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

鍋爐燃燒過程調節(jié)的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應汽輪機負荷的需要，保證鍋爐的經濟燃燒和安全運行。燃燒控制系統(tǒng)有以下調節(jié)任務：

1.調節(jié)燃料量維持汽壓的穩(wěn)定(機跟爐運行方式除外)鍋爐出口壓力或機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系，汽壓的變化表示兩者間的失衡，這時必須相應地調節(jié)燃料供應量，以適應變化了的蒸汽負荷的需要。2.調節(jié)送風量保證燃燒過程的經濟性由鍋爐原理知道，燃燒過程中維持合理的風煤比，可以保證高效燃燒，提高機組的熱經濟性。當機組因適應負荷變化而改變燃料量時，必須相應地調節(jié)送風量，以保持合理的風煤比。從保證燃燒過程經濟性的角度來看，應按燃燒效率來調節(jié)送風量，但由于目前尚未找到直接測量燃燒效率的方法，因此現在多根據過剩空氣系數的大小來間接判斷燃燒效率的高低。3.調節(jié)引風量維持爐膛內壓力穩(wěn)定和機組安全正常運行時爐膛壓力反映了送風量與引風量的平衡關系，爐膛壓力變化表明引風量、送風量二者間出現失衡，所以當送風量變化時，必須相應地調整引風量的大小。另外爐膛壓力大小還與爐內燃燒的穩(wěn)定性密切相關，直接影響機組的安全經濟運行。燃燒控制子系統(tǒng)一臺鍋爐的三項基本調節(jié)任務，用三個子系統(tǒng)來完成各自的調節(jié)任務。

燃料調節(jié)系統(tǒng)送風調節(jié)系統(tǒng)引風調節(jié)系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng)的基本組成三個子系統(tǒng)既相對獨立，又彼此相關、不可斷然分開，實際中三個子系統(tǒng)的協調配合是相當重要的。圖中：1—原煤儲煤倉；2—給煤機；3—磨煤機；4—送風機；5—送風機入口動葉；6—一次風機；7—一次風機入口導葉；8—引風機；9—引風機入口動葉；10—爐膛；11—二次風風箱；12—空氣預熱器；13—送風機暖風器；14—一次風機暖風器；15—電除塵器；16—煙囪；17—熱一次風控制擋板；18—調溫風控制擋板；19—一次風量控制擋板；20—密封風機；21—密封風控制擋板；22—密封風壓力控制擋板；23—給煤機轉速控制機構；24—省煤器；25、26一次風關斷檔板(PASO)；27—燃燒器關斷擋板(BSO)300MW機組燃燒系統(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)緊密地聯系在一起，作為一個整體來考慮；負荷變化時，首先調節(jié)進入磨煤機的一次風量，充分利用磨煤機的蓄粉，以便提高鍋爐的負荷響應速度；要想很好地輸送煤粉，必須保證相應的一次風量，機組通過改變一次風調節(jié)擋板開度控制進入磨煤機的一次風量；要使一次風量與一次風擋板開度具有良好的線性關系，必須保證一次風的壓力范圍，通過改變一次風機入口導葉的開度控制一次風壓大小。通過改變給煤機的轉速調節(jié)進入磨煤機的原煤量，以保證磨煤機的煤位恒定。磨煤機內一定的煤粉儲備量是快速適應負荷變化的保證。在磨煤機運行工況變化時，燃燒控制系統(tǒng)對各運行磨的變負荷信號應視各磨煤機的具體情況發(fā)出不同的負荷指令，保證并列運行的磨煤機帶上它們所能承擔的不同負荷；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）在送風量控制系統(tǒng)中送入爐膛的風量與燃料量相適應，才能保持燃燒過程的經濟性。送入爐膛的風量為一次風和二次風的總和，由于一次風的大小由制粉系統(tǒng)和燃料量控制系統(tǒng)確定，所以燃燒過程的經濟性只有靠控制二次風量的大小來完成。