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1、燃烧控制系统及优化一、 燃烧控制系统1 风烟系统流程与作用锅炉烟风系统主要包括一次风机、送风机及引风机等系统。一次风机和送风 机主要用来克服供燃料燃烧所需空气在空气预热器、煤粉设备和燃烧设备等风道 设备的系统阻力；引风机主要用来克服热烟气在受热面管束（过热器、炉膛后墙 排管和省煤器等）、空气预热器、电除尘器等烟道的产生的系统阻力，并使炉膛 出口处保持一定的负压。锅炉的风烟系统由送风机、引风机、空气预热器、烟道、 风道等构成。冷空气由两台送风机克服送风流程（空气预热器、风道、挡板等） 的阻力，并将空气送入空气预热器预热；空气预热器出口的热风经热风联络母管， 一部分进入炉两侧的大风箱，并被分配到燃
2、烧器二次风进口，进入炉膛；另一部 分由一次风机经空预器引到磨煤机热风母管作干燥剂并输送煤粉。炉膛内燃烧产 生的烟气经锅炉各受热面分两路进入两台空气预热器，空气预热器后的烟气进入 电除尘器，由两台引风机克服烟气流程（包括受热面、脱硝设备、除尘器、烟道、 脱硫设备、挡板等）的阻力将烟气抽吸到烟囱排入大气 。引风机：克服尾部烟道、除尘器、空气预热器等的压力损失。使炉膛内产 生的烟气能够顺利排除，并使炉膛内维持一定的负压，让锅炉能够良好的充分燃 烧。以提高经济效益。一次风系统：一次风的作用是用来输送和干燥煤粉，并供给煤粉挥发份燃烧 所需的空气。二次风系统：二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的
3、粘度很大， 二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混 合。二次风由两台二次风机供给，进入空气预热器内加热后，由二次热风道送到 锅炉四周，再由二次风管分层在不同高度进入炉内，供给燃料燃烧所需要的氧量， 并实现分级送风，降低 NOx 排放。另一路从二次热风道引出送到给煤口和石灰 石管线上作为密封风。燃烧方式：鸳鸯湖电厂采用的燃烧方式是四角切圆燃烧方式，有 24 个燃烧器。 工作原理是：煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射流，但当四股气流到达炉膛 中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。芷向2等离子点火系统等离子点火燃烧系统
4、包括等离子燃烧器和风粉系统。等离子燃烧器是借助等 离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，可在炉膛内无火焰状态直接点燃煤 粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。等离子点火风粉系统包括给粉 机、磨煤机、暖风器、一次风、二次风、冷却风等。等离子燃烧器一是在内燃方式的基础上，利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧 器出口，在炉膛内燃烧。内外筒形成同心双层并联通道，有利于着火燃烧，降低 飞灰含碳量。二是稳定可靠的点燃，确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧。三是 不影响主燃烧器的主要性能。四是燃烧器的出力可以在一定的范围内变动，从最 大限度地节约燃油的角度考虑，在设计上该燃烧器能满足在锅炉冷态点火时投 入，锅
5、炉升温、升压速率能满足电厂运行规程的要求。五是燃烧器的外形主要尺寸与原燃烧器相同，便于燃烧器布置和与系统接口。启弧：等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，主要由阳极、阴极、线圈组件三大部分组成。阳极、阴极组件包括用来形成电弧的两个金属电极阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流，将电极之间的空气电离形成具有高温导电特性等离子体，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温电弧。煤粉颗粒通 过该等离子受到高温作用而迅速燃烧。图 等离子点火系统3 磨煤机系统本次课程上电厂所用磨煤机为辊式磨煤机。辊式磨煤机是将煤块破碎并磨成 煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断 增加
6、的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能 量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。 其中压碎过程消耗的能量最省。研碎过程最费能量。工作原理：电动机通过减速机带动磨盘转动，物料经锁风喂料器从进料口落 在磨盘中央，同时热风从进风口进入磨内。随着磨盘的转动，物料在离心力的作 用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎，粉碎后 的物料在磨盘边缘被风环高速气流带起，大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨，气流 中的物料经过上部分离器时，在旋转转子的作用下，粗粉从锥斗落到磨盘重新粉 磨，合格细粉随气流一起出磨，通过收尘装置收集，即为产品，含
7、有水分的物料 在与热气流的接触过程中被烘干，通过调节热风温度，能满足不同湿度物料要求， 达到所要求的产品水分。通过调整分离器，可达到不同产品所需的粗细度。稀油站：用于传动齿轮、减速箱的润滑；液压油站：做为磨辊加载、开关排渣门的动力。4 燃烧控制 SAMA 图分析满足机组负荷要求，维持主蒸汽压力稳定燃料控制；保证燃烧过程经济 性（保证燃料量与通风量之间的最佳比值，即保证燃料充分燃烧，又要减少排烟 损失。）送风控制；保证燃烧过程稳定性引风控制；炉膛压力反应燃烧 过程送风与引风之间的工质平衡关系。燃料量控制在7号站23号图和7号站25号图。下图燃料控制SAMA图中 可以看到，燃料控制由一个 PID
