1、锅炉燃烧过程控制系统 第一节第一节 概述概述一、单元机组的基本控制方式一、单元机组的基本控制方式(1)锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式(2)汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式(3)机炉协调控制方式机炉协调控制方式 1锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式 燃烧率燃烧率BP0图图1 锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式汽轮汽轮机机TBDpTp0TDPE汽轮机汽轮机主控器主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉锅炉锅炉主控器主控器 调节阀调节阀发电机发电机3cos3sinqemdE UPUIX2汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式 -T燃烧率燃烧率B汽轮机汽轮机TDpT+p0BDPEP0
2、锅炉锅炉主控器主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉汽轮机汽轮机主控器主控器 调节阀调节阀发电机发电机图图2 汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式3机炉协调控制方式机炉协调控制方式 图图3 机炉协调控控制方式机炉协调控控制方式p0T燃烧率燃烧率BTDpTBDPEP0锅炉主控器锅炉主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉汽轮机主控器汽轮机主控器汽轮机汽轮机 调节阀调节阀发电机发电机二、燃烧过程控制任务二、燃烧过程控制任务 (1) 满足机组负荷要求，维持主蒸汽压力稳定；满足机组负荷要求，维持主蒸汽压力稳定； 燃烧过程控制任务与机组运行方式有关。(2
3、) 保证燃烧过程经济性保证燃烧过程经济性 ； 使燃料得以充分燃烧 (3) 保证燃烧过程稳定性保证燃烧过程稳定性 。 维持锅炉炉膛压力稳定 三、燃烧过程调节量三、燃烧过程调节量 根据控制任务，主要调节以下三个物理量：根据控制任务，主要调节以下三个物理量：1燃料量调节燃料量调节 调节燃料量使入炉燃料燃烧所产生的量能与锅炉外部负荷需求的量调节燃料量使入炉燃料燃烧所产生的量能与锅炉外部负荷需求的量能相适应。能相适应。2送风量调节送风量调节 燃料量改变时，送风量也应改变，以保证燃料的完全燃烧和排烟热燃料量改变时，送风量也应改变，以保证燃料的完全燃烧和排烟热损失最小。调节送风量的目的是保证锅炉燃烧过程的经
4、济性。损失最小。调节送风量的目的是保证锅炉燃烧过程的经济性。3引风量调节引风量调节 调节引风量的目的是使引风量与送风量相适应，以保持炉膛压力在调节引风量的目的是使引风量与送风量相适应，以保持炉膛压力在要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。 四、燃烧过程控制特点四、燃烧过程控制特点 燃料量燃料量M送风量送风量VPS炉膛负压炉膛负压过剩空气系数过剩空气系数被调量被调量调节量调节量引风量引风量VSpT汽压或功率汽压或功率图图4 燃烧对象燃烧对象MMt0ptpTt0tpTpbT不变时燃料量扰动下的汽压特性第二节第二节 被控对象动态特性被控对象动态特性 DT不变时燃料量扰动
5、下的汽压特性MMMt0 pTt0pT二、烟气含氧量动态特性二、烟气含氧量动态特性 2( )(1)VVKGsTs三、炉膛负压动态特性三、炉膛负压动态特性 第三节第三节 燃烧过程控制基本方案燃烧过程控制基本方案 一、燃烧过程控制的基本构成一、燃烧过程控制的基本构成 从燃烧过程控制任务来看，燃烧过程控制应具有如下功能：从燃烧过程控制任务来看，燃烧过程控制应具有如下功能：（1）迅速改变炉膛燃烧率，适应外部负荷变化。）迅速改变炉膛燃烧率，适应外部负荷变化。（2）控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动）控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动。燃烧率扰动通常指燃料量和燃料热值的变化扰动。通常指燃料量和燃
