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1、B&WB03030-04(V0)直吹式开式大风箱超临界煤粉锅炉控制系统导则 第 33 页 共 32 页333333 直吹式开式大风箱超临界煤粉锅炉控制系统导则 B&WB03030-04 （0版） 北京巴布科克威尔科克斯有限公司 BABCOCK & WILCOX BEIJING CO.LTD2004年12月目 录1. 概述22. 给水流量控制23. 燃料和风量主控制74. OFA喷口控制105. 再热汽温控制116. 过热汽温控制137. 启动系统控制218. 机组负荷需求控制28编制校对审核批准日期日期日期日期1. 概述本锅炉控制系统导则适用于超临界煤粉锅炉，导则提出了对超临界煤粉锅炉控制系统
2、的基本设计要求，其目的是使控制系统制造厂家能够提供一套完整的符合所述设计要求的控制系统，本导则的有关条款由设计院根据系统的具体情况决定是否采用。2.给水流量控制2.1 锅炉给水流量控制系统负责向锅炉给水泵发出流量需求信号，使进入锅炉的给水量与离开锅炉的蒸汽量相匹配。当与锅炉启动系统配合时，给水流量控制系统也负责维持炉膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值。给水流量控制框图见图1.2.2 炉膛给水流量低跳闸当通过炉膛水冷壁的水流量低于为防止水冷壁管过热所需的流量时，主燃料跳闸(MFT)系统将触发锅炉跳闸，具体来说就是，当炉膛水流量低于最小流量值的85%并经20秒延时，或低于最小流量值的70%并经1秒
3、延时，锅炉应跳闸。当炉膛水流量低于最小流量值时应报警。2.3 给水品质不合格跳闸应在省煤器入口设两套独立的给水阳离子电导率测量装置，或一套设在在省煤器入口而另一套设在除氧器出口。当其中任何一个阳离子电导率测量值超过报警值（0.15S/cm）时，应报警。当两个阳离子电导率测量值都超过跳闸值( 2S/cm )时，锅炉应跳闸。2.4 选取中间测量值为了防止由于单个变送器故障而引起的自控失灵或误动作，应采用三个独立的、带温度和压力补偿的流量变送器来测量炉膛给水流量。中间值选取系统将选取三个流量变送器信号的中间值用于控制和联锁。此外，三个独立的流量测量值都应显示给运行人员，当任何一个测量值与中间值的偏差
4、达到3%时，应报警，并需查明原因，予以修复。2.5 给水流量控制当锅炉启动系统投运时，流经炉膛水冷壁管的流量由两部分组成，一部分是锅炉循环泵提供的循环水量，另一部分是锅炉给水泵提供的为满足炉膛最小流量所需的额外给水量。当机组负荷增加时，由于产汽量增加，来自循环泵的循环水量减少，而来自给水泵的给水量增加。此外，锅炉给水泵除了向炉膛提供给水流量外，还必须提供减温水量和过冷水量。锅炉给水泵控制的任务就是保证由给水泵提供的总给水量能满足由给水控制子系统建立的炉膛给水量需求及减温水量和过冷水量需求。在锅炉起初的上水和冷态清洗过程中，运行人员应根据需要设定炉膛给水流量需求值，以建立贮水箱水位和使通过凝结水
5、精处理装置的循环水量达到5%-30%MCR。一旦清洗完成，且锅炉具备点火条件时，则炉膛给水量需求值就被自动限定在炉膛最小流量值。随着燃烧率的增加，锅炉开始产生蒸汽，循环水量开始减少。循环水量的减少将使给水流量控制系统发出增加给水泵流量的需求信号，以维持炉膛所需的最小流量。相应于某一锅炉负荷需求，炉膛给水流量目标值等于该负荷对应的主蒸汽流量设计值减去减温水量设计值。炉膛工质的焓增目标值等于该负荷对应的分离器出口设计焓值减去省煤器出口设计焓值，这些值经多重延迟补偿以考虑燃料量变化和锅炉金属储能的时间常数对锅炉参数的影响。将炉膛给水流量目标值（Kg/s）与焓增目标值（KJ/kg）相乘就得到炉膛吸热量