8、和一个手操器以及其他小模块组成。燃料指令 经过一个滤波环节和一个中值选择模块作为PID的PV信号，总燃料量作为PID 的SP信号，当控制方式切手动之后，PID跟踪手操器的输出。下图燃料空气指 令 SAMA 图中左上方可以看到一个惯性迟延环节，点击进去查看参数可以知道 是一个一阶惯性模块。它的作用是低通滤波，保留上一时刻的值，来与现一时刻 送过来的锅炉指令作对比，防止锅炉指令过大产生一个过大的扰动。锅炉主控指 令与总燃料量指令经过滤波、取大模块保证了在负荷要求变大时做到先加风后加 煤，在负荷要求变小时做到先减煤后减风的要求。图3燃料控制SAMA图11777闵炉主控指令-23-111859 23-
9、80tJ+T211779乘9不对1178823-11* - A 21F*“ ASETi11804图 4 燃料空气指令 SAMA 图炉膛压力控制在 5号站132133 号图。炉膛压力信号经过一个滤波环节一个 减法模块和非线性环节作为PID的实际输入PV信号,这里还有一个ASET模块, 在切换手动运行的时候，操作员可以从 DCS 画面直接输入炉膛压力指令，在自 动状态时,则直接等于炉膛压力信号指令,这里就实现了操作人员手动给指令的 功能，送风量指令经过一个非线性环节作为PID的FF信号，总燃料量作为PID的SP信号。炉n圧万绘制1J2-4813J-4* iM-dMF引PhUB人口 叶132-7A1
10、3M1132-180-132-421-2 : 133|132-71e?snZ9 lf)3 w氐 単气 ?64 tIo1M40ABB*W)132-43m-w112-4475?9M4W524765T132-11132-41e?01U-U112-M引风fU入口的67&MA112-24卜” 1U-S9併MB池列 57831O-：-112-47 :2-0! 1)24867BB0 J “0 WU-w“we :6?M6呃11271图 5 炉膛压力控制 SAMA 图二次风压力控制在 5号站 135138号图。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
11、， 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叉限制。锅炉主控和总燃料量在升负荷时，经过 一个大选信号，通过模块 135-74 大选模块选择锅炉主控，然后经过滤波，函数 转换等作为PID的SP信号，可以达到使得总风量增加的效果。（先增风。）锅炉主控和总燃料量在降负荷时，经过一个大选信号，通过模块135-74 大选 模块选择总燃料量，然后经过滤，函数转换等送作为PID的SP信号，使得风量 先保持不变，待总燃料量减小到小于锅炉主控后，锅炉主控经大选模块等一系列 模块后送入 PID 作为设定值，然后才使得风量减小。这样便可以始终使风大于 煤
12、。（先减煤）A、B送风控制：总风量经过滤波模块后作为PID的实际值PV信号，经PID 模块后，经模块 135-7M/A 手自动切换模块、限幅模块等一系列模块后作为送风 A、B的控制信号来控制A、B挡板开度。氧量控制：氧量控制是一个串级控制。由A狈0、B侧空预器入口烟气含氧量、 锅炉主控指令控制氧量调整指令。A狈0、B侧空预器入口烟气含氧量经过运算作 为PID的实际值PV信号，锅炉主控指令经过函数转换等送入模块138-5PID作为其设定值SP，然后经过限幅等一系列动作输出作为氧量校正控制。69187 69188-Q-135-67 135-68图 6 二次风压控制 SAMA 图B侧空预器人烟气含氧
13、臺图 7 氧量校正控制 SAMA 图3 MFT 燃料跳闸控制MFT （主燃料跳闸）：MFT 般指的是锅炉运行当中对设备的自动保护措施： 当发生异常突发事故时或报警，或自动停止设备运行。保留送，引风机运行进行 吹扫。缺陷或故障消除后需启动设备时，必须先将MFT复位方可启动设备，否则 电机设备无法启动。FT 动作后会有以下的连锁动作：给粉机全停，油枪全停；燃油进油电磁阀 关闭；制粉系统全停；前后平衡风挡板回到设定值；汽机跳闸，发电机解列；高 低旁自动开启（两级旁路）。膛压力的计算非常近似于下式： PV=MRTP-绝对压力；V炉膛容；M 炉膛烟气质量；R烟气常数；T 一绝对温度 于容积是固定的,R是
14、常数，故压力P与MT成正比关系。因此，在主燃料跳 闸后因炉膛内烟气量减少和温度降低将造成压力急剧下降。基于上述原因，可以 设计超驰控制回路，用是防止主燃料跳闸（MFT动作）时，引起炉膛灭火而产生 锅炉内爆的事故。当MFT动作时，控制系统强制前馈信号为0关小引风机导叶 开度，以减少引风机出力，使炉膛负压不至太低。二、 燃烧控制优化1前言锅炉和锅炉配套系统均存在一定的煤种适应范围（即燃用规定范围内的煤种, 应该达到设计效率、保证低负荷稳燃、以及符合安全性和NOx排放等参数的要 求)，但对于我国的大部分火力发电厂，由于煤种变化大，燃用煤质普遍较差， 再加之锅炉实际运行中，设备改造、变负荷运行、热力试
15、验间隔时间长等原因， 存在锅炉燃烧达不到最佳的现象，因此迫切需要通过优化运行，在一定范围内提 高机组经济性、安全性和环保性能。在这方面，对锅炉燃烧进行优化调整是最有 效最直接的手段，所以研究电站锅炉燃烧优化技术早已成为一项重要的课题。锅炉燃烧优化是通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整，以及对其控制方式 的改变等，保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、完全、稳定和连续地燃烧，并在满 足机组负荷变动需要的前提下，获得最佳燃烧工况的工作。进行燃烧优化调节的 目的是：在满足外界电负荷需要的蒸汽数量和合格的蒸汽品质的基础上，保证锅 炉的安全性和经济性。具体可归纳为(1) 保证正常稳定的汽压、汽温和蒸发量 ；(2) 着火稳定、燃烧安全，火焰均匀充满炉膛，不结渣 ，不烧损燃烧器和水 冷壁 、过热器不超温；(3) 使机组运行保持最高的经济性；(4) 减少燃烧污染物排放。2 电站锅炉燃烧优化技术研究现状从锅炉燃烧优化技术角度看，锅炉燃烧优化技术可以分为三类： 第一类通过在线检测锅炉燃烧的重要参数，指导运行人员调