6、料热值的变化扰动。（3）确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经）确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经济性。济性。（4）确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。）确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。燃烧过程控制构成燃烧过程控制构成BD锅炉主控制器锅炉主控制器燃制燃制料系料系控统控统送制送制风系风系控统控统引制引制风系风系控统控统协调级协调级燃料控制系统燃料控制系统(1)popT燃料量调节机构燃料量调节机构PI1MPI2BD燃料控制系统燃料控制系统燃料量调节机构燃料量调节机构燃料控制系统燃料控制系统(2)P0PEPI1MPI2BD燃料控制系统燃料控制系统二、各控制
7、系统的控制方案二、各控制系统的控制方案 1燃料控制系统燃料控制系统 2送风控制系统送风控制系统 送风基本控制系统送风基本控制系统送风机风量调节机构送风机风量调节机构KVPIM0MKV1MVK送风机风量调节机构送风机风量调节机构送风控制系统送风控制系统_+_+DVMO2氧量调节器氧量调节器送风调节器送风调节器f(x)K最佳含氧量与负荷关系0负荷最佳含氧量O2送风控制系统送风控制系统送风机风量调节机构送风机风量调节机构_+DBDVO2氧量调节器氧量调节器送风调节器送风调节器f1(x)f2(x)3引风控制系统引风控制系统 引风控制系统引风控制系统+引风机风量调节机构引风机风量调节机构pSSpSVf(
8、x)引风调节器引风调节器三、燃烧过程控制基本方案三、燃烧过程控制基本方案 +送风机风量调节机构送风机风量调节机构引风机风量调节机构引风机风量调节机构O2V燃料量调节机构燃料量调节机构MBDpopTPI1f1(x)pSDpSS+PI2PI5+PI3f3(x)PI4燃烧控制基本方案燃烧控制基本方案f2(x)第四节第四节 燃烧控制中的几个问题燃烧控制中的几个问题 一、燃料量测量一、燃料量测量 基于给煤量修正的总燃料量（发热量）测量基于给煤量修正的总燃料量（发热量）测量 给煤机控制装置有给煤量测量功能，测量值求给煤机控制装置有给煤量测量功能，测量值求和后就代表入炉总煤量和后就代表入炉总煤量Mc。但由于
9、煤种和水分不。但由于煤种和水分不同，煤的发热量不同，因此需将总煤量同，煤的发热量不同，因此需将总煤量Mc信号进信号进行修正以构建一个既能反映燃料量变化又能反映行修正以构建一个既能反映燃料量变化又能反映出煤的热值变化的燃料量（发热量）信号。出煤的热值变化的燃料量（发热量）信号。ko1给煤机给煤机A给煤量给煤量给煤机给煤机F给煤量给煤量Mc3总给水流量总给水流量f(x)DQkMQ燃油量燃油量OMA基于给煤量修正的总燃料量测量基于给煤量修正的总燃料量测量f(t)f(t)oMQcMkOkM二、增益自动调整二、增益自动调整 给煤机给煤指令给煤机给煤指令增益自动调整回路增益自动调整回路增益调整回路增益调整
10、回路51xSA SB SC SD SE SFf(x)总燃料量总燃料量M锅炉指令锅炉指令BDf(x)PID乘法器为燃料调节对象的一部分，选择合适的函数乘法器为燃料调节对象的一部分，选择合适的函数f(x)，则可以做到不管给，则可以做到不管给煤机投入的台数如何，都可以保持燃料调节对象增益不变，这样就不必调整煤机投入的台数如何，都可以保持燃料调节对象增益不变，这样就不必调整燃料调节器的控制参数了。增益调整与平衡器（燃料调节器的控制参数了。增益调整与平衡器（GAIN CHANGER & BALANCER），就是完成该功能。），就是完成该功能。三、风煤交叉限制三、风煤交叉限制 为了在机组增、减负荷动态过程
11、中，使燃料得到充分燃烧就要保证有足够的为了在机组增、减负荷动态过程中，使燃料得到充分燃烧就要保证有足够的风量。需要保持一定的过量空气系数，因此，在机组增负荷时，就要求先加风量。需要保持一定的过量空气系数，因此，在机组增负荷时，就要求先加风后加煤；在机组减负荷时，就要求先减煤后减风。这样就存在一个风煤交风后加煤；在机组减负荷时，就要求先减煤后减风。这样就存在一个风煤交叉限制。叉限制。 风量风量燃料量燃料量锅炉指令锅炉指令BD图图1232 风煤交叉限制基本方案风煤交叉限制基本方案燃料控制系统燃料控制系统送风控制系统送风控制系统f1(x)f2(x)f3(x)图图1233 风煤交叉限制方案风煤交叉限制
