毕业设计论文57578

1、摘要300MW机组一、二次风控制系统设计主要由燃烧控制系统进行控制，它是保证锅炉运行的基本系统。燃烧控制系统主要由三个子系统组成：燃料控制系统、送风控制系统和引风控制系统。燃烧控制系统的基本任务是及时响应单元机组主控系统发来的锅炉指令（BD），去改变进入锅炉的燃料量和送风量，同时为了保证炉膛负压，及时改变锅炉的引风量，以保证机组的能量供需平衡。一次风是用来在制粉系统中输送煤粉到炉膛燃烧的。一次风由一次风机出来分成两路。一路通过空气预热器加热为一次热风，另一路不经过空气预热器为一次冷风，两路风分别经过调节挡板后混合至适当温度，进入磨煤机。磨煤机出口的煤粉由一次风输出，经过制粉系统管路，分别送到炉

2、膛四角的该磨煤机层的4个煤粉喷嘴后，吹入炉膛。正常运行时，一次风总风量由CCS通过调节一次风机动叶开度及热风再循环门开度来实现。二次风主要起扰动混合和煤粉着火后的氧气补充作用。 锅炉二次风除由风量控制外，从炉前风箱进入炉膛还要通过风箱控制挡板。各层风室（八层）均设有风室挡板，风室挡板开度控制为层控制，即同一层的四个执行器同步动作。此系统的作用是合理分配燃烧器各层喷嘴之间的配风，而不是调节总风量。根据各部分风所起的作用，二次风又分为辅助风、燃料风和燃尽风。它们分别采用不同的方式控制。关键词：燃烧控制系统一次风二次风Abstract300MW units Primary air, Secondar

3、y air control system design control systems primarily by the burning of control,it is essential to ensure that the boiler operation system.Combustion control system is mainly composed of three subsystems : the fuel control systems, control systems and fans from the air control systems. Combustion co

4、ntrol system is a timely response to the basic tasks of system modules were made to control the boilers instructions (BD), to change the volume of fuel into the boiler and enter volume, and to ensure that chamber pressure and timely change from the air of boilers to ensure energy supply and demand w

5、ere balanced. 16In primary air milling system is used to transport Coal powder to combustion chamber. primary air from an air-compressors is divided into two routes out. All through the air preheat devices for heating a sirocco, another road without air preheat devices for a bone-chilling, respectiv

6、ely, after adjusting damper after two loads mixed to the appropriate temperature and entered Pulverizer exports by primary air Coal powder export pipeline system after milling, respectively sent to the chamber .4 Pulverizer level 4 Coal powder nozzles, blown burner. Normal operation, a total amount

7、of air from the air-CCS through adjust Primary air fan open degrees and the secondary air opened the door for recycling to achieve.Secondary air major disturbances mixed with the oxygen and Coal powder fire complementary role.Boilers Secondary air, the air of control, from entering the chamber is al

8、so front Boilers bellows through bellows control damper. Various wind Room (8 floor) have the air damper room, a damper for the control room to air layer control, with the level of implementation by the four simultaneous movements. The system is the role of rational allocation of burning vehicles be

9、tween various nozzles with the air, rather than regulate the total amount of air. According to various parts of the role played by the air, the air is divided into two complementary air, air and fuel burn air. They were used in different ways control.Key words : combustion control systemPrimary airS

10、econdary air目 录摘要IABSTRACTII第1章 引言1第2章 火电厂简介32.1 火电厂基本生产过程32.2 火电厂三大系统简介52.2.1 燃烧系统52.2.2 汽水系统52.2.3 电气系统5第3章 燃烧系统概述63.1 燃烧过程63.1.1 煤粉气流的燃烧过程6一次风量63.1.3 一次风速63.1.4 一次风煤粉气流的初温73.2 燃烧控制系统73.2.1 燃料控制系统73.2.2 送风控制系统73.2.3 引风控制系统73.3 氧量控制与风量的调节83.4 燃烧器出口风率、风速的调整93.4.1 一次风率、风速调整93.4.2 辅助风的调整103.4.3 燃料风的调整

11、113.4.4 过燃风的调整123.4.5 三次风的调节12第4章 300MW机组一、二次风控制系统设计144.1 送风控制系统144.1.1 总风量的测量144.1.2 送风机控制逻辑154.2 一次风控制系统154.2.1 一次风控制系统的构成154.2.2 一次风控制逻辑174.2.3 组态图分析174.3 二次风控制系统184.3.1 辅助风挡板控制系统194.3.2 燃料风及燃尽风控制系统204.3.3 燃料风、燃尽风挡板逻辑控制214.3.4 燃料控制系统214.4 分散控制系统简介224.4.1 INFI90分散控制系统简介234.4.2 INFI90 功能码概述234.4.3

