模拟量控制系统(MCS)燃烧控制系统

模拟量控制系统（MCS）——燃烧控制系统燃烧控制系统的任务锅炉燃烧过程调节的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应汽轮机负荷的需要，保证锅炉的经济燃烧和安全运行。燃烧控制系统有以下调节任务：1.调节燃料量维持汽压的稳定(机跟炉运行方式除外)锅炉出口压力或机前压力信号反映了燃料燃烧所释放的热量与蒸汽所携带热量间的平衡关系，汽压的变化表示两者间的失衡，这时必须相应地调节燃料供应量，以适应变化了的蒸汽负荷的需要。2.调节送风量保证燃烧过程的经济性由锅炉原理知道，燃烧过程中维持合理的风煤比，可以保证高效燃烧，提高机组的热经济性。当机组因适应负荷变化而改变燃料量时，必须相应地调节送风量，以保持合理的风煤比。从保证燃烧过程经济性的角度来看，应按燃烧效率来调节送风量，但由于目前尚未找到直接测量燃烧效率的方法，因此现在多根据过剩空气系数的大小来间接判断燃烧效率的高低。3.调节引风量维持炉膛内压力稳定和机组安全正常运行时炉膛压力反映了送风量与引风量的平衡关系，炉膛压力变化表明引风量、送风量二者间出现失衡，所以当送风量变化时，必须相应地调整引风量的大小。另外炉膛压力大小还与炉内燃烧的稳定性密切相关，直接影响机组的安全经济运行。燃烧控制子系统一台锅炉的三项基本调节任务，用三个子系统来完成各自的调节任务。燃料调节系统送风调节系统引风调节系统TpSVSpVB燃烧控制系统的基本组成三个子系统既相对独立，又彼此相关、不可断然分开，实际中三个子系统的协调配合是相当重要的。图中：1—原煤储煤仓；2—给煤机；3—磨煤机；4—送风机；5—送风机入口动叶；6—一次风机；7—一次风机入口导叶；8—引风机；9—引风机入口动叶；10—炉膛；11—二次风风箱；12—空气预热器；13—送风机暖风器；14—一次风机暖风器；15—电除尘器；16—烟囱；17—热一次风控制挡板；18—调温风控制挡板；19—一次风量控制挡板；20—密封风机；21—密封风控制挡板；22—密封风压力控制挡板；23—给煤机转速控制机构；24—省煤器；25、26一次风关断档板(PASO)；27—燃烧器关断挡板(BSO)300MW机组燃烧系统工艺流程示意图121513241611221117182354M76M891419M21123102025262727242727350MW燃烧控制系统分析一、直吹式燃烧控制系统（一）在燃料量控制系统中•基于直吹燃烧系统的特殊性，将制粉系统与燃烧系统紧密地联系在一起，作为一个整体来考虑；•负荷变化时，首先调节进入磨煤机的一次风量，充分利用磨煤机的蓄粉，以便提高锅炉的负荷响应速度；•要想很好地输送煤粉，必须保证相应的一次风量，机组通过改变一次风调节挡板开度控制进入磨煤机的一次风量；要使一次风量与一次风挡板开度具有良好的线性关系，必须保证一次风的压力范围，通过改变一次风机入口导叶的开度控制一次风压大小。•通过改变给煤机的转速调节进入磨煤机的原煤量，以保证磨煤机的煤位恒定。磨煤机内一定的煤粉储备量是快速适应负荷变化的保证。在磨煤机运行工况变化时，燃烧控制系统对各运行磨的变负荷信号应视各磨煤机的具体情况发出不同的负荷指令，保证并列运行的磨煤机带上它们所能承担的不同负荷；•完善的燃油控制系统，作为燃料量控制系统的一个重要组成部分。（二）在送风量控制系统中送入炉膛的风量与燃料量相适应，才能保持燃烧过程的经济性。送入炉膛的风量为一次风和二次风的总和，由于一次风的大小由制粉系统和燃料量控制系统确定，所以燃烧过程的经济性只有靠控制二次风量的大小来完成。机组采用以氧量信号校正总燃料量对应风量的串级控制系统，通过调整两台送风机入口动叶的开度达到控制二次风量的目的，保证锅炉烟气中的含氧量为最佳值。机组还设计了二次风箱与炉膛差压的控制系统，二次风箱与炉膛差压是机组负荷的函数，通过调整各层燃烧器的二次风挡板维持二次风箱与炉膛差压在设定值。