12、方案风量风量燃料量燃料量氧量校正氧量校正锅炉指令锅炉指令BD送风控制系统送风控制系统f1(x)f3(x)燃料控制系统燃料控制系统30f2(x)1给煤机给煤机A给煤量给煤量给煤机给煤机F给煤量给煤量3总给水流量总给水流量f(x)燃油量燃油量PIf1(x)0.81.2TA21风量风量f2(x)锅炉指令锅炉指令BD2PITf3(x)A1A3A增益调整增益调整AF给煤机指令给煤机指令图图1234 煤粉锅炉的燃料控制系统的一般控制方案煤粉锅炉的燃料控制系统的一般控制方案f(t)f(t)四、风机调节四、风机调节 节流调节节流调节 节流调节就是改变风机进口节流调节就是改变风机进口或出口管路上的节流挡板的开度
13、，或出口管路上的节流挡板的开度，来改变风机的工作点，从而调节来改变风机的工作点，从而调节风机的通风量。风机的通风量。（1）出口节流调节）出口节流调节 ：采用风机出：采用风机出口节流调节时，节流挡板装置在口节流调节时，节流挡板装置在风机出口管路上。改变管道系统风机出口管路上。改变管道系统特性曲线，从而使风机的风量改特性曲线，从而使风机的风量改变。变。 一般已不采用这种调节方式一般已不采用这种调节方式。 风量风量V图图1235 风机出口节流调节风机出口节流调节VBVAABO出口压力出口压力p（2）进口节流调节进口节流调节： 节流挡板设置在风机的节流挡板设置在风机的进口管路上，通过改变风进口管路上，
14、通过改变风机进口节流挡板的开度，机进口节流挡板的开度，来改变风机进口压力和性来改变风机进口压力和性能曲线，使风机工作点移能曲线，使风机工作点移动，达到调节风量目的动，达到调节风量目的。 进口节流调节要比出口进口节流调节要比出口节流调节的运行经济性为节流调节的运行经济性为好，但挡板开度与风量变好，但挡板开度与风量变化不成线性关系，不宜采化不成线性关系，不宜采用自动调节，调节性能较用自动调节，调节性能较差，因此大容量风机也不差，因此大容量风机也不采用这种调节方式。采用这种调节方式。 CVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO图图1236 风机进口节流调节风机进口节流调节变角调节变角调节 （1）进
15、口导流器调节）进口导流器调节(入口导叶调节、静叶调节入口导叶调节、静叶调节):是通过改变风机入口处导流器叶片的角度，使风是通过改变风机入口处导流器叶片的角度，使风机叶片进口气流的周向速度发生变化，从而改变机叶片进口气流的周向速度发生变化，从而改变风机的性能曲线及工作点，进而达到调节风量的风机的性能曲线及工作点，进而达到调节风量的目的。目的。 由于导流器的附加阻力较小、风机效率下降较由于导流器的附加阻力较小、风机效率下降较少，所以运行的经济性比节流调节高得多，而且少，所以运行的经济性比节流调节高得多，而且导流器结构简单、设备费用低、调节性能较好、导流器结构简单、设备费用低、调节性能较好、运行可靠
16、、维护方便，风机常采用这种调节方法。运行可靠、维护方便，风机常采用这种调节方法。 30VCVCCVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO图图1237 入口导叶调节入口导叶调节30075CVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO200图图1238 动叶调节动叶调节（2）动叶调节（轴流式风机）动叶调节（轴流式风机）： 通过改变风机叶片的角度，改变风机的特性曲线，实通过改变风机叶片的角度，改变风机的特性曲线，实现改变风机运行工作点和调节风量。采用这种调节方法时，现改变风机运行工作点和调节风量。采用这种调节方法时，运行经济性和安全性均较好，且每一个叶片角度均对应一运行经济性和安全性均较好，且每一个
17、叶片角度均对应一条性能曲线，叶片角度与风量的变化几乎成线性关系，便条性能曲线，叶片角度与风量的变化几乎成线性关系，便于采用自动调节，因此在大容量轴流式风机中得到广泛采于采用自动调节，因此在大容量轴流式风机中得到广泛采用。用。 变速调节变速调节 出口压力出口压力pVCn3CVBVA风量风量VABO图图1239 风机变速调节风机变速调节n1n24 风机防喘振风机防喘振 VA”22.5A”VCA30CVAVAAB出口压力出口压力pO200风量风量V图图1240 风机的不稳工况与预防风机的不稳工况与预防动叶开度限制值动叶开度限制值风机动叶开度指令风机动叶开度指令T动叶开度指令动叶开度指令A图图1241
