第二章 锅炉控制1

1、第二章第二章 锅炉控制系统锅炉控制系统 21 汽包锅炉过热汽温系统汽包锅炉过热汽温系统一、过热汽温控制任务一、过热汽温控制任务 以以600MW机组国产汽包锅炉为例，其过热汽温额定值为机组国产汽包锅炉为例，其过热汽温额定值为541（主汽压力为（主汽压力为17.3Mpa），在负荷为额定值的），在负荷为额定值的60-100%范围变化时，过范围变化时，过热汽温不超过额定值的热汽温不超过额定值的-10+5，长期偏差不允许超过，长期偏差不允许超过5。为了防。为了防止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作部件产生较大热应力，还止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作部件产生较大热应力，还对温度变化的速率进行

2、限制，一般限制在对温度变化的速率进行限制，一般限制在3/min内。内。 二、过热汽温对象特性二、过热汽温对象特性 过热汽温系统是一个多输入单输出对象。过热汽温系统是一个多输入单输出对象。 归结起来，影响过热汽温主要扰动有三种：归结起来，影响过热汽温主要扰动有三种：（1）蒸汽流量（负荷）扰动；）蒸汽流量（负荷）扰动；（2）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、燃料）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、燃料量变化、燃料种类或成分变化、风量变化等等这量变化、燃料种类或成分变化、风量变化等等这些变化最终均反映在烟气热量的变化；些变化最终均反映在烟气热量的变化；（3）减温水流量扰动。）减温水流量扰动。 +GD

3、(s)GQ(s)GW(s)DQW蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性 (1) 静态特性静态特性 (2) 动态特性动态特性 以对流式过热器为例 tt00DTDDTD( )( )( )1DsDTDDKT sGseD sT S2烟气热量扰动下汽温特性烟气热量扰动下汽温特性 tt00QyTQyQTQ( )( )( )1QsQTQQKT sGseQ sT S3减温水量扰动下的过热汽温特性减温水量扰动下的过热汽温特性 Dtt00WjTWjTC( )( )( )1jsTWjcT sKGseW sT s( )( )( )(1)jTWnjT sKGsW sTs过热汽温串级控制系统过热

4、汽温串级控制系统 T2T1tt00WjTWj图图10107 减温水对汽温减温水对汽温T1和汽温和汽温T2的影响的影响WjT1T2G1(s)G2(s)G(s)图图10108 8 过热汽温控制对象方框图过热汽温控制对象方框图三三 过热汽温控制方案过热汽温控制方案 减温器减温器T1T3T2T2T1PI1PI2KZ蒸汽蒸汽过热器过热器过热器过热器减温水减温水调节阀调节阀图图109串级过热汽温控制系统串级过热汽温控制系统+U1WjT2T1Gc1(s)Gc2(s)KZ KuG2(s)G1(s)T1T2WjU1图图10-10 10-10 过热汽温串级控制系统原理框图过热汽温串级控制系统原理框图四、过热汽温分

5、段控制系统四、过热汽温分段控制系统 （1）过热汽温分段控制系统）过热汽温分段控制系统 一级减温器一级减温器T3T4T4T3PI3PI4KZ段过热器段过热器段过热器段过热器减温水减温水Wj1T1T2T2T1PI1PI2KZ段过热器段过热器二级减温器二级减温器减温水减温水Wj2图图10-110-12 过热汽温分段控制系统过热汽温分段控制系统（2）按温差控制的分段控制系统）按温差控制的分段控制系统 蒸汽流量蒸汽流量D一级减温器一级减温器T3T4T4T3PI3PI4KZ段过热器段过热器段过热器段过热器一 级 减一 级 减温温水 调 节水 调 节阀阀T1T2T2T1PI1PI2KZ段过热器段过热器二级减

