锅炉燃烧过程控制系统.ppt

锅炉燃烧过程控制系统 第一节概述一 单元机组的基本控制方式 1 锅炉跟随控制方式 2 汽机跟随控制方式 3 机炉协调控制方式 1 锅炉跟随控制方式 2 汽机跟随控制方式 3 机炉协调控制方式 二 燃烧过程控制任务 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 保证燃烧过程经济性 使燃料得以充分燃烧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 根据控制任务 主要调节以下三个物理量 1 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能相适应 2 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 四 燃烧过程控制特点 M M t 0 pt pT t 0 t pT pb T不变时燃料量扰动下的汽压特性 第二节被控对象动态特性 DT不变时燃料量扰动下的汽压特性 M M M t 0 pT t 0 pT 二 烟气含氧量动态特性 三 炉膛负压动态特性 第三节燃烧过程控制基本方案 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 1 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 燃烧率扰动通常指燃料量和燃料热值的变化扰动 3 确保燃料 送风和引风等参数协调变化 保证燃烧经济性 4 确保燃烧过程的稳定性 避免炉膛压力大范围波动 二 各控制系统的控制方案 1 燃料控制系统 2 送风控制系统 3 引风控制系统 三 燃烧过程控制基本方案 第四节燃烧控制中的几个问题 一 燃料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 测量值求和后就代表入炉总煤量Mc 但由于煤种和水分不同 煤的发热量不同 因此需将总煤量Mc信号进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 ko 1 给煤机A给煤量 给煤机F给煤量 Mc 3 总给水流量 f x DQ kMQ 燃油量O M 基于给煤量修正的总燃料量测量 f t f t 二 增益自动调整 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 GAINCHANGER BALANCER 就是完成该功能 三 风煤交叉限制 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 1 给煤机A给煤量 给煤机F给煤量 3 总给水流量 f x 燃油量 PI f1 x 0 8 1 2 1 风量 f2 x 锅炉指令BD 2 PI f3 x 增益调整 A F给煤机指令 图12 34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 节流调节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 来改变风机的工作点 从而调节风机的通风量 1 出口节流调节 采用风机出口节流调节时 节流挡板装置在风机出口管路上 改变管道系统特性曲线 从而使风机的风量改变 一般已不采用这种调节方式 2 进口节流调节 节流挡板设置在风机的进口管路上 通过改变风机进口节流挡板的开度 来改变风机进口压力和性能曲线 使风机工作点移动 达到调节风量目的 进口节流调节要比出口节流调节的运行经济性为好 但挡板开度与风量变化不成线性关系 不宜采用自动调节 调节性能较差 因此大容量风机也不采用这种调节方式 变角调节 1 进口导流器调节 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目的 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 而且导流器结构简单 设备费用低 调节性能较好 运行可靠 维护方便 风机常采用这种调节方法 2 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用 变速调节 4 风机防喘振 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 由给煤机将原煤送入磨煤机 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 对于600MW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 一 直吹式锅炉燃烧控制特点 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M与进入磨煤机的原煤量Mo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性和延迟 对燃烧控制是不利的 中储式 能量转化45S 1min 125MW 直吹式 制粉2min 能量转化2 4 5min 600MW4 5min 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影响很大 所以必须对进入磨煤机的一次风量进行控制 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制 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力控制系统 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 由于直吹式锅炉特性 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个控制系统 燃料控制系统 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 二 直吹式锅炉燃烧过程控制的原则性方案 1 一次风 燃料 系统 2 燃料 风量 系统 虽然600MW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600MW机组的较大负荷变化来说 其吹出的粉量还是不够的 因此600MW机组的燃烧过程控制均采用 燃料 风量 系统形式 三 相应控制系统方案 1 燃料控制系统 2 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A B C D E和F 每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 这里仅以磨A的一次风量控制系统为例进行介绍 3 磨煤机出口温度控制系统 4 一次风压控制系统 5 送风控制系统 6 炉膛压力控制系统 第七节燃烧过程控制实例 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 燃料 风量 原则性系统 该机组燃烧控制系统主要包括以下子控制系统 1 燃料量控制系统 2 磨组控制系统 3 送风控制系统 4 炉膛压力控制系统 5 一次风压力控制系统 6 辅助控制系统 二 燃料量控制系统 当出现下列情况之一时 煤量修正控制站将强制切到手动修正方式 1 总给水流量信号坏质量 2 总煤量信号坏质量 3 总煤量低值信号出现 3 燃料量控制 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式 1 所有给煤机都在手动控制 2 燃料主控设定值和总燃料量偏差大 3 MFT 4 两台引风机均手动 5 任一辅机的RB条件存在 三 磨组控制系统 1 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 现以A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主控指令的要求 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 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 2 给煤机转速控制 当出现下列情况之一时 给煤机控制站强制切到手动控制方式 1 给煤机未运行 2 对应磨煤机热风控制站不在自动 3 给煤机运行且对应给煤量异常 3 磨煤机风量和出口温度控制 热风挡板开度指令还要受下列信号的限制 1 当FSSS系统来 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输出至一定值 10 2 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开 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 1 磨煤机入口风量信号故障 2 磨煤机未运行 3 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 2 磨煤机出口温度控制 1 当FSSS系统来 开磨煤机入口冷风挡板 信号时 磨煤机入口冷风挡板控制站将强制输出至一定值 10 2 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 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 1 磨煤机出口温度信号故障 2 磨煤机未运行 3 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 四 送风控制系统 送风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 当出现下列情况之一时 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 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 1 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 3 相应引风机未运行 4 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限制 1 当炉膛压力低于一定值出现时 形成闭锁升信号 限制引风机静叶进一步打开 而只能关小 2 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 3 当SCS来 开A 或B 引风机静叶 信号时 引风机A 或B 静叶控制站将强制输出至定值 当SCS来 关闭A 或B 引风机静叶 信号时 引风机A 或B 静叶控制站将强制输出0 4 MFT超驰指令限制 MFT超驰控制当锅炉发生MFT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 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 这种暂时的不平衡可尽量补偿MFT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 引风机静叶恢复到正常的炉膛压力控制 六 一次风母管压力控制系统 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 1 当SCS来 开A 或B 一次风机入口导叶 信号时 一次风机A 或B 入口导叶开度指令将输出至定值 2 当SCS来 关闭A 或B 一次风机入口导叶 信号时 一次风机A 或B 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动控制方式 1 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 3 一次风机入口导叶控制指令和反馈偏差大 4 MFT 5 主汽流量信号故障 6 相应一次风机未运行 七 密封风母管压力控制系统 当出现下列情况之一时 密封风机入口滤网差压调节控制站强制切到手动控制方式 1 密封风机母管压力设定值与实际值偏差大 2 密封风机母管压力信号故障 3 密封风机入口滤网差压调节门控制指令和反馈偏差大 4 MFT 5 主汽流量信号故障 6 相应密封风机未运行 八 辅助控制系统1 二次风组成及分布二次风进入二次风大风箱 从炉前进入炉膛时有分为三部分 1 辅助风 二次风 它是二次风的主要部分 约占二次总风量60 70 所以常称二次风 提供煤粉和油完全燃烧所需的空气量 2 周界风 燃料风 约占二次总风量15 25 分布在一次风和煤粉的喷嘴周围 提供一次风煤粉气流着火和燃烧的扩展 还可减弱一次风煤粉气流的衰减速度 增强气流的刚度等等功能 3 燃尽风 过燃风 约占二次总风量15 布置在燃烧器的最上部两层 有助于减少炉膛内形式NOX量 2 二次风 辅助风 控制系统 除正常控制外 各二次风