18、风机防喘振方法风机防喘振方法接近喘振区接近喘振区 喘振是风机运行中的一种特殊现象，喘振会造成风机叶片断裂或喘振是风机运行中的一种特殊现象，喘振会造成风机叶片断裂或其它机械部件损坏，威胁风机和整个系统的安全。因此运行中一旦发其它机械部件损坏，威胁风机和整个系统的安全。因此运行中一旦发现风机进入喘振区，就应该采取措施使风机运行点避开喘振区。现风机进入喘振区，就应该采取措施使风机运行点避开喘振区。 第五节第五节 直吹式锅炉燃烧过程控制直吹式锅炉燃烧过程控制 直吹式锅炉的燃料系统没有中间煤粉储仓，由给直吹式锅炉的燃料系统没有中间煤粉储仓，由给煤机将原煤送入磨煤机，原煤磨成煤粉后直接由煤机将原煤送入磨煤
19、机，原煤磨成煤粉后直接由一次风送入炉膛燃烧，同时二次风送炉膛助燃。一次风送入炉膛燃烧，同时二次风送炉膛助燃。对于对于600MW及以上机组，由于锅炉容量大，如果及以上机组，由于锅炉容量大，如果采用中间储仓式制粉系统，则煤粉仓较大，会增采用中间储仓式制粉系统，则煤粉仓较大，会增加投资，同时也不便于锅炉整体布置。因此，加投资，同时也不便于锅炉整体布置。因此，600MW及以上机组均采用直吹式制粉系统。及以上机组均采用直吹式制粉系统。115121原煤仓；原煤仓； 2给煤机；给煤机； 3磨煤机；磨煤机；4煤粉分离器；煤粉分离器；5一次风风箱；一次风风箱；6煤粉管道；煤粉管道；7 燃烧器；燃烧器；8 锅炉；
20、锅炉；9送风机；送风机；10一次风机；一次风机； 11空气预热器；空气预热器； 12二次风管道；二次风管道；13一次热风管道；一次热风管道；14一次冷风管道；一次冷风管道；15二次风风箱；二次风风箱；16热风挡板；热风挡板；17冷风挡冷风挡板；板；18一次风门；一次风门；19密封门；密封门；3461578910图图1253 正压冷一次风机直吹式制粉系统正压冷一次风机直吹式制粉系统12131416171918来自密封风来自密封风机机一、一、 直吹式锅炉燃烧控制特点直吹式锅炉燃烧控制特点 ptDpbM V1V2V1Mo磨煤机磨煤机炉膛炉膛蒸发蒸发部分部分过热器过热器图图121254 54 直吹式锅
21、炉汽压生产过程示意图直吹式锅炉汽压生产过程示意图 磨煤机已成为燃烧控制系统不可分割的组成部分。磨煤机已成为燃烧控制系统不可分割的组成部分。 制粉需要时间，煤粉量制粉需要时间，煤粉量M与进入磨煤机的原煤量与进入磨煤机的原煤量Mo之间有之间有时间上的滞后和延迟，显然，制粉过程增大了控制通道的惯时间上的滞后和延迟，显然，制粉过程增大了控制通道的惯性和延迟，对燃烧控制是不利的。性和延迟，对燃烧控制是不利的。 中储式：能量转化中储式：能量转化45S1min (125MW） 直吹式：制粉直吹式：制粉2min,能量转化能量转化24.5min ,600MW 4.5min 煤粉由一次风送入炉膛，送粉能力与一次风
22、煤粉由一次风送入炉膛，送粉能力与一次风量有关；同时，一次风量对制粉系统的正常工作量有关；同时，一次风量对制粉系统的正常工作影响很大，所以必须对进入磨煤机的一次风量进影响很大，所以必须对进入磨煤机的一次风量进行控制。行控制。 磨煤机出口温度与煤粉干燥度有关，出口温度磨煤机出口温度与煤粉干燥度有关，出口温度太低，会使煤得不到足够得干燥，影响煤粉的输太低，会使煤得不到足够得干燥，影响煤粉的输送，甚至会造成堵塞；出口温度太高，则容易发送，甚至会造成堵塞；出口温度太高，则容易发生煤的自燃。因此，需对磨煤机出口温度进行控生煤的自燃。因此，需对磨煤机出口温度进行控制。制。 由于一般都是通过调节磨煤机入口热风
23、挡板开由于一般都是通过调节磨煤机入口热风挡板开度控制磨煤机入口一次风量；通过调节磨煤机入度控制磨煤机入口一次风量；通过调节磨煤机入口冷风挡板控制磨煤机出口温度。为保证控制开口冷风挡板控制磨煤机出口温度。为保证控制开度与风量的一一对应关系，为此需设置一次风压度与风量的一一对应关系，为此需设置一次风压力控制系统。力控制系统。 用于输送煤粉的一次风是属于助燃的风量，用于输送煤粉的一次风是属于助燃的风量，但帮助燃料在炉膛内完全燃烧的主要还是由送风但帮助燃料在炉膛内完全燃烧的主要还是由送风机提供的二次风。因此，燃烧过程的经济性主要机提供的二次风。因此，燃烧过程的经济性主要是通过调节二次风量来保证。是通过
24、调节二次风量来保证。 由于直吹式锅炉特性，由于直吹式锅炉特性， 燃烧过程控制的三个控燃烧过程控制的三个控制系统在直吹式锅炉燃烧过程控制中已演变成六制系统在直吹式锅炉燃烧过程控制中已演变成六个控制系统：燃料控制系统、个控制系统：燃料控制系统、 磨煤机一次风量控磨煤机一次风量控制系统、磨煤机出口温度控制系统、一次风压力制系统、磨煤机出口温度控制系统、一次风压力控制系统、送风控制系统（又称风量控制系统）控制系统、送风控制系统（又称风量控制系统）和炉膛压力控制系统。和炉膛压力控制系统。 二、二、 直吹式锅炉燃烧过程控制的原则性方案直吹式锅炉燃烧过程控制的原则性方案 煤粉量煤粉量t给煤量与一次风一起扰动