6、温器二级减温器二 级 减二 级 减温温水 调 节水 调 节阀阀Df2(x)f1(x)图图10-110-13 按温差控制的过热汽温分段控制系统按温差控制的过热汽温分段控制系统五、过热汽温控制系统实例五、过热汽温控制系统实例 A、B减温水调节阀；A、B 减温水截止阀一级减温器一级减温器二级减温器二级减温器分割屏过热器分割屏过热器末级过热器末级过热器至汽机至汽机后屏过热器后屏过热器T2A T1初级过热器初级过热器蒸汽蒸汽MM一级减温水一级减温水AB BA MM二级减温水二级减温水AB BT3T4T5图图10-110-15 过热蒸汽流程图过热蒸汽流程图二、过热汽温控制系统方案二、过热汽温控制系统方案

7、NOf(x)PID1NAKK主蒸汽流量主蒸汽流量（1）分隔屏过热器出口汽温分隔屏过热器出口汽温(2)PID2一级减温器出口汽温一级减温器出口汽温总风量总风量TA手动切换手动切换f(x)一级减温水调节阀一级减温水调节阀燃烧器摆角燃烧器摆角f(t)f(t)(3)(4)(1)(2)K图图1016 一级减温控制系统简图一级减温控制系统简图 控制系统切手动的一般原则是：控制系统切手动的一般原则是：（1）测量信号出现问题；）测量信号出现问题；（2）控制偏差大；）控制偏差大；（3）调节机构出现问题；）调节机构出现问题；（4）设备的一些特殊要求。）设备的一些特殊要求。 因此，一级减温控制系统切手动的条件是：(

8、1) 导前汽温T5信号故障(2) 汽温T4信号故障(3) 蒸汽流量信号故障(4) 温度设定值与实际值偏差大(5) 调节阀控制指令与反馈偏差大(6) 主燃料跳闸（MFT）(7) 汽机跳闸(8) 锅炉负荷低于20 当出现上述条件之一时，切换器T切向NO，强制手动控制。 NO二级减温器出口汽温二级减温器出口汽温二级减温水调节阀二级减温水调节阀PID1AKK末级过热器出口汽温末级过热器出口汽温(1)PID2总风量总风量TA手动切换手动切换f(x)燃烧器摆角燃烧器摆角f(t)f(t)主蒸汽流量主蒸汽流量(2)(3)f(x)(1)(2)图图10-110-17 7 二级减温控制系统二级减温控制系统简图简图

9、2-2 再热汽温一般控制方案再热汽温一般控制方案 一、再热蒸汽温度控制任务一、再热蒸汽温度控制任务 保持再热器出口汽温为给定值二、再热汽温的影响因素二、再热汽温的影响因素 （1）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽）机组负荷的变化（蒸汽流量变化）对再热汽温有很大的影响；温有很大的影响； （2）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要）烟气热量变化也是影响再热蒸汽温度的重要因素。因素。 由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质由于再热器是纯对流布置，再热器入口工质状况取决于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽状况取决于汽轮机高压缸排汽工况，因而再热汽温的变化幅度较过热汽温大的多。温的变化幅度较过热汽温

10、大的多。三、再热汽温度调节手段三、再热汽温度调节手段 以改变烟气流量作为主要调节手段以改变烟气流量作为主要调节手段（1）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道通过再热器的烟气分流量；通过再热器的烟气分流量；（2）改变再循环烟气流量；）改变再循环烟气流量；（3）改变燃烧器的倾斜角度；）改变燃烧器的倾斜角度；（4）采用多层布置圆型燃烧器等调节方法。）采用多层布置圆型燃烧器等调节方法。 再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水减温，但它是一种辅助调节手段。减温，但它是一种辅助调节手段。 四、再热汽温控制方案四、再热汽温控制方案 1. 采用烟