12、INFI90组态23第5章 风机的运行调节245.1 节流调节245.2 变速调节245.3 入口导叶调节245.4 可动叶片调节25结论26致谢27参 考 文 献28附录29第1章 引言随着人类社会的不断发展，能源需求量也相应地增加。电力工业是能源工业的重要组成部分。电力是实现国民经济现代化和生活进步的主要物质基础，电力工业的发展程度已成为衡量一个国家经济和社会发达程度的重要标志。从总体上看，我国的电力工业发展迅猛，取得了举世瞩目的成就。可以说，中国的电力工业正在腾飞。火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一，大型火力发电机组在国内外发展很快，我国现以300MW机组为骨

13、干机组，并逐步发展600MW以上机组。近年来热工自动化专业发展非常快，无论是测量技术控制理论还是仪表设备控制装置以及控制系统的构成与以前相比都已有了很大的变化以新原理新材料新工艺生产的各种传感器变送器不断地被开发出来控制系统、控制装置也是日新月异。到80年代初期由于大规模集成电路以及电子计算机技术的发展以及通讯理论和技术的发展国外在对局域网的大量研究的基础上推出了用于过程控制的网络型分散控制系统即我们通常说的DCS。现在DCS系统已在我国大型火电厂中普遍应用。另外控制理论发展也很快在经典的控制理论和现代控制理论的基础上新的控制理论和控制策略不断涌现并且在生产实践中得到应用。如专家系统模糊控制神

14、经元网络控制技术等等。以现代控制理论为基础的自适应最优控制具有状态变量观测器的状态变量控制以及预估算法控制等都得了广泛的应用。1燃烧控制是锅炉机组运行中最为重要的一个方面,对于大型火电厂煤粉锅炉,燃烧配风又是运行控制的一个主要方面。锅炉运行中燃烧配风是否合理,直接影响到机组运行的经济性和安全性。而具体的锅炉设备和燃用的煤质,都有最佳的配风方式。配风方式是否合理首先直接影响锅炉机组运行的经济性,如果风量过小或者和燃料分配不匹配,会造成炉膛火焰中心偏低和燃料燃尽率较差,导致锅炉热效率和蒸汽温度偏低;如果风量过大,会造成炉膛火焰中心上移和煤粉颗粒在炉膛燃烧区域的停留时间缩短,从而导致减温水量、机械不

15、完全燃烧损失和风机单耗增加。所以配风不合理,会影响到锅炉热效率、机组循环效率和厂用电率,从而影响机组运行的经济性。现今运行的机组,对自动控制的要求越来越高,锅炉燃烧自动控制是一个主要内容;对燃烧的自动控制,基本是通过对燃料量和配风量的计算,加之锅炉氧量的校正来实现,所以必需要求锅炉机组有设计合理的风量控制系统。只有在风量控制系统完善和合理的情况下,才能达到对锅炉燃烧深入和精确的控制,才能保证机组运行有更高的安全、稳定和经济水平。12第2章 火电厂简介2.1 火电厂基本生产过程图2-1 火电厂生产工艺发电厂是把各种动力能源的能量转变成电能的工厂。根据所利用的能源形式可分为火力发电厂、水利发电厂、

16、原子能发电厂、地热发电厂、风力发电厂等。火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂。按其功用可分为两类，即凝汽式电厂和热电厂。前者仅向用户供应电能，而热电厂除供给用户电量外，还向用户供应蒸汽和热水，即所谓的“热电联合生产”。火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。上图是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。燃煤用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最

17、后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，

18、称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收煤在燃烧过程中放出的热量。部分水在水冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一个小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生

19、磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。以上分析虽然较为繁杂，但从能

20、量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。大型火电厂的保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备

21、的运行状况，同时还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。142.2 火电厂三大系统简介 2.2.1 燃烧系统燃烧系统由锅炉的燃烧部分、输煤部分和除灰部分组成。锅炉的燃料煤，由皮带机输送到煤粉仓的煤斗内经给煤机进入磨煤机，磨成煤粉，风粉混合后经入炉膛燃烧烟气经除尘器后排出炉渣经碎渣机成为细灰排到储灰场。2.2.2 汽水系统汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等组成它

22、包括汽水循环、化学水处理和冷却水系统等。 水在锅炉中被加热成蒸汽经过过热器变成过热蒸汽再通过主蒸汽管道进入汽轮机由于蒸汽不断膨胀高速流动的蒸汽冲动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。作功后的蒸汽温度和压力很低被排入凝汽器冷却凝结成水经过加温和脱氧又给水泵打入高加进入锅炉。2.2.3 电气系统发电机发出电经变压器升高压电后通过高压配电装置和输电线路向外输送。有一部分场内消耗。电气设备有：发电机、主变压器、厂用变压器、高压配电装置和厂用配电装置等。8第3章 燃烧系统概述3.1 燃烧过程燃烧过程是激烈的高速化学反应过程，同时放出光和热。燃烧反应过程是在很复杂的条件下进行的，与一系列过程有关

