电厂燃煤锅炉燃烧控制方案的研究.docx

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1、电厂燃煤锅炉燃烧控制方案的研究 摘 要：本文讲解并描述了锅炉燃烧过程自动限制系统的任务，分析了锅炉燃烧限制系统的方案。 关键词：燃煤锅炉；燃烧限制；燃料量 锅炉燃烧过程自动限制的基本任务是既要供应热量适应蒸汽负荷的须要，又要保证燃烧的经济性和锅炉运行的平安性。为了达到上述目的，燃烧过程的限制系统应包括三个调整任务：即维持汽压、保证最佳空燃比和保证炉膛负压不变。与此相对应，应有三个限制回路分别调整燃料量、送风量和引风量，从而构成了多参数的燃烧限制系统，为了正确设计限制系统，应先了解对象的动态特性。 1、锅炉燃烧过程自动限制系统的任务 锅炉燃烧过程自动限制系统的任务是限制燃料燃烧过程，使燃料燃烧所

2、供应的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求，同时保证锅炉的平安经济运行。 锅炉燃烧过程自动限制主要包括三项限制内容： （1）限制燃料量。当外界对锅炉蒸汽负荷的要求改变时，必需相应地变更锅炉燃烧的燃料量。 （2）限制送风量。为了实现经济燃烧，必需相应地调整送风量，使送风量与燃料量相适应，限制送风量也是为了实现平安运行，若风量相对于燃料量太少的话，亦可能导致灭火事故。 （3）限制引风量。为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必需与送风量相适应，炉膛负压的凹凸也关系着锅炉的平安、经济运行。 上述三项限制内容由三个（子）限制系统，即燃料量限制系统、送风量限制系统、引风量限制系统来实现。三个限制系统之

3、间存在着亲密的相互关联，要限制好燃烧过程，必需使燃料量、送风量及引风量三者协调改变。 2、锅炉燃烧限制系统方案优化 锅炉作为一种主要动力来源，是能源消耗大户，由于锅炉许多状况下处于半负荷下运行，因此如何优化锅炉生产、选择合理的燃烧限制方案具有重要意义。 （1）限制方案一 当负荷改变时，汽包压力信号P与送风量V组成串级调整系统输出指令调整引风量，引风量变更后引风量信号再与烟气中含氧量信号组成串级调整系统输出指令变更燃料量。引风量改变的同时，其信号作为前馈信号送至送风调整器，与反馈信号及炉膛负压一起输出指令，变更送风量。 该方案的特点为： 1）引风调整量首先适应负荷要求； 2）用氧量信号作为主控信

4、号调整燃料量； 3）风煤同时调整。 存在问题： 1）负荷改变后，引风调整器先动作，出现调整滞后。 2）氧量信号作为限制燃烧量信号，实际测量效果不好，尤其是测量元件（氧化锆）更换周期短，给自动调整投运带来困难。 （2）限制方案二 此方案是在采纳热量信号的燃烧过程自动限制理论基础上发展起来的，除了有热量信号和压力信号的串级调整以外，还有炉膛温度的限幅调整，并考虑了煤种变动对燃料量的影响。 该方案的特点为： 1）以热量信号为主汽压力调整的内回路反馈信号； 2）煤和风同时调整； 3）用氧量信号作为校正信号产生送风开度信号。 存在问题： 1）风煤同时调整，当煤质或煤量变动大时，调整达到经济燃烧所需时间长

5、，起先时易冒黑烟； 2）采纳氧量信号作为送风开度指令校正信号，实测效果并不好，因为氧化锆昂贵，给自动调整系统投运带来困难。 （3）限制方案三 此方案是依据氧量信号的燃烧自动限制理论发展起来的。用风煤比信号与氧量校正信号组成单回路调整系统限制燃料量、汽压量组成串级调整系统，调整送风电机频率，蒸汽流量是前馈信号。负压系统是单回路调整系统，送风量作为前馈信号。动负荷改变时，汽压改变，通过串级系统调整送风量，送风量改变以后，调整燃料量，使煤风按比例改变，从而适应负荷的改变，保证汽压P稳定。 该方案的特点为： 1）蒸汽流量作为前馈信号，以使送风快速跟随负荷改变，减小滞后； 2）先调送风，后调煤量； 3）