25、给煤量与一次风一起扰动给煤量扰动给煤量扰动一次风扰动一次风扰动图图1255 各种扰动下的磨煤机出粉特性各种扰动下的磨煤机出粉特性1. “一次风一次风燃料燃料”系统系统 给煤量给煤量M调节机构调节机构BDPI1一次风量一次风量V1调节机构调节机构V1二次风量二次风量V2调节机构调节机构VPI2PI5PI3O2O2Sf(x)PI4引风量引风量VS调节机构调节机构pspssM图图1256 “一次风一次风燃料燃料”系统系统2“燃料燃料风量风量”系统系统 虽然虽然600MW机组的锅炉容量大，磨煤机机组的锅炉容量大，磨煤机台数增加，但相对装煤量却减小，这样会台数增加，但相对装煤量却减小，这样会使磨中蓄粉减
26、少，因此采用改一次风量暂使磨中蓄粉减少，因此采用改一次风量暂时增加进入炉膛的煤粉量对于时增加进入炉膛的煤粉量对于600MW机组机组的较大负荷变化来说，其吹出的粉量还是的较大负荷变化来说，其吹出的粉量还是不够的，因此不够的，因此600MW机组的燃烧过程控制机组的燃烧过程控制均采用均采用 “燃料燃料风量风量”系统形式。系统形式。 给煤量给煤量M调节机构调节机构BDPI1M一次风量一次风量V1调节机构调节机构V1二次风量二次风量V2调节机构调节机构VPI2PI5PI3O2O2Sf(x)PI4引风量引风量VS调节机构调节机构pspss图图1257 “燃料燃料风量风量”系统系统三、三、 相应控制系统相应
27、控制系统 方案方案 1. 燃料控制系统燃料控制系统 总燃料量图1258 燃料控制系统方案锅炉指令BD总风量f3(x)2 燃油量 磨煤机A给煤量 磨煤机F给煤量f4(x)总给水流量总给水流量3f (t)f7(x)4BALANCER给煤机A给煤控制装置f6(x)f8(x)f2(x)给水温度1f5(x)PII燃料主控指令TA磨煤机投自动台数5ATA磨A入口一次风量f8(x)给煤机A给煤指令f(x)给煤机F给煤指令f1(x)2. 磨煤机一次风量控制系统磨煤机一次风量控制系统 600MW机组一般配置六台磨煤机，分别为机组一般配置六台磨煤机，分别为A、B、C、D、E和和F，每台磨煤机组的控制原理是完全，每
28、台磨煤机组的控制原理是完全相同的，但控制系统结构又都是互相独立的。这相同的，但控制系统结构又都是互相独立的。这里仅以磨里仅以磨A的一次风量控制系统为例进行介绍。的一次风量控制系统为例进行介绍。磨磨A入口一次风量入口一次风量给煤机给煤机A给煤指令给煤指令f(x)1TAPID2A磨磨A热风挡板热风挡板图图1259 磨磨A一次风量控制系统方案一次风量控制系统方案3. 磨煤机出口温度控制系统磨煤机出口温度控制系统 磨磨A出口温度出口温度APID1磨磨A入口温度入口温度1给煤机给煤机A给煤指令给煤指令f(x)PID2TA磨磨A冷风挡板开度指令冷风挡板开度指令图图1260 磨磨A出口温度控制系统方案出口温
29、度控制系统方案磨磨A出口温度出口温度APID图图1261 磨出口温度与一次风控制系统磨出口温度与一次风控制系统f(x)TA磨磨A冷风挡板开度指令冷风挡板开度指令ATA磨磨A热风挡板开度指令热风挡板开度指令磨磨A入口一次风量入口一次风量给煤机给煤机A给煤指令给煤指令f(x)TAPIDA磨磨A一次风挡板开度指令一次风挡板开度指令4. 一次风压控制系统一次风压控制系统 一次热风母管压力一次热风母管压力APID1主蒸汽流量主蒸汽流量f(x)图图1262 一次风压控制系统方案一次风压控制系统方案1GAIN CHANGER & BALANCER2TAT1强开强开(来自来自SCS)100%T2强关强关(来自
30、来自SCS)0%3Af(x)一次风机一次风机A入口入口导叶开度指令导叶开度指令TAT3强开强开(来自来自SCS)100%T4强关强关(来自来自SCS)0%f(x)一次风机一次风机B入口入口导叶开度指令导叶开度指令AAAA5. 送风控制系统送风控制系统 二次风量二次风量一次风量一次风量y5+y4+y134y2y3锅炉指令锅炉指令BDf(t)f(t)f3(x)f1(x)主蒸汽流量主蒸汽流量2A1PID1烟气含氧量烟气含氧量TAf2(x)总燃料量总燃料量f4(x)30PID21总风量总风量GAIN CHANGER & BALANCER5f5(x)A送风机送风机A动叶开度动叶开度送风机送风机B动叶开度