6、目标值（KJ/s）。将炉膛吸热量目标值经过锅炉金属储能的瞬态修正（锅炉金属储能是基于炉膛出口饱和温度变化率），再除以来自焓控制器的炉膛焓增需求值，就得出了实际的炉膛给水流量需求值。为了保护炉膛水冷壁，实际的炉膛水流量需求值不应低于炉膛最小流量值。但在冷态清洗期间，最小流量的限制可以取消，运行人员可以根据需要设定炉膛流量低于最小流量值。一旦锅炉点火条件具备（MFT复位），则这个最小流量值就被重新启用，以保证锅炉点火时炉膛水冷壁管中有足够的水流量。对于不投循环泵的锅炉启动，考虑到热量回收较低，当MFT复位时，将取用另一个炉膛最小流量值。锅炉循环水流量需求的变化率为炉膛给水流量需求提供了预先的前馈信
7、号。炉膛给水量需求值与实测的给水量值之差，通过一个比例加积分控制器向锅炉给水泵控制发出给水流量需求信号。2.6 焓控制相应于锅炉负荷的分离器出口目标焓值经过温度控制器的修正就产生了分离器出口的整定焓值。而炉膛出口焓控制正是分离器出口整定焓值与实际焓值之差的一个比例加积分控制。温度控制器通过修改分离器出口的整定焓值来维持一级减温器的目标温降。当炉膛给水流量低于最小流量值时，不允许使用焓控制器或温度控制器的修正。只有当炉膛给水流量大于最小流量值时，才允许在限定的范围内使用焓控制器和温度控制器进行修正，见图2。分离器出口的整定焓值减去省煤器出口实际焓值就得到修正的炉膛焓增需求值（该值考虑了给水条件的
8、变化，如高加停运工况）。该值再经过焓控制器的修正就建立了炉膛焓增需求值（kJ/kg）。在焓控制器出口设有一个手动/自动操作员站。2.7 温度控制最终，蒸汽温度控制要求建立正确的燃料给水比，温度控制器通过对分离器出口整定焓值进行修正使一级减温器的温降达到目标值。当炉膛给水流量低于最小流量值时，不允许使用温度控制器修正。当炉膛给水流量大于最小流量值时，温度控制器才被允许增加分离器出口的整定焓值。为了防止温度控制器延缓分离器的蒸干，只有当锅炉负荷高到使其对应的炉膛给水流量比最小流量值有足够大的裕度时才允许减少分离器出口的整定焓值，见图FWC-2。如果一级过热器出口的温度值超过了该负荷对应的一级过热器
9、出口的最大温度限值，则温度控制器将优先降低分离器出口的温度整定值，而不是象正常情况下那样去维持一级减温器的温降。在温度控制器出口设有一个手动/自动操作员站。TT一级减温器温降一级过热器出口温度极限偏差一级过热器出口最高温度温度控制一级减温器目标温降分离器出口目标焓值分离器出口焓整定值分离器出口焓控制炉膛焓增需求值分离器出口焓给水流量程序炉膛焓增目标值锅炉金属储能炉膛目标吸热率给水流量需求值炉膛最小给水流量限值给水流量控制调节修正的炉膛焓增需求值省煤器出口焓TATTTTTTTAAT一级减温器温降差PTFTA锅炉循环水量需求变化率一级减温器出口温度一级减温器入口温度省煤器出口温度炉膛给水量锅炉循环
