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(hào)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(shí)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(shí)，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)過剩空氣系數(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(shí)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(shí)，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(tái)鍋爐的三項(xiàng)基本調(diào)節(jié)任務(wù)，用三個(gè)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(gè)子系統(tǒng)既相對(duì)獨(dú)立，又彼此相關(guān)、不可斷然分開，實(shí)際中三個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合是相當(dāng)重要的。圖中：1—原煤儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)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(gè)整體來考慮；負(fù)荷變化時(shí)，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(chǔ)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(shí)，燃燒控制系統(tǒng)對(duì)各運(yùn)行磨的變負(fù)荷信號(hào)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(gè)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(hào)校正總?cè)剂狭繉?duì)應(yīng)風(fēng)量的串級(jí)控制系統(tǒng)，通過調(diào)整兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)入口動(dòng)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(tái)引風(fēng)機(jī)入口動(dòng)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(gè)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(tái)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(dòng)控制方式時(shí)，燃料主控用于同步各臺(tái)磨煤機(jī)之間的出力；當(dāng)其中部分磨煤機(jī)處于手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，燃料主控將鍋爐負(fù)荷指令的變化分配給正在處于自動(dòng)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(hào)決定是否對(duì)燃料指令進(jìn)行限制。當(dāng)二次風(fēng)偏差大于允許偏差時(shí)，將對(duì)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(shí)，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(duì)于各臺(tái)磨煤機(jī)的負(fù)荷指令信號(hào)。磨煤機(jī)的負(fù)荷大小是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入各臺(tái)運(yùn)行磨煤機(jī)中的一次風(fēng)量來控制。兩臺(tái)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(tái)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(duì)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(tái)磨煤機(jī)各有一套相應(yīng)的一次風(fēng)量控制系統(tǒng)。對(duì)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(duì)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(hào)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(duì)磨煤機(jī)的一次風(fēng)流量施加控制(即通過調(diào)整各臺(tái)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(tái)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(hào))的函數(shù)。本系統(tǒng)將四臺(tái)磨煤機(jī)的煤量信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之相對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)壓設(shè)定值信號(hào)。考慮到在機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)，若一次風(fēng)壓設(shè)定值太低，會(huì)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(shí)也會(huì)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(tái)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(hào)控制，或者受低煤位信號(hào)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(shí)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(hào)與前饋信號(hào)(磨A一次風(fēng)量的微分)疊加并經(jīng)給煤機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)校正（開環(huán)增益校正）后作為磨A的四臺(tái)給煤機(jī)控制信號(hào)。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(dòng)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(shí)，還要滿足在啟動(dòng)過程中，對(duì)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(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為百分量信號(hào)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(dòng)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(tái)送風(fēng)機(jī)供給，通過改變送風(fēng)機(jī)入口動(dòng)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(duì)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(chǔ)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(gè)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(gè)燃燒器煤粉管道之間設(shè)置一個(gè)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(duì)獨(dú)立。每套制粉系統(tǒng)配有一個(gè)輔助風(fēng)控制系統(tǒng)。A磨出口六個(gè)一次風(fēng)粉管道上的六個(gè)輔助風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制回路，只有當(dāng)A磨出口六個(gè)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(gè)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(duì)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(huì)引起過熱汽溫升高和加大灰粒對(duì)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?huì)向外泄漏，影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，爐膛負(fù)壓