31、动叶开度图图1263 送风控制系统方案送风控制系统方案6TAT1强开强开(来自来自SCS)100%T2强关强关(来自来自SCS)0%7Af(x)TAT3强开强开(来自来自SCS)100%T4强关强关(来自来自SCS)0%f(x)防喘振回路防喘振回路防喘振回路防喘振回路AAAA6. 炉膛压力控制系统炉膛压力控制系统 100%100%f1(x)炉膛压力炉膛压力 引风机引风机A静叶开度静叶开度引风机引风机B静叶开度静叶开度PID1两送风机动叶两送风机动叶开度之和开度之和ABALANCERf2(x)2TA3Af(x)TA超弛控制回路超弛控制回路T5MFTf(x)超弛控制回路超弛控制回路T6T1强开强开
32、(来自来自SCS)T2强关强关(来自来自SCS)0%T3强开强开(来自来自SCS)T4强关强关(来自来自SCS)0%AAAA第七节第七节 燃烧过程控制实例燃烧过程控制实例 一、系统总体结构一、系统总体结构 600MW机组锅炉燃烧控制系统为例进行介绍与分析，采机组锅炉燃烧控制系统为例进行介绍与分析，采用正压直吹式制粉系统，锅炉采用四角切圆燃烧方式，包用正压直吹式制粉系统，锅炉采用四角切圆燃烧方式，包括六台磨组。其燃烧控制方案采用括六台磨组。其燃烧控制方案采用 “燃料燃料风量风量”原原则性系统。则性系统。该机组燃烧控制系统主要包括以下子控制系统：该机组燃烧控制系统主要包括以下子控制系统：（1）燃料
33、量控制系统；）燃料量控制系统；（2）磨组控制系统；）磨组控制系统；（3）送风控制系统；）送风控制系统；（4）炉膛压力控制系统；）炉膛压力控制系统；（5）一次风压力控制系统）一次风压力控制系统（6）辅助控制系统。）辅助控制系统。 二、燃料量控制系统二、燃料量控制系统 总给煤量总给煤量f4(x)总燃油量总燃油量总给水总给水流量流量f1(x)f2(x)K AATf3(x)总煤量修正总煤量修正总燃料量总燃料量图图1265 总燃料量信号形成总燃料量信号形成Kf(t)0手动手动当出现下列情况之一时，当出现下列情况之一时，煤量修正控制站将强制切煤量修正控制站将强制切到手动修正方式：到手动修正方式：（1）总给
34、水流量信号坏）总给水流量信号坏质量；质量；（2）总煤量信号坏质量；）总煤量信号坏质量；（3）总煤量低值信号出）总煤量低值信号出现。现。 3燃料量控制燃料量控制 KK ATBALANCER燃料主控燃料主控指令指令图图1266 燃料量控制燃料量控制总燃料量总燃料量BD总 风总 风量量f1(x)f3(x)f2(x)给水温给水温度度SA SB SC SD SE SFf4(x)手手动动当出现下列情况之一时，燃料当出现下列情况之一时，燃料主控制站强制切到手动控制方主控制站强制切到手动控制方式：式：（1）所有给煤机都在手动控制；）所有给煤机都在手动控制；（2）燃料主控设定值和总燃料）燃料主控设定值和总燃料量
35、偏差大；量偏差大；（3）MFT；（4）两台引风机均手动；）两台引风机均手动；（5）任一辅机的）任一辅机的RB条件存在条件存在。 三、磨组控制系统三、磨组控制系统 1功能概述功能概述 磨组控制是指将一台磨煤机组的控制作为一个整体来磨组控制是指将一台磨煤机组的控制作为一个整体来考虑，包括给煤机转速控制系统、磨煤机风量控制系统和考虑，包括给煤机转速控制系统、磨煤机风量控制系统和磨煤机出口温度控制系统。磨煤机出口温度控制系统。现以现以A磨为例进行分析。磨为例进行分析。 转速控制系统通过调节给煤机转速使给煤量满足燃料转速控制系统通过调节给煤机转速使给煤量满足燃料主控指令的要求；主控指令的要求； 风量控制
36、系统通过调节磨煤机热风挡板开度控制磨煤风量控制系统通过调节磨煤机热风挡板开度控制磨煤机入口一次风量；机入口一次风量； 出口温度控制系统通过调节磨煤机冷风挡板开度控制出口温度控制系统通过调节磨煤机冷风挡板开度控制磨煤机出口温度。磨煤机出口温度。 2给煤机转速控制给煤机转速控制 当出现下列情况之一时，当出现下列情况之一时，给煤机控制站强制给煤机控制站强制切到手动控制方式：切到手动控制方式：（1）给煤机未运行；）给煤机未运行；（2）对应磨煤机热风）对应磨煤机热风控制站不在自动；控制站不在自动；（3）给煤机运行且对）给煤机运行且对应给煤量异常。应给煤量异常。 图图1267 给煤机转速控制给煤机转速控制
37、燃料主控指令燃料主控指令A偏置偏置ATA最小转速最小转速f(x)给煤机给煤机A转速指令转速指令手手动动RBRBRB目标值目标值磨磨A A入口一次风量入口一次风量f1(x)磨投运磨投运YYNNTTA0T来自来自FSSS减小给煤机速度至最减小给煤机速度至最小小YA03磨煤机风量和出口温度控制磨煤机风量和出口温度控制 图图1268 磨磨A入口一次风量测量入口一次风量测量磨磨A A入口一次风量入口一次风量磨磨A入口入口一次风压一次风压力力MEDIANSELECT磨磨A入口一入口一次风量次风量A磨磨A入口一入口一次风量次风量B磨磨A入口一入口一次风量次风量Cf2(x)f1(x)f1(x)f1(x)2XM