10、水量需求锅炉负荷需求分离器压力分离器出口温 度到给水泵控制给水主控制图 1 给水流量控制框图焓控制器界限温度控制器界限 图2 焓控制器和温度控制器界限 3. 燃料和风量主控制3.1 燃料和风量主控制协调各个磨煤机组的出力，用以维持炉膛内预期的放热量和过剩空气量条件，燃料和风量主控制框图见图3。3.2 磨煤机组燃烧率需求将机组负荷需求子系统发出的锅炉能量需求信号与实际进入锅炉的能量比较，所得差值积分就产生了对各个磨煤机组的燃烧率需求。控制器的积分设定是自动地基于磨煤机组的数量，这样在负荷变化时就能提供与需求更一致的响应。由于煤的发热值和水分是变化的，因此由给煤机测定的给煤量仅反映了进入锅炉的大致
11、能量。为了补偿这一点，将锅炉作为一个热量计来计算单位质量燃料的能量。通过比较基于锅炉蒸汽流量的热输出，和基于给煤量的热输入，来进行发热值的补偿。将这两个能量信号进行比较，然后将它们的差输入一个发热值积分器，如发现煤的发热值高，则发热值积分器就减少给煤需求量（相对于蒸汽流量来说），反之，如发现煤的发热值低，则发热值积分器就相对地增加给煤需求量。锅炉蒸汽流量是根据给水量和减温水量计算得出的。由于点火器也向锅炉提供能量，因此当点火器投运或退出时，为了避免偏差，应将实测的燃油量折成等效煤量加到给煤量上。3.3 动态性能补偿 为了校正锅炉和磨煤机的响应特性，将锅炉（负荷）需求变化的微分控制应用于：l 磨
12、煤机组的燃烧率需求，以提供必要的过烧或欠烧用于改变锅炉的储能。l 给煤机和一次风量需求，以改变磨煤机的存煤量。这样就可避免当进入炉膛的等效燃料量没有变化时去改变二次风量。3.4 风量控制燃烧率需求信号也用作风量需求的基本前馈信号，当机组正常减负荷和机组跳闸时，风量控制程序允许风量变化滞后于它的需求信号。将经过氧量标定后的风量需求值与经温度补偿后的实测总风量比较，所得差值用于调节送风机的控制叶片来满足锅炉风量要求。3.5 风量需求标定风量需求就是燃烧过程所需要的正确的总风量需求。由于烟气中的氧含量能很好地反映总风量，因此在稳态工况下，考虑到由燃料测量误差和风量测量误差，以及燃料发热值变化所引起的
13、扰动，氧量应该被当作一个控制指标来连续标定风量整定值。氧量的整定值应作为负荷的函数被编入程序，且该程序可根据需要进行改动。氧量整定值应限制在一定的范围内，以防止风量不足引起的低过剩空气量条件或风量过大而造成火焰不稳定。为了能手动改变氧量整定值，需要提供一个选择开关。在任何时候，维持正确的风量燃料量比例都是保证锅炉良好运行所必须的。从30%MCR到100%MCR，燃料和风量控制子系统都应根据需要保持正确的风量和燃料量整定值。如果由于某种原因，实测的燃料量超过了需求量，则燃料量偏差信号将立刻修正风量需求信号，以维持预期的风量燃料量比例。当实测的燃料量小于需求量时，由于富氧条件总是安全的，因此不必立
14、刻对风量进行修正。当燃料流量受到限制时，如果需要，控制系统将减负荷来维持预期的风量燃料量比例。3.6 最小风量炉膛最小通风量设定为满负荷（MCR）工况风量的30%，为确保锅炉的安全运行，任何时候，无论锅炉负荷是多少，通过炉膛的风量都不应低于这个最小值。总给煤量（Kg/h）单位质量燃料发热量计算锅炉总输入热 (kJ/h）锅炉热输出TEHIK过剩空气量需求总风量需求锅炉需求动态补偿磨煤机组燃烧率需求HIK实测总风量HIK风量修正HIKO2修正FTFTAT省煤器进口温度计算蒸汽流量单个磨煤机组给煤量燃 油 量锅炉负荷需求蒸汽流量O2右左二次风量一次风量燃料量主控制磨煤机组和点火器燃烧率需求风量需求发热值补偿风量主控制空气需要量微分控制到磨煤机组图 3 燃料和风量主控制框图4. OFA喷口控制4.1 对各种燃料来说，采用分级燃烧是减少NOx排放的有效办法。为了减少