23、，如辐射传热过程、扩散过程等。它们同时进行并相互影响。对于气体燃料燃烧过程，燃料与氧化剂均处于同一种物态，称为均相燃烧。固体颗粒和液滴燃烧，燃料与氧化剂处于不同物态，称为异相燃烧。3.1.1 煤粉气流的燃烧过程煤粉和空气进入炉膛后，卷吸炉内高温烟气，产生对流换热，炉膛火焰的辐射换热，促使煤粉气流温度迅速提高，而后着火，开始强烈燃烧。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热，它包括加热煤粉和空气所需要的热量、燃料中水分蒸发和加热所需要的热量、挥发分热解所需要的热量。在煤粉炉中，除了着火热之外还有着火速度问题。煤粉气流的着火总是从局部开始，传播出去。火焰传播速度就是着火速度。它涉及到着火的稳

24、定性。有些煤的煤粉气流火焰初步速度较低，当一次风速高时，着火就不稳定，甚至发生灭火现象。3.1.2一次风量减少煤粉气流中一次风量，使着火热显著降低。因而在吸卷相同的烟气量的前提下，可将煤粉气流加热到更高的温度，加速着火过程。但一次风量不能太小，否则着火初期得不到足够的氧气，化学反应速度减慢。当煤中挥发分和灰分确定后，气粉比对火焰传播速度影响很大。当达到最佳气粉比时，火焰传播素的达到最高值。挥发分越大，灰分越低，气粉比最佳值越高。一次风量应相应增加。3.1.3 一次风速若一次风速过高，则通过单位截面气流流量增加，温度提高，速度减慢。着火延迟。但一次风速过低，又容易烧坏燃烧器喷口。煤中挥发分越高，

25、火焰传播速度越快，相应一次风速可提高些。3.1.4 一次风煤粉气流的初温一次风温度越高，所需要着火热越少，着火速度越快。对于挥发分高的煤种一次风温过高又使着火区离喷口太近，易烧坏喷口。燃用挥发分少的无烟煤时，为了保证着火的稳定性，通常采用热风送粉，而且要求热风温度高达35-400。燃用挥发分较高的烟煤，可以不采用热风送粉，要求空气预热器出口热风温度也较低，为250-300。203.2 燃烧控制系统燃烧控制系统是一个复杂的综合性控制系统，从控制理论来讲，可称它为多输入/多输出的多变量控制系统。单元机组中各部分之间联系密切，相互影响大，设计时不仅要考虑制粉系统是直吹式还是中储式，机组运行方式是带变

26、动负荷还是带基本负荷，滑压运行还是定压运行，还要考虑燃料品种的变化和投入燃料供给装置的台数不同等等，因此设计的燃烧控制系统是不相同的。燃烧控制系统是由三个子系统即燃料控制系统、送风控制系统、引风控制系统组成的。3.2.1 燃料控制系统燃料控制系统的任务在于进入锅炉的燃料量随时与外界负荷要求相适应。因为汽压是锅炉燃料热量与汽轮机需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特性，因此汽压可以作为燃料控制系统的被调量。3.2.2 送风控制系统送风控制系统的任务在于保证燃烧的经济性，具体说就是保证燃烧过程中有合适的燃料与风量比例。而送风量和燃料量的最佳比例K是随不同负荷不同燃料品种变化的

27、，因此需要运行人员确定好修正系数。3.2.3 引风控制系统对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近与大气压力，则炉烟往外冒出，影响设备正常工作和工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气漏入炉内，降低了炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。引风控制系统的任务是保持炉膛负压维持在比大气压力低2050Pa左右。3.3 氧量控制与风量的调节当外界负荷变化而需调节锅炉出力时，随着燃料量的改变，对锅炉的风量也需做相应的调节，送风量的调节依据主要是炉膛氧量。进入炉内的总风量主要是有组织的燃烧风量（辅助风、燃料风、过燃风，有时还有三次风），其次是少量的漏风。当锅炉负荷发生变化时，伴随着燃

28、料量的改变，必须对送风量进行相应的调节。送风量调节的依据是炉膛出口过量空气系数，一般按最佳过量空气系数调节风量，以取得最高的锅炉效率。锅炉氧量定值是锅炉负荷的函数。运行人员通过氧量偏置对其进行修正，以便在某一负荷下改变氧量。氧量加偏置后，送风机自动增、减风量以维持新的氧量值。锅炉运行中，除了用氧量监视供风情况外，还要注意分析飞灰、灰渣中的可燃物含量，排烟中的CO含量，观察炉内火焰的颜色，位置、形状等，依此来分析判断送风量的调节是否适宜以及炉内工况是否正常。一般情况下，增负荷时应先增加风量，再增加燃量；减负荷时应先养活燃料量再养活风量，这样动态中始终保持总风量大于总燃料量，确保锅炉燃烧安全并避免

