MCS系统培训讲义--第4章燃烧调节系统

MCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-1第4章锅炉燃烧自调系统1调节任务1.1任务1）保持主汽压力（PT）为给定值（PTS）。PTS是衡量机、炉能量平衡的重要参数。当锅炉出力汽机出力时，PT↑，PTS↑，反之，则PT↓2）保证燃烧过程的经济性。保证α在一定范围内：α=22121O，其中：燃煤炉α=1.15~1.25；燃油炉α=1.05~1.153）维持炉膛负压不变：Ph=20~40Pa（2~4mmH2O）1.2调节手段：1）燃煤量——对于中间仓储式制粉系统，调节给粉量；对于直吹式制粉系统，调节给煤量及一次风量。2）送风量——送风机入口调节档板，或送风机调速机构。3）引风量——引风机入口调节档板，引送风机调速机构。1．3燃烧率（uB）定义：单位时间内燃料燃烧产生的发热量。广义是指燃料量、风量的配比。1．4本章符号定义：LB——炉负荷指令；pT——主汽压；pn——炉负压；qf——燃料量；qa——送风量；qg——引风量；Pb——汽包压力；uB——燃烧率；uD——汽机进汽阀开度；2调节对象动态特性：特点：有三项调节任务，即有三个调节量，三个被调量，且互相影响燃料量送风量引风量主汽压PT过剩空气系数α炉膛负压Pn调节量调节对象被调量2.1汽压PT动态特性：主要影响因素有：燃烧率uB（内扰）和负荷量D（外扰）1）燃烧率uB扰动（uB-PT关系）a)当D不变（负荷不变）：采用调节汽机进汽阀开度实现。MCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-2当uB迟延PbPTD关小进汽阀∵D不变——管道阻力不变∴△P1=△P2结论：无自平衡特性b)当uD（汽机进汽阀开度）不变结论：有自平衡特性2)负荷D阶跃扰动下（D—P1）：a)D阶跃扰动下∵D突然增加时，PT阶跃下降△P0，而其后D保持而变。∴△P1+△P0=△P2结论：无自平衡性b)uD阶跃扰动下∵D恢复到D0∴△P2=△P1结论：有自平衡性tPPbPT△P1△P0△P2D当D迟延PbPTuBDttPtPbPT△P1△P2当uB迟延PbPTD△P2△P1负荷由于D管道阻力uBDttPtPbPT△P1△P2当uDDD恢复原值，但PT，PbPbtDtPPbPT△P1△P2△P0uDMCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-3总结论：当锅炉出力=汽机出力时：有自平衡（uB↑D↑）当锅炉出力≠汽机出力时：无自平衡（D不变，Ud↑）2.2过剩空气系数α的动态特性：主要影响因素：送风量qa、燃料量qf——过程相似。动态特性：seTSK1——纯迟延的一阶惯性环节，有自平衡特性。特点：当负荷↑——K↓（整定氧量调节器时注意）2.3炉膛负压Pf的动态特性：主要影响因素：送风量qa、引风量qg——相似过程。动态特性：TSK1——一阶惯性，有自平衡特性。3燃烧调节系统基本方案：3.1设计思想：前提：1）三个调节量（qf、qa、qg）对三个被调量（PT、α、Pn）都有影响。2）qf、qa、qg间又要保持适当的比例。3.2基本方案：有三种方式。1）方案1：通过主要调节燃料量保持主汽压力（PT）；调节送风量维持过剩空气系数（α）；调节引风量满足炉膛负压（Pn）。2）方案2：通过主要调节送风量保持主汽压力（PT）；调节燃料量维持过剩空气系数（α）；仍调节引风量满足炉膛负压（Pn）。3）方案3：通过主要调节燃料量保持主汽压力（PT）；调节引风量维持过剩空气系数（α）；调节送风量满足炉膛负压（Pn）。燃料量调节送风量调节引风量调节qfqaqg312213312PTαPn其中，最为常用的是方案1的系统结构形式。方案3被称为反系统。MCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-43.3燃烧调节系统原理：1）燃料——空气调节系统：调节原理：TSTPPe1fBqKLe12aBqKLe23nqansqdtdLe4a）动态过程：主回路（PI1回路）：燃料量子回路（PI2回路）：当qf↑→e20→qf↓送风量子回路（PI3回路）：当qa↑→e30→qa↓炉负压子回路（PI4回路）：当Pn↑→e40→qq↓→Pn↓b）静态时：对于PI1：PT=PTS对于PI2：LB=K1qf——○1对于PI3：LB=K2qa——○2对于PI4：Pn=Pns○1/○2:qa/qf=K1/K2——风煤比当PTe10LBe20e30qfqauBe40qgPI1PI2PI3f(t)PI4f(x)f(x)f(x)PTsPT++-K2qfqaqgqfqaPns(微分)+K1PnLB-+-+MCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-5特点：保持qa-qf为一定比例关系——维持α值适用场合：a)直吹式制粉系统的大型锅炉—①可直接测出原煤量（qf）；②送风量测量准确：正压运行，无漏风。b)小型锅炉及燃油、燃气锅炉。2）热量——空气系统：核心：用热量信号代替燃料量信号qf——间接测量方式。理想热量信号定义：其中：：bC——蓄热系数：bP每变化1Mpa时，释放的蒸汽数（kg）。实际热量信号定义：sTsDsTTsPSTscDQDDDbDbDr11)(1)(1实际微分环节补偿Pb的实际微分环节特点：a）用DrQ代替了fq信号——解决了fq的测量问题b）保持DrQ-aq比例关系—维持α值使用场合：a)中间储仓式制粉系统的锅炉b)直吹式制粉系统的锅炉3）采用热量信号的燃烧调节系统原因：保持风煤比≠最佳α值。a)afqq、测量误差较大；b)煤种变化α值不同；c）负荷变化↑→α↓。α—2O的关系在完全燃烧时：α=22121Oa)采用氧量校正的热量—空气燃烧系统：氧量校正回路调节原理：2525OOe动态过程：当2O↑→5e0→2ok↑→2oakq↑→3e0→aq↓dtdPCbDQbD蒸汽带走的热量锅炉储存的热量锅炉受热面吸收的热量PI3f(x)xPI5f(x)qao2%o2sko2DLB+-k2+-qaMCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-6静态时：对于2PI：BL=1KDrQ—①对于3PI：BL=aOqKK22——②①/②：2212OOaDrKKKKKqQ即由可变的2OK修正aDrqQ值，且sO2（给定值）随负荷而变，以此保证各种扰动及负荷下的最佳值。特点：I)在动态过程中，送风量aq的反应比2O快，故用aq回路（PI3）进行粗调，用2O回路（PI5）校正。II）氧量校正回路使用灵活。b)采用直接氧量信号的燃烧系统：特点：1）取消了aq取样反馈信号；2）送风量为单回路系统——简化结构；3）要求测氧仪表可靠性高。使用场合：测氧仪表可靠性高时。c)采用氧量信号的燃烧反系统被调量调节量TP————引风量gqα————燃烧量fqnP————送风量aq4)主汽压—氧量燃烧系统：三个子系统采用了具有导前微分的双回路调节结构。燃料量子回路：利用了bP与TP变化一致性的特点。送风量调节回路：采用P1信号作为能量需求信号（负荷信号）。引风量调节回路：常规单回路系统结构。MCS系统培训讲义第4章燃烧调节系统4-75）直接能量平衡的主汽压力系统：稳态时：a)1e=0，即TSTDPPPQ1tb)0dtdPb则有：TSTbPPPdtdPP11，TSTPP优点：性能优越。PI2f(x)至送风系统+qfPI1-+热量信号θD=P1+dPb/dt能量需求信号P1*Pτs/Ptqf-