（三）在引风量控制系统中引风量的控制是为了保证运行中炉膛负压等于设定值。机组是通过调整两台引风机入口动叶的角度改变烟气量，来维持炉膛负压稳定。燃烧控制系统中，在燃料指令和风量指令形成过程中均经过了燃料/风量交叉限制回路使变负荷工况下，燃料燃烧充分，不冒黑烟。燃烧控制系统由以下子控制系统构成：•燃料主控系统；•磨煤机一次风量控制系统；•燃油压力/流量控制系统；•一次风压控制系统；•磨煤机煤位（负荷）控制系统；•二次风量控制系统；•辅助风挡板控制系统；•炉膛负压控制系统。燃料主控系统燃料主控制系统是燃料控制系统与机组负荷控制系统之间的接口。该系统的作用有两个方面：•燃料主控制系统将来自负荷控制系统的锅炉负荷指令分配给各台处于运行中的磨煤机一次风量控制系统。当运行磨煤机均处于自动控制方式时，燃料主控用于同步各台磨煤机之间的出力；当其中部分磨煤机处于手动运行方式时，燃料主控将锅炉负荷指令的变化分配给正在处于自动方式的磨煤机。•燃料主控制系统根据二次风偏差信号决定是否对燃料指令进行限制。当二次风偏差大于允许偏差时，将对燃料指令加以限制，以实现富氧燃烧，避免冒黑烟现象的发生。燃料指令图9-27燃料主控制系统原理图KTRACKdtdI手动控制TATs11AI燃油流量燃煤总量锅炉负荷指令送风量一次风量)(xf磨煤机投自动的台数D总风量Ts11磨煤机一次风量控制系统•当锅炉负荷指令变化时，由燃料主控制系统将锅炉负荷指令处理运算后得到相对于各台磨煤机的负荷指令信号。磨煤机的负荷大小是通过调节进入各台运行磨煤机中的一次风量来控制。•两台一次风机(各带50%的额定负荷)，分别向一次风母管送风。母管中的风分成两股，一股直接送往各台磨煤机作为调温风，密封风，辅助风；而另一股经过空气预热器加热后成为热一次风。在磨煤机前调温风和热一次风按一定比例混合后作为一次风，一次风量的大小对于直吹式制粉系统而言体现为磨煤机的负荷大小。•四台磨煤机各有一套相应的一次风量控制系统。一次风调节挡板开度指令图9-30A磨一次风量调节系统原理图KdtdITATs11一次风温)(xf一次风量给煤量AI手动方式一次风挡板调节机构D),(TpfA最小风量对应磨煤机的基本负荷给煤量与一次风量的关系一次风量定值对应磨煤机的负荷一次风温补偿后的一次风量信号通过调整一次风调节挡板开度调节一次风量一次风压控制系统•为了有效地对磨煤机的一次风流量施加控制(即通过调整各台磨一次风控制挡板的开度就能有效地改变一次风量的大小)，必须保证一次风母管具有一定的压力，该一次风压是通过两台一次风机入口导向挡板的开度来调整的。•一次风压设定值是磨煤机负荷(即燃煤量信号)的函数。本系统将四台磨煤机的煤量信号经大值选择模块取其最大值，再经函数模块将煤量信号转变为与之相对应的一次风压设定值信号。•考虑到在机组负荷较低时，若一次风压设定值太低，会直接影响一次风机运行的稳定性、经济性和安全性，同时也会因一次风压太低，磨煤机密封空气压力不足，产生漏粉现象，故该一次风压设定值不允许低于最小压力值，该最小压力值可由运行人员或工程师站设定或修改。图9-31一次风压调节系统原理图KdtdITATs11一次风压)(xf一次风量AITE21TE21ITA一次风机手动3TAANY两台一次风机均自动A一次风机入口导叶控制指令B一次风机+-+-KTANY两台一次风机均自动AB一次风机手动入口导叶控制指令一次风量与一次风压间的函数关系一次风压测量值一次风压定值通过调整一次风机入口导叶位置调整一次风压力回路增益调整0.710两台一次风机出力平衡回路磨煤机煤位控制系统•磨煤机煤位控制系统的目的就是通过给煤机转速控制来调整给煤量的大小，以保持磨煤机筒体内正在磨制的煤的煤位在各种负荷下均为设定值。•磨煤机煤位有高煤位与低煤位之分，给煤量(即给煤机转速)或者受高煤位信号控制，或者受低煤位信号控制，也可以通过改变低煤位到高煤位的控制来增加筒体内的燃料，这样可以有效地增加物理煤位，使燃料在筒体内的停留时间增加，提高研磨细度。