29、燃烧损失过大。近代锅炉的燃烧风量控制系统多用交叉限制回路实现这一意图。在机组增负荷时，锅炉负荷指令同时加到燃料控制系统和风量控制系统。由于小值选择器的作用，在原总风量未变化前，小值选择器输出仍为原锅炉煤量指令，只有当总风量增加后，锅炉煤量指令才随之增加；减负荷时，由于大值选择器的作用，只有燃料量（或热量信号）减小，风量控制系统才开始动作。当负荷低于30%MCR时，大值选择器使风量保持在30%不变，以维持燃烧所需要的最低风量。对于调峰机组，若负荷增加幅度较大或增负荷较快时，为了保持汽压不致很快下降，也可先增加燃料量，然后再坚持着增加送风量。低负荷情况下，由于炉膛内过量空气相对较多，因而在增加负荷

30、时亦允许先增加燃料量，随后增加风量。锅炉送风量调节的具体方法，对于离心式风机，通过改变入口调节挡板的开度进行调节，对于轴流式风机，通过改变风机动叶的安装角进行调节。除了改变总风量外，有时还需根据燃烧要求，改变各二次风挡板的开度，进行较细致的配风。在调节风量时应注意观察风机电流、风压、炉膛负压、氧量变化，以判断调节是否有效。现代大容量锅炉都装有两台送风机，当两台送机都在运行状态，又需要调节送风量时，一般应同时改变两台送风机的风量，以使烟道两侧的烟气流动工况均匀。风量调节时若出现风机的“喘振”（喘振值报警），应立即关小动叶，降低负荷运行。如果喘振是由于出口风门误关闭引起的，则应立即开启风门。63.

31、4 燃烧器出口风率、风速的调整3.4.1 一次风率、风速调整在一定的总风量下，燃烧器保持适当的一、二风出口率、风速，是建立良好的炉内工况和稳定燃烧所必需的。通常用一次风率来表示一次风量的大小，它是指一次风量占锅炉总风量的百分数。煤粉燃烧器的一次风率和着火过程密切相关。一次风率越大，为达到煤粉气流着火所吸收的热量越大，达到着火所需的时间也越长。同时，煤粉浓度也因一次风率的增大而降低，这对于挥发分含量低或难以燃烧的煤是很不利的；当一次风温低时，尤其如此。但一次风率太小，煤燃烧之初可能氧量不足，挥发分析出时不能完全燃烧，也会影响着火速度并产生燃烧损失。从燃烧角度考虑，一次风率的大小原则上只要能满足燃

32、尽挥发分的需要就可以了。一次风速对燃烧器的出口烟气温度和气流的偏转产生影响。若一次风速过大，着火距离拖长，燃烧器出口附近烟温低，使着火困难。此外，一次风中的较大颗粒可能因其动能大而穿过激烈燃烧区不能燃尽，使未完全燃烧损失增大。但一次风速也不宜太低，否则气流孱弱而无刚性，很易偏转和贴墙，且卷吸高温烟气的能力也差。对于低挥发分的煤，将影响着火和燃烧；对于高反应能力的煤，着火可能太靠近燃烧器，从而引起喷嘴烧损。此外，风速过低时煤粉管容易堵塞。一般来说，能保证锅炉稳定着火的一次风率和风速是一个范围。因此调整一次风时，除了着火的稳定性之外，还应比较燃烧的经济性（主要是q4损失的大小）和燃烧的安全性（不结

33、焦、不烧损喷嘴）。此外，制粉系统的出力和经济性、一次风机的能耗、输粉的安全性等，也都应作为一次风率是否合宜的判定依据。譬如，若空气预热器的设备状态较差，漏风较大，那末在这种情况下一次风速取高时，将使一次风压升高。这不仅使风机电耗增加，而且会进一步加剧空气预热器的漏风，降低锅炉的运行经济性。调节一次风速的方式取决于制粉系统的型式。对于直吹式制粉系统，一次风率由磨煤机入口前的总一次风量挡板调节。当给煤量变化时，一次风量挡板根据给煤机的转速信号，按照一定的数学关系改变其开度。有的系统，为减少挡板阻力，用热风挡板与冷风挡板的同向联动调节一次风量，反向联动调节磨煤机出口温度，省去磨煤机入口前的总一次风量

34、挡板。通常一次风母管压力按一次风母管/炉膛差的测量值控制，而其设定值则为锅炉负荷的函数。183.4.2 辅助风的调整辅助风是二次风最主要的部分。主要起振动混合和煤粉着火后补充氧气的作用。其风率和各层之间的分配方式都对燃烧有重要影响。辅助风的风量和风速较一次风要大得多。一般占到二次风总量的60%-70%，是形成各角燃烧器出口气流总动量的主要部分。辅助风动量与一次风动量之比（二、一次风动量比）是影响炉内空气动力结构的重要指标。二、一次风动量比过小，则燃烧器出口气流（以辅助风为其主流）不能有力地深入到炉内形成放置大圆，及早上翘飘走，对着火、燃尽均不利；但若二、一次风动量比过大，上游气流冲击下游一次风