6、负压系统用送风量作为前馈信号. 存在问题： 1）采纳氧量信号作为限制信号，在实际执行中效果并不好； 2）用蒸汽流量代表负荷作为前馈信号，在有外扰动时，由于前馈信号可以削减滞后，执行效果好。但在有扰动时，如燃料量发生改变，热负荷突然产生阶跃，而引起流量信号增大，这时本应减弱弱燃烧，但实际限制系统却加强了燃烧，使蒸汽流量更大，出现了正反馈的错误动作； 3）先送风、后送煤在负荷增加时是正确的，保证了起先就能达到完全燃烧，但在负荷削减时，先减风、后减煤就变成了错误动作，易造成空气量不足，引起不完全燃烧，从而增加了热损失，降低了热效率。 （4）限制方案四 此方案是在燃烧过程自动限制理论基础上发展起来的。

7、由汽压组成单回路调整系统，但增加了蒸汽流量作为前馈信号，燃料量信号经过运算后，再用氧量信号校正，按风煤比关系得出送风挡板开度，负压系统采纳单回路调整，送风开度指令运算后作为引风系统限制的前馈信号，当负荷改变时，汽压和蒸汽流量发生改变。通过燃料调整器调整燃料量，同时通过风煤比关系调整送风，送风调整的同时，通过调整引风维持负压的改变。 该方案的特点为： 1）蒸汽流量D作为前馈信号调整给粉机转速； 2）调煤同时调风； 3）送风挡板开度作为负压系统的前馈信号。 存在问题： 1）与方案三相同，用蒸汽量作为前馈信号，可以部分解决滞后问题，却带来了因内扰引起的误操作； 2）调煤同时调风，在燃料用量突然加大时

8、，可能会因为空气量不足而冒黑烟，恶化环保效果。 （5）限制方案五 此方案是依据采纳氧量计的燃烧过程自动限制理论加以改造而形成的，由于采纳氧量计为燃料量的校正信号，对烟气中含氧量的测量要求很高，一般要用氧化锆氧量计，而氧化锆比较贵，在实际测量应用效果不太好，投资太大，所以此方案一般时间不用氧量参加调整，只有煤种或煤量发生大变动时采纳氧量信号作为校正。 该方案的特点为 1）先调风，后调煤； 2）氧量一般不参加调整； 3）负压系统是单值回路，没有前馈信号； 4）系统简洁，易于整定。 存在问题： 1）先调风后调煤在负荷增加时运行好，在负荷削减时产生错误操作。 2）没有前馈信号，当燃料发热量增大时，只有

9、作用到了蒸汽压力才能使调整器动作达到平衡，调整滞后性大。 （6）限制方案六 此方案是新提出的锅炉生产燃烧系统自动限制方案，虽然设计的理论基础还是从燃烧调整、给风调整和炉膛负压调整三个回路考虑而提出的限制理论，但这种限制方案充分考虑到锅炉燃烧过程自动限制中的多输入多输出的特点，因为虽然被分解的三个回路在形式上彼此独立，但事实上它们对锅炉燃烧过程的影响依旧存在。 当前的很多燃烧自动限制方案，如前面的六种方案，它们都在解决燃烧系统自动限制某一方面有自己的特点，但又存在自身无法解决的问题。基于这种考虑，第七种方案被提出，该限制方案以主蒸汽压力作为主参数，并引入蒸汽。流量作为前馈信号，用来克服锅炉自动限

10、制随负荷改变滞后长的问题。选取炉膛温度作为协助参数组成了串级系统，通过副回路刚好有效地克服了诸如燃料量、送风、引风、炉膛负压等因素所造成的干扰，主调整器采纳常规的PI调整规律。 3、结论 限制方法的恰当与否对整个限制系统的性能影响极大。传统的限制算法大多是基于单输入单输出系统进行设计的，当对象比较困难、滞后较大、参数间耦合较严峻时，这些算法往往不能取得令人满足的限制效果，而且当工况改变时，变更限制策略也很困难。母管制锅炉燃烧系统自动限制技术结合被控对象的详细特点，采纳了模糊智能限制、自寻优等先进限制算法和给粉机自动快速投切等策略，实现了母管制运行锅炉燃烧过程的长期、连续、稳定自动限制，取得了很好的限制效果和经济效益。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页