11、气挡板调节手段的再热汽温控制系统采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统 燃烧器燃烧器过热挡板过热挡板省煤器省煤器省煤器省煤器低温低温过热器过热器低温低温再热器再热器屏屏式式过过热热器器高高温温过过热热器器高高温温再再热热器器再热挡板再热挡板至空气预热器至空气预热器图图1018烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图f3(x)A图图1019 采用烟气挡板控制再热汽温控制方案采用烟气挡板控制再热汽温控制方案主蒸汽流量主蒸汽流量D再热汽温再热汽温AK过热挡板过热挡板f1(x)f2(x)KZKZ再热挡板再热挡板KZ喷水阀喷水阀PID1PID2 以300MW机组数喷水量每减少

12、1%，火电厂的热经济提高0.2%-0.3%。 对现场300MW机组的数据分析，机组只采用喷水减温会导致煤耗率比设计工况增加0.46-0.6%，再热气温每减少10t/h，在VWO工况下机组的煤耗率减少0.551g/KW*h。由此可见减少喷水量对于电厂经济效益的提高有着重要作用。 低温再热器高温再热器再热减温水烟气挡板副调减温器后再热汽温主调再热汽温2. 采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统 送风量送风量减温器后再热汽温减温器后再热汽温再热汽温再热汽温主蒸汽流量主蒸汽流量A1f(x)4A23再热喷水调节阀再热喷水调节阀摆动燃烧器摆动燃烧器图图1024 摆

13、动燃烧器的再热汽温控制原理摆动燃烧器的再热汽温控制原理PID2PID1PID3再热汽温控制系统实例再热汽温控制系统实例 1燃烧器摆角控制系统 蒸汽流量蒸汽流量A/nf(x)A侧再热汽温侧再热汽温KD角角图图1025 燃烧器摆角控制系统燃烧器摆角控制系统TA手动切换手动切换B侧再热汽温侧再热汽温A角角B角角C角角f(x)NOPID1AK(1)PID2减温器出口汽温减温器出口汽温总风量总风量TA手动切换手动切换f(x)减温水调节阀减温水调节阀f(t)蒸汽流量蒸汽流量(2)(3)I1NO(1)/nA侧再热汽温侧再热汽温A侧再热汽温侧再热汽温2强制关强制关0(1)(2)图图1026 再热汽温喷水减温控

14、制系统再热汽温喷水减温控制系统TAK2-3 锅炉燃烧过程控制系统锅炉燃烧过程控制系统 2 31概述概述一、单元机组的基本控制方式一、单元机组的基本控制方式(1)锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式(2)汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式(3)机炉协调控制方式机炉协调控制方式 1锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式 燃烧率燃烧率BP0图图1 锅炉跟随控制方式锅炉跟随控制方式汽轮汽轮机机TBDpTp0TDPE汽轮机汽轮机主控器主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉锅炉锅炉主控器主控器 调节阀调节阀发电机发电机2汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式 -T燃烧率燃烧率B汽轮机汽轮机TDp

15、T+p0BDPEP0锅炉锅炉主控器主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉汽轮机汽轮机主控器主控器 调节阀调节阀发电机发电机图图2 汽机跟随控制方式汽机跟随控制方式3机炉协调控制方式机炉协调控制方式 图图3 机炉协调控控制方式机炉协调控控制方式p0T燃烧率燃烧率BTDpTBDPEP0锅炉主控器锅炉主控器汽轮机控制汽轮机控制系统系统锅炉控制锅炉控制系统系统锅炉锅炉汽轮机主控器汽轮机主控器汽轮机汽轮机 调节阀调节阀发电机发电机二、燃烧过程控制任务二、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；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

16、式有关。保证燃烧过程经济性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：根据控制任务，主要调节以下三个物理量：1燃料量调节燃料量调节 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。能相适应。2送风量调节送风量调节 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