機組采用以氧量信號校正總燃料量對應風量的串級控制系統(tǒng)，通過調整兩臺送風機入口動葉的開度達到控制二次風量的目的，保證鍋爐煙氣中的含氧量為最佳值。機組還設計了二次風箱與爐膛差壓的控制系統(tǒng)，二次風箱與爐膛差壓是機組負荷的函數，通過調整各層燃燒器的二次風擋板維持二次風箱與爐膛差壓在設定值。（三）在引風量控制系統(tǒng)中引風量的控制是為了保證運行中爐膛負壓等于設定值。機組是通過調整兩臺引風機入口動葉的角度改變煙氣量，來維持爐膛負壓穩(wěn)定。燃燒控制系統(tǒng)中，在燃料指令和風量指令形成過程中均經過了燃料/風量交叉限制回路使變負荷工況下，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)構成：燃料主控系統(tǒng)；磨煤機一次風量控制系統(tǒng)；燃油壓力/流量控制系統(tǒng)；一次風壓控制系統(tǒng)；磨煤機煤位（負荷）控制系統(tǒng)；二次風量控制系統(tǒng)；輔助風擋板控制系統(tǒng)；爐膛負壓控制系統(tǒng)。燃料主控系統(tǒng)燃料主控制系統(tǒng)是燃料控制系統(tǒng)與機組負荷控制系統(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)將來自負荷控制系統(tǒng)的鍋爐負荷指令分配給各臺處于運行中的磨煤機一次風量控制系統(tǒng)。當運行磨煤機均處于自動控制方式時，燃料主控用于同步各臺磨煤機之間的出力；當其中部分磨煤機處于手動運行方式時，燃料主控將鍋爐負荷指令的變化分配給正在處于自動方式的磨煤機。燃料主控制系統(tǒng)根據二次風偏差信號決定是否對燃料指令進行限制。當二次風偏差大于允許偏差時，將對燃料指令加以限制，以實現富氧燃燒，避免冒黑煙現象的發(fā)生。磨煤機一次風量控制系統(tǒng)當鍋爐負荷指令變化時，由燃料主控制系統(tǒng)將鍋爐負荷指令處理運算后得到相對于各臺磨煤機的負荷指令信號。磨煤機的負荷大小是通過調節(jié)進入各臺運行磨煤機中的一次風量來控制。兩臺一次風機(各帶50%的額定負荷)，分別向一次風母管送風。母管中的風分成兩股，一股直接送往各臺磨煤機作為調溫風，密封風，輔助風；而另一股經過空氣預熱器加熱后成為熱一次風。在磨煤機前調溫風和熱一次風按一定比例混合后作為一次風，一次風量的大小對于直吹式制粉系統(tǒng)而言體現為磨煤機的負荷大小。四臺磨煤機各有一套相應的一次風量控制系統(tǒng)。對應磨煤機的基本負荷給煤量與一次風量的關系一次風量定值對應磨煤機的負荷一次風溫補償后的一次風量信號通過調整一次風調節(jié)擋板開度調節(jié)一次風量一次風壓控制系統(tǒng)為了有效地對磨煤機的一次風流量施加控制(即通過調整各臺磨一次風控制擋板的開度就能有效地改變一次風量的大小)，必須保證一次風母管具有一定的壓力，該一次風壓是通過兩臺一次風機入口導向擋板的開度來調整的。一次風壓設定值是磨煤機負荷(即燃煤量信號)的函數。本系統(tǒng)將四臺磨煤機的煤量信號經大值選擇模塊取其最大值，再經函數模塊將煤量信號轉變?yōu)榕c之相對應的一次風壓設定值信號。考慮到在機組負荷較低時，若一次風壓設定值太低，會直接影響一次風機運行的穩(wěn)定性、經濟性和安全性，同時也會因一次風壓太低，磨煤機密封空氣壓力不足，產生漏粉現象，故該一次風壓設定值不允許低于最小壓力值，該最小壓力值可由運行人員或工程師站設定或修改。一次風量與一次風壓間的函數關系一次風壓測量值一次風壓定值通過調整一次風機入口導葉位置調整一次風壓力回路增益調整0.710兩臺一次風機出力平衡回路磨煤機煤位控制系統(tǒng)磨煤機煤位控制系統(tǒng)的目的就是通過給煤機轉速控制來調整給煤量的大小，以保持磨煤機筒體內正在磨制的煤的煤位在各種負荷下均為設定值。