35、粉（刚性最弱），使一次风粉过早从其本角主流偏离出来，不仅因缺氧而影响燃烧的扩展，使煤粉燃尽变差，而且是赞成煤粉贴墙、结焦和形成高温腐蚀等问题的常见原因。从同角气流来看，二、一次风动量比过大，一次风过早混入二次风，也会使着火变得困难。但烧好煤时，这种掺混有利于增强一次风气流的刚性，防止偏转。对于挥发分低的难燃煤，着火稳定是主要矛盾，应适当增大辅助风量，使火球边缘贴近各燃烧器出口，尤其对于设计中取了较小假想切圆直径的锅炉，气流偏转较为不易，增大辅助风率（二、一次风动量比）的作用可能更为明显；而对于挥发分大的易燃煤，防止结焦和提高燃烧经济性是主要的，燃烧高速时要注意不可使輣风过大。二、一次风动量比的

36、适宜还与炉膛切圆的设计特征有关。对于同轴同向单切圆，一次风动量一出喷口就因燃烧膨胀而迅速衰减，但辅助风动量则衰减较慢，因此在各角总风量一定的情况下，增加辅助风的比例往往加速 次风的偏斜，从而使实际切圆直径变大；但对采用了三切圆或者一、二次风反切燃烧的锅炉，设计意图是为了避免结焦，希望形成风挡粉的空气动力结构，在这种情况下，适当提高大切圆的辅助风量可能反而有助于减轻一次风的偏斜和煤粉离析。辅助风必须保持足够的动量，使之能在一次风粉着火之后穿透到一次风内部去。否则，由于补氧不及时，将会影响到燃烧的继续发展。一部分燃料的燃烧将延伸到炉温已较低的主燃烧区上方进行，燃烧损失变大。在炉膛/差压控制方式下，

37、增大炉膛氧量的结果，就会使辅助风量自动增大。对于直吹式制粉系统，由于一次风率受制于磨煤机一次风量，因此在总风量一定的情况下（氧量控制），二次风及辅助风的风量、风率、风速均与制粉系统的运行调节有关，在辅助风动量明显感到不足或煤种变化的情况，允许采用适当抵制风煤比的措施来提高辅助风总量。除了辅助风的总量之外，各层辅助风（包括过燃风）的调节，对燃烧也有一定的影响。过燃风和上层辅助风能压住火焰，不使其过分上飘，是控制火焰位置和煤粉燃尽的主要风源；中部辅助风是则为煤粉旺盛燃烧提供主要的空气量；下部辅助风可防止煤粉离析，托住火焰不致上冲冷灰斗而增大q4损失。辅助风在燃烧器各层之间的分配方式与煤种、燃烧器类

38、型、炉型以及运行条件（如热风温度、制粉系统送粉方式）等有关，很难一概而论。但大致可有如下四种：上、中、下均匀分配（均匀型，上大下小（倒宝塔型），中间小、两头大（缩腰型）和上小下大（正宝塔型）。一般来说，倒宝塔型配风对于较差煤种的稳定着火较为有利。从燃烧器整体看，这种方式相当于射出燃烧器喷口的所有煤粉一次风气流，先与较少的二次风气流（由下面上来）混合，再与较多的二次风气流（中部）混合，最后再与上面的大量二次风相混，这样使空气沿火焰行程逐步加入，实际上体现了分级送风的原理，所以对燃用贫煤、无烟煤等较差煤质时是较适宜的。3.4.3 燃料风的调整 周界风的调整燃料风是在一次风口内或一次风

39、口周围补入的纯空气。后者称为周界风，前者有夹心风、十字风等几种。目前国内300MW和600MW切圆燃烧锅炉燃烧器普遍设置周界风。在一次风喷口的周围采用周界风（二次风的一部分）可以扩大燃烧器对煤种的适用范围。在燃用较好的烟煤时，可起到推迟着火、悬托煤粉、遏制煤粉颗粒离析，以及迅速补充燃烧所需氧气的作用。因此，对挥发分较高的易燃煤来说，其周界风量挡板可以开大些。但周界风有阻碍高温烟气与出口气流掺混、降低煤粉浓度的一面，当燃用低挥发分或难着火煤时，会影响燃烧的稳定性。故当使用贫煤或无烟煤时，应适当关小甚至全关周界风的挡板，以减少周界风量和一次风的刚性，扩大切圆直径，使着火提前，适应煤种着火的要求。3

40、.4.3.2 夹心风的调整为了避免周界风阻碍一次风直接卷吸高温烟气的不利影响，出现了夹心风型燃烧器。夹心风为纯空气，它的风量不大但风速很高（一般大于50M /S）。其作用不仅可从已着火的煤粉气流中心及时补氧，而且可加强一次风的刚性，减小偏转。193.4.4 过燃风的调整国外电站锅炉设计过燃风的分段进行。在过燃风未混和前，燃料在空气燃料比小于1的情况下强烈燃烧，由于缺氧及燃烧温度相对低，抵制了火焰中心NOx的产率；当燃烧过程移至过燃风区时，虽然氧浓度有所增加，但火焰温度却因大量辐射放热而进一步降低，使这一阶段的NOx生成量也不太大。这样，由于避免了高的温度与高的氧浓度这两个条件的同时出现，因而实