17、。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。要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。 四、燃烧过程控制特点四、燃烧过程控制特点 燃料量燃料量M送风量送风量VPS炉膛负压炉膛负压过剩空气系数过剩空气系数被调量被调量调节量调节量引风量引风量VSpT汽压或功率汽压或功率图图4 燃烧对象燃烧对象2-3-22-3-2 被控对象动态特性被控对象动态特性 一、汽压被控对象数学模型与动态分析一、汽压被控对象数学模型与动态分析1. 汽

18、压被控对象数学模型汽压被控对象数学模型 DTpb Qr123Dh”pTp0图5 蒸汽产生过程p0图6 蒸汽产生过程方框图TDTpTMV炉膛蒸发区过热器汽轮机B环节环节1： 1rarMQMQK MrQarQ1：炉内一次工质吸热量，M：燃料量：燃料收到基的低位发热量，：锅炉热效率， ：一次工质吸热量占锅炉总吸热量份额， 1( )( )( )MsrMQ sG sK eM sMQr图7 环节1方框图MsMK e环节环节2：工质吸热蒸发（和过热）的过程工质吸热蒸发（和过热）的过程 总吸热量：（总吸热量：（1 1）过热蒸汽带；（）过热蒸汽带；（2 2）锅炉内饱）锅炉内饱和水的焓增，即锅炉蓄热的增量。和水的

19、焓增，即锅炉蓄热的增量。 故动态热平衡：故动态热平衡： bbsrdhWDdthhdtQ)(bshhh,分别为过热蒸汽、给水及饱和焓值 D：蒸汽流量， Wb：锅炉蓄水量 hb是饱和蒸汽压力（汽包压力）是饱和蒸汽压力（汽包压力）Pb的函数，即的函数，即 )(bbPfh 000)(dPdPPdfdhbbbbbsrdPdPPdfWDdthhdtQ)()(srQhhQDsbbbbhhdPPdfWC1)( Cb为锅炉的蓄热系数，代表锅炉蓄热能为锅炉的蓄热系数，代表锅炉蓄热能力，即汽包压力每上升（下降）一个力，即汽包压力每上升（下降）一个MPa,锅炉内工质所吸收（或释放）的热锅炉内工质所吸收（或释放）的热量

20、。量。DQ的蒸汽流量单位表示炉膛内的发的蒸汽流量单位表示炉膛内的发热量，故称为热量信号。热量，故称为热量信号。 dtdPCDDbbQ( )( )( )QbbDsD sC sP s2( )1( )( )( )bQbP sG sDsD sC sDQ Pb-DSCb1环节环节3：（：（1）仅考虑过热器的流通特性（其吸热）仅考虑过热器的流通特性（其吸热量已在环节量已在环节2中考虑）其疏通阻力为中考虑）其疏通阻力为Kgr,2grK DbTppPt：主汽压力主汽压力 gr()2KbTd ppDdDDKRgrgr2过热器动态阻力系数过热器动态阻力系数 3( )1( )( )( )bTgrD sG sp sp

21、sR+pT-DpbgrR1（2）主蒸汽管道）主蒸汽管道 pT主汽压反映锅炉蒸发量与汽机耗汽主汽压反映锅炉蒸发量与汽机耗汽量之间的物质平衡关系。管道是一个容量之间的物质平衡关系。管道是一个容量很小的容器，所以可将其看作是具有量很小的容器，所以可将其看作是具有积分特性：积分特性： 3( )1( )( )( )TTMpsG sD sDsC sDTDpT-+SCM1环节4：汽轮机作为负荷设备，其耗汽特性与其机组控制方式有关（1）当汽轮机控制系统未投入功率、频率调节，即为开环时，01( )( )( )( )TTTTTDspsp sK usR1( )( )( )TTTTTDspsK usR+uTDtpTK