38、TR磨磨A入口入口一次风温一次风温T1磨磨A入口入口一次风温一次风温T2f3(x)f1(x)AKAT磨磨A热风挡板开度指令热风挡板开度指令f(x)磨磨A入口一次风量入口一次风量给煤机转速指令给煤机转速指令来自来自FSSS开磨煤机入口热风挡板开磨煤机入口热风挡板偏置偏置YNTA10磨出口温度高磨出口温度高YTA0手动手动热风挡板开度指令还要受下列信号的限制：热风挡板开度指令还要受下列信号的限制：(1)当当FSSS系统来系统来“开磨煤机入口热风挡板开磨煤机入口热风挡板”信号时，磨煤机入口热风挡板控制站将强制信号时，磨煤机入口热风挡板控制站将强制输出至一定值（输出至一定值（10）。）。(2)当磨煤机
39、出口温度高信号出现时，磨煤机当磨煤机出口温度高信号出现时，磨煤机入口热风挡板全关，磨煤机入口冷风挡板全入口热风挡板全关，磨煤机入口冷风挡板全开。开。此外，当出现下列情况之一时，磨煤机热风此外，当出现下列情况之一时，磨煤机热风挡板控制站强制切到手动控制方式：挡板控制站强制切到手动控制方式：(1)磨煤机入口风量信号故障；磨煤机入口风量信号故障；(2)磨煤机未运行；磨煤机未运行；(3)磨煤机入口风量设定值与实际值偏差大；磨煤机入口风量设定值与实际值偏差大；(4)磨煤机入口热风挡板指令与位偏差大。磨煤机入口热风挡板指令与位偏差大。 （2）磨煤机出口温度控制）磨煤机出口温度控制 给煤机转速指令给煤机转速
40、指令f2(x)图图1270 磨煤机出口温度控制磨煤机出口温度控制MEDIANSELECT磨磨A出口出口温度温度T1磨磨A出口温出口温度度T2磨磨A出口出口温度温度T3AKK磨磨A出口温度出口温度设定值设定值磨磨A入口温度入口温度AT磨磨A冷风挡板开度指令冷风挡板开度指令f(x)来自来自FSSS开磨煤机入口冷风挡板开磨煤机入口冷风挡板YNTA10磨出口温度高磨出口温度高YTA100手动手动(1)当当FSSS系统来系统来“开磨煤机入口冷风挡板开磨煤机入口冷风挡板”信号时，磨煤机入口冷风信号时，磨煤机入口冷风挡板控制站将强制输出至一定值（挡板控制站将强制输出至一定值（10）。）。(2)当磨煤机出口温
41、度高时，磨煤机入口热风挡板全关，磨煤机入口冷风当磨煤机出口温度高时，磨煤机入口热风挡板全关，磨煤机入口冷风挡板全开。挡板全开。 当出现下列情况之一时，磨煤机冷风挡板控制站强制切到手动控制方当出现下列情况之一时，磨煤机冷风挡板控制站强制切到手动控制方式：式：（1）磨煤机出口温度信号故障；）磨煤机出口温度信号故障；（2）磨煤机未运行；）磨煤机未运行；（3）磨煤机出口温度设定值与实际值偏差大；）磨煤机出口温度设定值与实际值偏差大；（4）磨煤机入口冷风挡板故障。）磨煤机入口冷风挡板故障。四、送风控制系统四、送风控制系统 图图1271 A侧侧 二次风量测量二次风量测量A侧二次风量侧二次风量A空预器出空预
42、器出口二次风压口二次风压MEDIANSELECTA侧热二侧热二次风量次风量AA侧热二侧热二次风量次风量BA侧热二侧热二次风量次风量Cf2(x)f1(x)f1(x)f1(x)2XMTRA侧热二次侧热二次风温度风温度T1A侧热二次侧热二次风温度风温度T2f3(x)MEDIANSELECT左侧氧量A1左侧氧量A2左侧氧量A3MEDIANSELECT右侧氧量B1右侧氧量B2右侧氧量B32XMTRf(t)氧量信号图1273 烟气氧量信号形成BDy1ttty2ty3y4tty5图1272 锅炉主控指令动态校正y4+y1+f(t)12y2y3f(t)y5BD动态校正后锅炉主控指令图图1274 总风量指令形成
43、总风量指令形成f4(x)K1燃料量燃料量f1(x)Af2(x)KATf3(x)主汽流量主汽流量30%最小风量最小风量K2总风量指令总风量指令氧量信号氧量信号动态校正后锅炉动态校正后锅炉主控指令主控指令A图图1275 送风控制回路送风控制回路K3K ATf5(x)BALANCERATB侧二次侧二次风量风量A侧二次侧二次风量风量总一次总一次风量风量总风量指令总风量指令f(x)f(x)送风机送风机A动叶开度动叶开度YNAT风机风机A、B均自动均自动送风机送风机B动叶开度动叶开度T来自来自SCS关关A0T来自来自SCS关关AYYTA来自来自SCS开开YTAY100来自来自SCS开开手动手动手动手动送风