41、现了对NOx生成量的控制。但根据国内对部分300MW和600MW机组锅炉所做的过燃风专项试验，发现CE型炉的过燃风挡板开度NOx的排放并无明显影响。出现这种现象的原因主要是大风箱的结构限制了过燃风离开主风口的距离和过燃风风速。适当增加过燃风量还可使燃烧过程推迟，火焰中心位置提高，有利于保持额定汽温。反之，则可使汽温下降。因此，过燃风量的调节必要时也可作为调节过热汽温、再热汽温的一种辅助手段。但火焰中心位置提高后，应注意它对炉膛出口飞灰可燃物的影响（通常会使飞灰可燃物升高）。总之，通过对主燃烧区的过量空气系数的调节，过燃风量可以实现对燃烧器在区域的温度分布的控制，从而有助于解决有关燃烧的某些问题

42、。3.4.5 三次风的调节国内燃用无烟煤的锅炉几乎全部设计为中储式热风送粉系统，在燃烧器上相应开有三次风喷口。三次风相对于炉内的高温烟气来说是一股冷气流，它对无烟煤的燃烧影响较大。三次风风量一般在20左右。若三次风风量过大，会使燃烧区域温度下降，燃烧延迟，飞灰可燃物含量增加，影响锅炉的经济性；由于火焰中心提高，还会使过热蒸汽超温，影响锅炉的安全性。三次风风量过小，制粉系统出力降低，煤粉水分增加。此外，三次风风量的大小还会影响到摆式燃烧顺的调温效果。三次风停用与投用相比较，由于三次风动量对燃烧中心位置的抑制作用，使燃烧器喷口摆相同角度时的调温幅度要大得多。10第4章 300MW机组一、二次风控制

43、系统设计燃烧控制系统的基本任务是及时响应单元机组主控系统发来的锅炉指令（BD），去改变进入锅炉的燃料量和送风量，同时为了保证炉膛负压，及时改变锅炉的引风量，以保证机组的能量供需平衡。具体地说，在以汽轮机跟随（TF）控制方式下，由它保证机组的实发功率等于负荷要求指令（LD）；在以锅炉跟随（BF）控制方式下，由它保证主汽压力（PT）等于汽压给定值（SP）。燃烧系统除了及时响应锅炉指令（BD）的要求外，同时借助引风量控制，保证适当的风煤比，以利充分燃烧，能够保证炉膛的压力，防止炉膛的爆燃。机组主控系统发出的锅炉指令（BD）同时作用到燃料控制系统和送风控制系统（通过给煤机指令和送风机指令），这样就满足

44、了燃料量和送风量的静态配比（即风煤比）。送风控制系统除了以送风量（FD）作为送风调节器主要信号外，还接受来自锅炉指令（BD）经氧量校正信号后的动态前馈风量指令，以加强对风量的调节。4.1 送风控制系统送风控制系统用来满足炉膛的风量要求，以维持燃烧稳定及保证炉膛安全。送风系统由一次风、二次风组成，其中二次风主要用来帮助燃料在炉膛内燃烧，又分为辅助风、燃料风及燃尽风；一次风主要用来将煤粉从磨煤机输送到燃烧器。送风控制系统是根据送风机与氧量修正配合保持合适的空燃比（空气量与燃料量之比）。最终通过调节两台送风机动叶角度来控制风量。4.1.1 总风量的测量进入锅炉的总风量通常为送粉需要的一次风量和二次助

45、燃风量之和。由于测风装置测得的是空气的体积流量，因此它不能反映环境温度变化时由于空气密度的变化而引起的空气质量流量的变化。尽管体积流量不变化，但由于空气的密度是随环境温度而变化的，因此，空气的质量流量将随环境温度而变化。对空气的质量流量G经温度修正即可避免测量的误差。一次风量和二次风量除采用冗余变速器进行测量外，还要进行温度修正处理，其结果经过开方得到A、B侧一次风量及二次风量，它们的和即是总风量。总风量由测量回路输出，送入风量调节器。当总风量与由氧量回路送出的空气量相比出现偏差时，PI调节器输出增大或减小，使均衡分配模块GAIN CHANGE & BALANCER同步地改变两台送风机

46、导叶角度，改变风量的大小，直至总风量与风量指令平衡。空气流量指令还直接从前馈通道加入，去控制两台送风机的动叶开度，从而加速负荷变化时对风量需求的动态响应效果。每台风机控制回路中还加入了一个小值选择模块作为风机出口流量的最小限制，其作用是防止风机喘振。风机接近喘振区时，出口流量减小，出口压力下降。这时，小值选择模块发出信号分别去控制相应风机的导叶角度，防止风量进一步减小而进入喘振区。4.1.2 送风机控制逻辑（1）下列条件之一成立时，送风机A（或B）导叶控制切至手动方式。送风机A（或B）跳闸。送风机A（或B）导叶节距位置偏差超限。炉膛压力控制回路切至手动。锅炉主控手动。MFT动作。风量测量值、给

