔饩蜁蛲庑孤绊戝仩t的安全運(yùn)行。因此，爐膛負(fù)壓