22、TTR1RT：汽机流通阻力系数：汽机流通阻力系数 KT：汽机调节阀斜率：汽机调节阀斜率UT：汽机调节阀开度：汽机调节阀开度 由由P0很小很小 (2)当汽轮机控制系统投入功率、频率调节当汽轮机控制系统投入功率、频率调节时，即为功频控制时时，即为功频控制时。 ( )( )TPTDsK P sKP汽机耗汽系数汽机耗汽系数 DTPTKP 为了便于求出汽压被控对象的传递函数，以热量信号为了便于求出汽压被控对象的传递函数，以热量信号DQ代替炉膛发热量代替炉膛发热量Qr作为环节作为环节1的输出。的输出。 rQsQDhh1( )( )( )MMQssMMsDsKG seK eM shh+_D _+pb_pT+

23、 DQMKme-msmsSCb1grR1SCM1TR1TKTu图13 汽轮机控制系统为开环时的汽压被控对象方框图 返回1返回2_PTDT+_D _+pbpT+ QQMKme-msmsSCb1grR1SCM1PK图14 汽轮机控制系统为功频控制时的汽压被控对象方框图 返回2返回12. 燃料量扰动下汽压被控对象的动态特性燃料量扰动下汽压被控对象的动态特性 （1）汽轮机控制系统为开汽轮机控制系统为开环时，环时， 1111( )( )1111( )1MsMbMgrMTbbbgrMTgrMbgrMTK eC sC sRC sRp sG sM sC sRC sRR C sC sR C sR21MsgrTM

24、TgrMgrTbMTMgrbTbR R C sRRK eR R C C sR C sR C sR C s111( )( )11111( )1MsMbgrMTTbgrMTgrMbgrMK eC sRC spsGsM sC sRC sRR sCC sRC sR21MsTMgrTbMTMgrbTbR K eR R C C sR C sR C sR C s由于管道容量系数很小，则 0MC( )( )( )()1MgrTsbbMgrTbRRp sG sK eM sRR C s1MsbAeT s( )( )( )()1MgrTsTTTMgrTgrTbRRpsRGsK eM sRRRR C s1MsbAKe

25、T s()bbgrTTC RR()MgrTAKRR/()TgrTKRRRgrTRR、由于时间常数由于时间常数Tb 、静态放大系数、静态放大系数A和和 K均与均与有关，而有关，而与蒸汽负荷有关与蒸汽负荷有关,因此因此,Tb、A和和 K均由随负荷变化而变化的特性，这对燃烧控制系均由随负荷变化而变化的特性，这对燃烧控制系统整定是不利的。统整定是不利的。 grTRR、MpbTbMMt0ptpb pTt0DTDTt0pTpbTb图15 T不变时燃料量扰动下的汽压特性dddddd（2）汽轮机控制系统为功频控制时汽轮机控制系统为功频控制时， 11(1)( )111MbMgrsbMbgrMgrC sC R s

26、G sK eC R sC R s1()MgrMsMgrbMMbR C sK eR C C sCCs1( )()MsTMgrbMMbGsK eR C C sCC s同理，令CM=0， ( )MSMbbKG seC s( )MSMTbKGseC s图16 DT不变时燃料量扰动下的汽压特性MMMt0pb pTt0DTt0pTpb3. 汽轮机负荷扰动下汽压被控对象动态特性汽轮机负荷扰动下汽压被控对象动态特性 （1）T扰动下汽压被控对象动态特性 汽轮机控制系统为开环时 ( )( )( )()()1bTTbTgrTbTMgrTbp sK RGssR R C sR C sRR C s()( )( )( )(

27、)()1TTgrbTTTTgrTbTMgrTbKR R C sRpsGssR R C sR C sRR C s0MC( )()1TTbgrTbK RGsRR C s()( )()1TTgrbTTgrTbKR R C sRGsRR C s 图12-17 T扰动下的汽压特性Tt0pb pTt0DTt0pTpbT（2）DT扰动下汽压被控对象动态特性 汽轮机控制系统为功频控制时， ( )1( )( )()bbTTgrMbMbp sGsDsR C C sCC s(1)( )( )( )()grbTTTTgrMbMbR C spsGsDsR C C sCC s图18 DT扰动下的汽压特性DTt0pb pT