47、定值或偏差超限。自SCS打开或关闭送风机动叶信号。（2）超驰开。两台引风机跳闸5min后应迅速全开送风机动叶和出口风门。（3）闭减。炉膛压力低或空气流量与燃料流量的偏差（AFFF）超过下限则发出LW逻辑至M/A站闭锁，送风机动叶朝关小的方向变化。来自SCS的关动叶指令则超驰减PLW信号，加至送风机动叶控制回路，迅速全关送风机动叶和出口风门。4.2 一次风控制系统 4.2.1 一次风控制系统的构成一次风是用来在制粉系统中输送煤粉到炉膛燃烧的。一次风由一次风机出来分成两路。一路通过空气预热器加热为一次热风，另一路不经过空气预热器为一次冷风，两路风分别经过调节挡板后混合至适当温度，进入磨煤机。进入磨

48、煤机的一次风量必须保持在给定值，即要保持在任何负荷下均应有一定的一次风速（或一次风压）。风量大小直接影响磨煤机的出力、煤粉细度和炉内着火燃烧，因此锅炉燃烧系统除应设置送风调节系统外，还配备一次风调节系统。该系统分为左、右两侧，且相互之间有联络管道相连，联络管道即可以平衡两侧的风压又可以满足单侧运行交叉连通的需要。为便于设备启停操作和检修，在一次风机出口、空预器一次风侧进出口装设了气动隔离挡板。（见附录-图1，一次风控制）一次风的控制系统是一个单回路多输出系统。当测得的两个一次风母管压力经过二选一模块后，偏离对应负荷下的给定值（四台给煤机的速度指令经大值选则器再与锅炉输出指令经大选，再与最小的压

49、力手操给定值进行大选，作为负荷给定值）时，PI调节器输出控制信号通过均衡分配模块GAIN CHANGER&BALANCER后，同步地控制A、B两台一次风机的入口挡板。如图4-1。图4-1 一次风PID控制一级压力为汽轮机第一级后汽压，它代表了进入汽轮机的蒸汽流量的热量即炉膛送出蒸汽流量的发热量。一级压力经过函数模块f1(x)后代表负荷指令，来自协调控制系统，与运行操作人员调整的偏置值叠加形成给定值SP，通过前馈通道加入，控制一次风机入口档板的开度。若一次风压与给定值偏差过大，则调节器通过高低限报警模块发出报警。回路中的两个加法器接受均衡模块输出及偏差信号BIAS。BIAS针对两台送风机

50、特性曲线上存在的差异，（在控制信号相同、调节机构开度一样时，风机出力不同）对控制指令通过加入偏置信号BIAS进行校正，同时也改变两台风机的负荷分配。偏置的大小可由运行人员通过B风机入口挡板控制M/A站调整。风机入口档板的开度通过位置反馈ZT进行监视，如果开度超限，通过高低限报警送到位置偏差。如图4-2。图4-2 一次风机A入口挡板控制4.2.2 一次风控制逻辑A、B两台一次风机独立设置有各自的M/A站，运行人员可以通过M/A站对一次风机入口档板的开度范围进行设定，此系统上下限分别为100、0。运行人员还可以分别对两台风机的入口挡板进行自动或手动切换控制。控制逻辑如下：有下列任意情况之一时，控制

51、系统切手动。（1）一次风机测量信号故障，给定值或偏差超限，过程设定值偏差。（PV、SP DEVIATION）（2）一次风机入口挡板位置偏差大。（PAF A/BPOSITION DEVIATION）（3）一次风机跳闸。（PAF A/B TRIP）（4）迫升/迫降（PAF A/B RB）（来自SCS命令）。4.2.3 组态图分析由于控制过程与SAMA图所表示的控制过程相同，所以这里只对控制站（MFC）进行手自动切换时的控制过程进行分析。正常情况下系统处于自动运行状态，PID调节器的输出送到控制站作为自动信号控制输出，从而控制一次风机A入口挡板。当满足系统切手动的逻辑条件时，系统通过控制站的S18位

52、切到手动控制状态，自动方式标志位（N+2）输出一个0送到PID的IF位（S4），使PID的S3位接受控制站的控制输出位（N）的输出作为PID的输出量，取代一级压力和一次风压的偏差输入（S1和S2位）。即PID跟踪控制站的输出。为保证系统切回自动控制方式时是无扰切换。系统手动控制时，PID跟踪控制站的输出，当满足自动条件时，控制站的自动方式标志位（N+2）输出一个1送到PID的IF位（S4），使PID的接受S1和S2位的偏差输入进行自动调节。由于切换时PID的输出是跟踪控制站的输出，所以在切换的过程中是无扰的。如图4-3。一次风机B的控制与一次风机A基本相同。图4-3 PID与控制站的连接4.3