磨煤機煤位有高煤位與低煤位之分，給煤量(即給煤機轉速)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的燃料，這樣可以有效地增加物理煤位，使燃料在筒體內的停留時間增加，提高研磨細度。但是，一般情況，通過低煤位控制便可得到合理的磨煤機參數下足夠的細度。磨煤機A在選定的高煤位或低煤位控制方式下，將設定值與測量值的偏差信號與前饋信號(磨A一次風量的微分)疊加并經給煤機運行臺數校正（開環(huán)增益校正）后作為磨A的四臺給煤機控制信號。磨煤機煤位控制系統(tǒng)的總體結構磨煤機實際出力運行人員手動偏置—微調磨出力定值給煤量調節(jié)系統(tǒng)磨煤機負荷調節(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)通過調節(jié)供油管路中的燃油調節(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，同時，還要滿足在啟動過程中，對燃油流量變化的需求。燃油壓力設定值(點火前)由運行人員設置，燃油壓力測量值取自燃油調節(jié)閥后的供油母管油壓。該燃油壓力設定值與測量值比較后，得到燃油壓力偏差信號，然后將其轉換為百分量信號后送至模擬開關的入口。燃油流量設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算燃油調節(jié)閥前的進油流量與供油系統(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。燃油流量運行人員手動偏置選擇性調節(jié)系統(tǒng)二次風量控制系統(tǒng)保證燃料在爐膛中完全燃燒是鍋爐經濟運行的重要指標，要做到這一點，必須有適當的風量和燃料量相配合，即要有合適的風煤比。350MW機組的風量系統(tǒng)有一次風、二次風兩部分組成，其中一次風主要是用來將煤粉從磨煤機輸送到燃燒器，二次風主要用來幫助燃料在爐膛中燃燒。一般機組二次風由兩臺送風機供給，通過改變送風機入口動葉節(jié)距來控制送風量的大小，使煙氣中的含氧量保持最佳值，使鍋爐達到最高的熱效率。最佳O2%值與負荷間的關系D負荷0%4100%6輔助風控制系統(tǒng)輔助風取自一次調溫風(即冷一次風)。輔助風是針對無煤粉倉的直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐而設計的，其作用是協助一次風將煤粉帶入爐膛，所以在一定程度上類似于中儲制粉系統(tǒng)中排粉機的作用，具有調節(jié)通過磨煤機出來奔向燃燒器的一次風流量及流速的作用。從磨煤機到燃燒器的燃料由一次風調節(jié)擋板來調節(jié)。因為在制粉系統(tǒng)運行范圍內一次風中的風粉比基本上是一個固定值，一次風中風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置一個輔助空氣調節(jié)擋板，壓力空氣進入管道可使到燃燒器的一次風量根據要求增大，使燃燒器具有良好的性能。輔助風擋板控制與磨煤機出口溫度控制和磨一次風量控制系統(tǒng)相對獨立。每套制粉系統(tǒng)配有一個輔助風控制系統(tǒng)。A磨出口六個一次風粉管道上的六個輔助風調節(jié)擋板控制回路，只有當A磨出口六個燃燒器關斷擋板全部打開，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。輔助風擋板控制系統(tǒng)爐膛負壓控制系統(tǒng)鍋爐運行中，如果機組負荷改變，則進入爐膛的燃料量和一、二次風量將跟著改變，燃料在爐膛中燃燒后產生的煙氣也將隨之改變，對爐內壓力造成影響。如果爐膛壓力過低，爐膛和煙道的漏風量將增大，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機的磨損。反之，如果爐膛壓力過高，爐膛內火焰和高溫煙氣就會向外泄漏，影響鍋爐的安全運行。因此，爐膛負壓