44、机动叶开度指令还要受下列信号限制：（1）当炉膛压力过低时，产生闭锁降信号，送风机动叶只许开大，不许关小；（2）当炉膛压力过高时，产生闭锁升信号，使送风机动叶只许关小，不许开大；（3）当SCS来“开A（或B）送风机动叶”信号时，送风机A（或B）动叶控制站将强制输出至定值；（4）当SCS来“关闭A（或B）送风机动叶”信号时，送风机A（或B）动叶控制站将强制输出0%。当出现下列情况之一时，送风机动叶控制站送风机动叶控制站强制切到手动控制方式： （1）总风量信号故障；（2）A、B引风机均在手动；（3）相应送风机未运行； （4）MFT；（5）总风量设定值与实际值偏差大；（6）送风机动叶指令与反馈偏差大。
45、当出现下列情况之一时，氧量修正控制站氧量修正控制站强制切到手动控制方式：（1）两台送风机均在手动；（2）烟气氧量信号故障；（3）主汽流量信号故障；（4）氧量设定值与测量值偏差大。五、炉膛压力控制系统 MFTMEDIANSELECT炉膛炉膛压力压力A炉膛压炉膛压力力B炉膛压炉膛压力力Cf(t)K A炉膛压力设定炉膛压力设定值值f1(x)送风机动送风机动叶开度指叶开度指令令BALANCERATATf(x)引风机引风机B静叶开度静叶开度引风机引风机A静叶开度静叶开度A偏置偏置YT引风机引风机A、B均自动均自动f2(x)NTTNYYTNTYNT来自来自SCS关关A0T来自来自SCS关关AYYTA来自来
46、自SCS开开YTAY来自来自SCS开开0f(x)手动手动手动手动当出现下列情况之一时，引风机静叶控制站强制切当出现下列情况之一时，引风机静叶控制站强制切到手动控制方式：到手动控制方式：（1）引风机静叶控制指令和反馈偏差大；）引风机静叶控制指令和反馈偏差大；（2）炉膛压力变送器故障；）炉膛压力变送器故障；（3）相应引风机未运行；）相应引风机未运行；（4）炉膛压力设定值与实际值偏差大。）炉膛压力设定值与实际值偏差大。 除正常的控制外，引风机动静叶开度指令还要受下列信号除正常的控制外，引风机动静叶开度指令还要受下列信号限制：限制：（1）当炉膛压力低于一定值出现时，形成闭锁升信号。）当炉膛压力低于一定
47、值出现时，形成闭锁升信号。限制引风机静叶进一步打开，而只能关小。限制引风机静叶进一步打开，而只能关小。（2）当炉膛压力高于一定值时，形成闭锁降信号，限制）当炉膛压力高于一定值时，形成闭锁降信号，限制引风机静叶进一步关小，只能打开。引风机静叶进一步关小，只能打开。（3）当）当SCS来来“开开A（或（或B）引风机静叶）引风机静叶”信号时，引风信号时，引风机机A（或（或B）静叶控制站将强制输出至定值；当）静叶控制站将强制输出至定值；当SCS来来“关闭关闭A（或（或B）引风机静叶）引风机静叶”信号时，引风机信号时，引风机A（或（或B）静叶控制站将强制输出静叶控制站将强制输出0%。 （4）MFT超驰指令
48、限制。超驰指令限制。 MFT超驰控制 当锅炉发生当锅炉发生MFT工况时，控制回路通过脉冲块发出脉工况时，控制回路通过脉冲块发出脉冲信号使引风机静叶开度在原开度值下迅速关小一个开度，冲信号使引风机静叶开度在原开度值下迅速关小一个开度，该关小开度由送风量决定。根据这送风量情况，迅速减少该关小开度由送风量决定。根据这送风量情况，迅速减少引风量，使得进入炉膛的风量大于从炉膛抽出的烟气量，引风量，使得进入炉膛的风量大于从炉膛抽出的烟气量，这种暂时的不平衡可尽量补偿这种暂时的不平衡可尽量补偿MFT时因炉膛灭火而导致的时因炉膛灭火而导致的炉膛压力下降太多。当超驰时间一到，引风机静叶恢复到炉膛压力下降太多。当
49、超驰时间一到，引风机静叶恢复到正常的炉膛压力控制。正常的炉膛压力控制。 六、一次风母管压力控制系统六、一次风母管压力控制系统 f1(x)A主汽流量主汽流量偏置偏置MEDIANSELECT热一次风热一次风母管压力母管压力A热一次风热一次风母管压力母管压力B热一次风热一次风母管压力母管压力CKBALANCERATATf(x)f(x)一次风机一次风机A入口导叶开度入口导叶开度A偏置偏置NYT一次风机一次风机B入口导叶开度入口导叶开度风机风机A、B均自动均自动手动手动手动手动 除正常的控制外，一次风机入口导叶开度指令还要受下列除正常的控制外，一次风机入口导叶开度指令还要受下列信号限制：信号限制：（1）
50、当）当SCS来来“开开A（或（或B）一次风机入口导叶）一次风机入口导叶”信号时，信号时，一次风机一次风机A（或（或B）入口导叶开度指令将输出至定值；）入口导叶开度指令将输出至定值；（2）当）当SCS来来“关闭关闭A（或（或B）一次风机入口导叶）一次风机入口导叶”信号时，信号时，一次风机一次风机A（或（或B）入口导叶开度指令将强制输出）入口导叶开度指令将强制输出0%。当出现下列情况之一时，一次风机导叶控制站强制切到手当出现下列情况之一时，一次风机导叶控制站强制切到手动控制方式：动控制方式：（1）一次风母管压力设定值与实际值偏差大；）一次风母管压力设定值与实际值偏差大；（2）一次风母管压力信号故障