53、 二次风控制系统二次风主要起扰动混合和煤粉着火后的氧气补充作用。锅炉二次风除由风量控制外，从炉前风箱进入炉膛还要通过风箱控制挡板。各层风室（八层）均设有风室挡板，每个风室挡板配有一个气动执行器F/C控制挡板开度。风室挡板开度控制为层控制，即同一层的四个执行器同步动作。此系统的作用是合理分配燃烧器各层喷嘴之间的配风，而不是调节总风量。根据各部分风所起的作用，二次风又分为辅助风、燃料风和燃尽风。它们分别采用不同的控制方式进行控制。4.3.1 辅助风挡板控制系统辅助风是二次风的主要部分，其作用是保持风箱（WOX）与炉膛之间的差压。正常运行时，辅助风挡板的开度受控于设定值SP。每台炉共8层辅助风挡板参

54、与调节。其中AA、CC、DD、EX层二次风挡板由风箱-炉膛差压经调解器控制，蒸汽流量控制顶二次风挡板，AB、BC、DE层二次风挡板与油枪配合使用，带油枪的二次风喷嘴分别布置在两个一次风喷嘴的中间，油投运时由燃油压力经函数模块后控制，油量增加，辅助风挡板开度增加，当油枪停运时，该层辅助风挡板控制方式采用风箱-炉膛间差压控制。风箱/炉膛（W/F）差压值是随负荷的不同而变化，因此，采用蒸汽流量间接代表负荷信号。函数模块f1(x)的输出与运行操作人员调整的偏置值叠加形成辅助风给定值SP。SP随负荷变化而变化。当负荷低于30%MCR时，SP=375Pa为常数值；负荷75%MCR时，SP=103Pa为常数

55、值；当35%MCR负荷75%MCR时，随负荷的增大而增加并呈线性变化。如此设计的目的是为了保证变负荷时有足够的空气量，用较高的风箱/炉膛差压来维持较高的辅助风速，以便更好地形成切圆燃烧，同时也避免炉内结焦。在低负荷时，炉内热程度降低，这时应使风箱/炉膛的差压降低，以降低风速保证炉内正常燃烧。控制过程如图4-4。图4-4 二次风PID控制在启动和停机期间，辅助风挡板根据来自BMS的指令被锁定在打开、关闭或点火位置。辅助风控制逻辑如下：下列任一条件出现时，二次风挡板切至手动（MRE）状态。（1）W/F差压高；（2）W/F差压低；（3）MFT动作；当来自BMS关某一层辅助风挡板逻辑成立时，对应层辅助

56、风挡板指令置0迅速关闭（PLW）。BMS投油指令成立时，则AB、CD、EF层辅助风挡板为油压控制模式。接收BMS开某层辅助风挡板时，则挡板指令要100%全开对应层的辅助风挡板（PRA）。174.3.2 燃料风及燃尽风控制系统燃尽风又称顶二次风。它是从燃烧器的最上层的一个二次风喷嘴引入炉膛的，其作用是降低炉内火焰中心温度，在炉膛内形成分段燃烧，减少烟气中NO的生成量，同时也为煤粉颗粒的后期燃烧提供适量的空气。在燃料器的A、B、C、D、E上有五层一次风喷嘴。在一次风喷嘴的四周布置燃料风（又称周界风）喷嘴。燃料风比辅助风能更早地参与燃烧，其作用是供给一次风煤粉气流以适当的空气来补充因煤粉高度集中在燃

57、烧初期可能出现的氧量不足，以利于煤粉气流着火和燃烧的扩展，同时它还可以防止一次风偏斜和煤粉离板，避免气流冲刷炉墙形成还原性气体而结焦。高速的周界风还可以增强卷吸高温烟气的能力，有利于煤粉气流着火，另外对一次风喷嘴还起到冷却的作用。燃料风如果使用不当，把一次风射流同高温烟气隔离，则对炉内燃烧不利。燃料风风量的大小受控于各层给粉指令，一般地与给粉量成正比，即根据各层燃料量来调节挡板开度。如图4-5。图4-5 投油控制燃尽风风量随负荷变化而变化。控制系统为比例调节系统，其作用是控制F、G燃尽风挡板不变。燃尽风挡板开度随负荷变化的特性通常如下：（1）负荷60%MCR时，燃尽风挡板处于全关状态；（2）60%MCR负荷80%MCR时，燃尽风挡板逐渐打开；（3）锅炉负荷80%MCR以后，燃尽风挡板处于全开状态。4.3.3 燃料风、燃尽风挡板逻辑控制（1）超驰减：当自BMS来关闭各层燃料风挡板指令时，相应的各层挡板指令置0（PLW），超驰关闭A、B、C、D、E层挡板。（2）超驰增：当自BMS来打开所有燃料风挡板指令时，相应的各层挡板指令置100%（PRA），超驰打开A、B、C、D、E层燃料风挡板及所有辅助风挡板，并打开燃尽风挡