但是，一般情况，通过低煤位控制便可得到合理的磨煤机参数下足够的细度。•磨煤机A在选定的高煤位或低煤位控制方式下，将设定值与测量值的偏差信号与前馈信号(磨A一次风量的微分)叠加并经给煤机运行台数校正（开环增益校正）后作为磨A的四台给煤机控制信号。磨煤机煤位控制系统的总体结构A磨负荷指令图9-29磨煤机负荷调节系统原理图KTRACKdtdI手动方式TATs11燃料指令)(xf碾压件压力AIPTTITA给煤量指令超限给煤量指令AIA给煤机转速调节机构手动方式A磨碾压件压力调节机构NY磨煤机实际出力运行人员手动偏置—微调磨出力定值给煤量调节系统磨煤机负荷调节系统燃油压力/流量控制系统燃油压力/流量控制系统通过调节供油管路中的燃油调节阀的开度来维持油枪组前有足够的油压，以保证每支油枪能够正常投运，同时，还要满足在启动过程中，对燃油流量变化的需求。燃油压力设定值(点火前)由运行人员设置，燃油压力测量值取自燃油调节阀后的供油母管油压。该燃油压力设定值与测量值比较后，得到燃油压力偏差信号，然后将其转换为百分量信号后送至模拟开关的入口。燃油流量设定值来自燃料主控输出的燃料量指令。燃油流量测量值是通过测量并计算燃油调节阀前的进油流量与供油系统的回油流量之差获得的，该值也采用百分量表示。经热值校正的燃料量指令与燃油流量测量值之偏差就是燃油流量偏差。图9-28燃油压力与流量控制系统原理图KdtdITATs11燃料指令进油量KdtdAIAFTPT燃油压力手动控制燃油调节阀FT回油量燃油流量运行人员手动偏置选择性调节系统二次风量控制系统保证燃料在炉膛中完全燃烧是锅炉经济运行的重要指标，要做到这一点，必须有适当的风量和燃料量相配合，即要有合适的风煤比。350MW机组的风量系统有一次风、二次风两部分组成，其中一次风主要是用来将煤粉从磨煤机输送到燃烧器，二次风主要用来帮助燃料在炉膛中燃烧。一般机组二次风由两台送风机供给，通过改变送风机入口动叶节距来控制送风量的大小，使烟气中的含氧量保持最佳值，使锅炉达到最高的热效率。最佳O2%值与负荷间的关系%2OD负荷0%4100%6%2O辅助风控制系统•辅助风取自一次调温风(即冷一次风)。辅助风是针对无煤粉仓的直吹式制粉系统的锅炉而设计的，其作用是协助一次风将煤粉带入炉膛，所以在一定程度上类似于中储制粉系统中排粉机的作用，具有调节通过磨煤机出来奔向燃烧器的一次风流量及流速的作用。•从磨煤机到燃烧器的燃料由一次风调节挡板来调节。因为在制粉系统运行范围内一次风中的风粉比基本上是一个固定值，一次风中风粉混合物通过燃烧器的速度随着制粉系统中煤粉量的减少而成比例地降低，在到每个燃烧器煤粉管道之间设置一个辅助空气调节挡板，压力空气进入管道可使到燃烧器的一次风量根据要求增大，使燃烧器具有良好的性能。•辅助风挡板控制与磨煤机出口温度控制和磨一次风量控制系统相对独立。每套制粉系统配有一个辅助风控制系统。•A磨出口六个一次风粉管道上的六个辅助风调节挡板控制回路，只有当A磨出口六个燃烧器关断挡板全部打开，与门的输出才有效，即处于“6个燃烧器均投入”状态，否则与门输出为0。辅助风挡板控制系统炉膛负压控制系统•锅炉运行中，如果机组负荷改变，则进入炉膛的燃料量和一、二次风量将跟着改变，燃料在炉膛中燃烧后产生的烟气也将随之改变，对炉内压力造成影响。如果炉膛压力过低，炉膛和烟道的漏风量将增大，可使燃烧恶化，燃烧损失增大，甚至造成燃烧不稳定或灭火。此外，还会引起过热汽温升高和加大灰粒对受热面及引风机的磨损。反之，如果炉膛压力过高，炉膛内火焰和高温烟气就会向外泄漏，影响锅炉的安全运行。因此，炉膛负压必须进行自动或手动控制，以保证炉膛负压维持在一定的允许范围之内。引风量控制是有效的炉膛负压控制方法。•炉膛负压控制系统是通过调整两台引风机入口动叶的位置，使引风量和送风量相适应，以维持炉膛负压等于设定值。•该机组炉膛负压控制系统为前馈—反馈调节系统。图9-33炉膛压力调节系统原理图ITA送风量控制指令AI21ITB引风机