28、t0pTpbDT0MC( )1( )( )bbTTbp sGsDsC s1( )()TTgrbGsRC s 二、烟气含氧量动态特性二、烟气含氧量动态特性 2( )(1)VVKGsTs三、炉膛负压动态特性三、炉膛负压动态特性 2 23-3-3 燃烧过程控制基本方案燃烧过程控制基本方案 一、燃烧过程控制的基本构成一、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：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。）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）控制系统能迅速发现并

29、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。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）确保燃料、送风和引风等参数协调变化。保证燃烧经济性。济性。（4）确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。）确保燃烧过程的稳定性，避免炉膛压力大范围波动。图图1221燃烧过程控制构成燃烧过程控制构成BD锅炉主控制器锅炉主控制器燃制燃制料系料系控统控统送制送制风系风系控统控统引制引制风系风系控统控统协调级协调级图图1222燃料控制系统燃料控制系统(1)popT燃料量调节机构燃料量调节机构PI1MPI2BD燃料控制系统燃料控制系统燃料量调节机构燃料

30、量调节机构图图1223燃料控制系统燃料控制系统(2)P0PEPI1MPI2BD燃料控制系统燃料控制系统二、各控制系统的控制方案二、各控制系统的控制方案 1燃料控制系统燃料控制系统 2送风控制系统送风控制系统 图图1223 送风基本控制系统送风基本控制系统送风机风量调节机构送风机风量调节机构KVPIM0MKV1MVK送风机风量调节机构送风机风量调节机构图图1224 送风控制系统送风控制系统_+_+DVMO2氧量调节器氧量调节器送风调节器送风调节器f(x)K图1225 最佳含氧量与负荷关系0负荷最佳含氧量O2图图1226 送风控制系统送风控制系统送风机风量调节机构送风机风量调节机构_+DBDVO2

31、氧量调节器氧量调节器送风调节器送风调节器f1(x)f2(x)3引风控制系统引风控制系统 图图1227 引风控制系统引风控制系统+引风机风量调节机构引风机风量调节机构pSSpSVf(x)引风调节器引风调节器三、燃烧过程控制基本方案三、燃烧过程控制基本方案 +送风机风量调节机构送风机风量调节机构引风机风量调节机构引风机风量调节机构O2V燃料量调节机构燃料量调节机构MBDpopTPI1f1(x)pSDpSS+PI2PI5+PI3f3(x)PI4图图1228 燃烧控制基本方案燃烧控制基本方案f2(x)2-3-42-3-4 燃烧控制中的几个问题燃烧控制中的几个问题 一、燃料量测量一、燃料量测量 1. 热

32、量信号热量信号 bQbdpDDCdt热量信号热量信号DQ不仅能反映出燃料量的改变；同时也反映出燃料的热值不仅能反映出燃料量的改变；同时也反映出燃料的热值变化。变化。 以增量形式表示，由于燃料量不变，令以增量形式表示，由于燃料量不变，令 0QD0bbdpDCdt对上式由对上式由t0至至t1时刻积分，整理得时刻积分，整理得 111000( )( )ttbbbbbttdpDdtCdtCp tp tdt 1001( )( )( )( )bbbbp tp tp tp t 则 1001( )( )ttbbbDdtCp tp tt0tt1t0ADtt1pb(t1)pb(t0)图1229 T扰动下D和pb响应

33、曲线 蒸汽流量蒸汽流量D是由汽轮机第一级压力是由汽轮机第一级压力p1计算计算而来的，因此，工程上常采用如下形式的而来的，因此，工程上常采用如下形式的热量信号热量信号DQ 1bQbdpDpCdt需要指出的是，如有燃料量或燃料热值变化，只有当其影需要指出的是，如有燃料量或燃料热值变化，只有当其影响到汽包压力响到汽包压力pb或蒸汽流量或蒸汽流量D(汽轮机第一级压力汽轮机第一级压力p1)后，后，才能从热量信号才能从热量信号DQ反映出来，因此严格来说，热量信号反映出来，因此严格来说，热量信号DQ在测量时间上是有滞后的。在测量时间上是有滞后的。 2. 基于给煤量修正的总燃料量（发热量）测量基于给煤量修正的

34、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值求和后就代表入炉总煤量Mc。但由于煤。但由于煤种和水分不同，煤的发热量不同，因此需种和水分不同，煤的发热量不同，因此需将总煤量将总煤量Mc信号进行修正以构建一个既能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。的燃料量（发热量）信号。 ko1给煤机给煤机A给煤量给煤量给煤机给煤机F给煤量给煤量Mc3蒸汽流量蒸汽流量汽包压力汽包压力d/dt2DQkMQ燃油量燃油量OMA图图1230 基于给煤量修正的总

35、燃料量测量基于给煤量修正的总燃料量测量f(t)f(t)oMQcMkOkM二、增益自动调整二、增益自动调整燃料调节器给煤机A磨煤机A给煤机B磨煤机B给煤机F磨煤机F总给煤量BTU修正回路总燃料量锅炉指令BD燃料量控制系统二、增益自动调整二、增益自动调整给煤机给煤指令给煤机给煤指令图图1231 增益自动调整回路增益自动调整回路增益调整回路增益调整回路51xSA SB SC SD SE SFf(x)总燃料量总燃料量M锅炉指令锅炉指令BDf(x)PID乘法器为燃料调节对象的一部分，选择合适的函数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，则可以做到不管给煤机投入的台数如何，

36、都可以保持燃料调节对象增益不变，这样就不必调整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（燃料调节器的控制参数了。增益调整与平衡器（GAIN CHANGER & BALANCER），就是完成该功能。），就是完成该功能。三、风煤交叉限制三、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

37、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。叉限制。 风量风量燃料量燃料量锅炉指令锅炉指令BD图图1232 风煤交叉限制基本方案风煤交叉限制基本方案燃料控制系统燃料控制系统送风控制系统送风控制系统f1(x)f2(x)f3(x)图图1233 风煤交叉限制方案风煤交叉限制方案风量风量燃料量燃料量氧量校正氧量校正锅炉指令锅炉指令BD送风控制系统送风控制系统f1(x)f3(x)燃料控制系统燃料控制系统30f2(x)1给煤机给煤机A给煤量给煤量给煤机给煤机F给煤量给煤量3蒸汽流量蒸汽流量汽包压力汽包压力d/dt2燃油量燃

38、油量PIf1(x)0.81.2TA21风量风量f2(x)锅炉指令锅炉指令BD2PITf3(x)A1A3A增益调整增益调整AF给煤机指令给煤机指令图图1234 煤粉锅炉的燃料控制系统的一般控制方案煤粉锅炉的燃料控制系统的一般控制方案LAG1LAG6四、风机调节四、风机调节 节流调节节流调节 节流调节就是改变风机进口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，或出口管路上的节流挡板的开度，来改变风机的工作点，从而调节来改变风机的工作点，从而调节风机的通风量。风机的通风量。（1）出口节流调节）出口节流调节 ：采用风机出：采用风机出口节流调节时，节流挡板装置在口节流调节时，节流挡板装置在风机

39、出口管路上。改变管道系统风机出口管路上。改变管道系统特性曲线，从而使风机的风量改特性曲线，从而使风机的风量改变。变。 一般已不采用这种调节方式一般已不采用这种调节方式。 风量风量V图图1235 风机出口节流调节风机出口节流调节VBVAABO出口压力出口压力p（2）进口节流调节进口节流调节： 节流挡板设置在风机的节流挡板设置在风机的进口管路上，通过改变风进口管路上，通过改变风机进口节流挡板的开度，机进口节流挡板的开度，来改变风机进口压力和性来改变风机进口压力和性能曲线，使风机工作点移能曲线，使风机工作点移动，达到调节风量目的动，达到调节风量目的。 进口节流调节要比出口进口节流调节要比出口节流调节

40、的运行经济性为节流调节的运行经济性为好，但挡板开度与风量变好，但挡板开度与风量变化不成线性关系，不宜采化不成线性关系，不宜采用自动调节，调节性能较用自动调节，调节性能较差，因此大容量风机也不差，因此大容量风机也不采用这种调节方式。采用这种调节方式。 CVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO图图1236 风机进口节流调节风机进口节流调节变角调节变角调节 （1）进口导流器调节）进口导流器调节(入口导叶调节、静叶调节入口导叶调节、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，从而改变机叶片进口气流的周向速度发生变

41、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风机的性能曲线及工作点，进而达到调节风量的目的。目的。 由于导流器的附加阻力较小、风机效率下降较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、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。运行可靠、维护方便，风机常采用这种调节方法。 30VCVCCVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO图图1237 入口导叶调节入口导叶调节30075CVBVA风量风量VAB出口压力出口压力pO20

42、0图图1238 动叶调节动叶调节（2）动叶调节（轴流式风机）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，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。用。 变速调节

43、变速调节 出口压力出口压力pVCn3CVBVA风量风量VABO图图1239 风机变速调节风机变速调节n1n24 风机防喘振风机防喘振 VA”22.5A”VCA30CVAVAAB出口压力出口压力pO200风量风量V图图1240 风机的不稳工况与预防风机的不稳工况与预防动叶开度限制值动叶开度限制值风机动叶开度指令风机动叶开度指令T动叶开度指令动叶开度指令A图图1241风机防喘振方法风机防喘振方法接近喘振区接近喘振区 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。因此运行中一旦发其它机械部件

44、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。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。 2-3-62-3-6 直吹式锅炉燃烧过程控制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。一次风送入炉膛燃烧，同时二次风送炉膛助燃。对于对于600MW及以上机组，由于锅炉容量大，如果及以上机组，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

45、，会增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，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。及以上机组均采用直吹式制粉系统。115121原煤仓；原煤仓； 2给煤机；给煤机； 3磨煤机；磨煤机；4煤粉分离器；煤粉分离器；5一次风风箱；一次风风箱；6煤粉管道；煤粉管道；7 燃烧器；燃烧器；8 锅炉；锅炉；9送风机；送风机；10一次风机；一次风机； 11空气预热器；空气预热器； 12二次风管道；二次风管道；13一次热风管道；一次热风管道；14一次冷风管道；一次冷风管道；15二次风风箱；二次风风箱；16热风挡板；热风挡板；1

46、7冷风挡冷风挡板；板；18一次风门；一次风门；19密封门；密封门；3461578910图图1253 正压冷一次风机直吹式制粉系统正压冷一次风机直吹式制粉系统12131416171918来自密封风来自密封风机机一、一、 直吹式锅炉燃烧控制特点直吹式锅炉燃烧控制特点 ptDpbM V1V2V1Mo磨煤机磨煤机炉膛炉膛蒸发蒸发部分部分过热器过热器图图121254 54 直吹式锅炉汽压生产过程示意图直吹式锅炉汽压生产过程示意图 煤粉由一次风送入炉膛，送粉能力与一次风量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有关；同时，一次风量对制粉系统的正常工作影响很大，所以

47、必须对进入磨煤机的一次风量进行响很大，所以必须对进入磨煤机的一次风量进行控制。控制。 磨煤机出口温度与煤粉干燥度有关，出口温度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生煤的自燃。因此，需对磨煤机出口温度进行控制。制。 由于一般都是通过调节磨煤机入口热风挡板开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；通过调节磨煤机入度控制磨煤机入口一次风量；通过调节磨煤机入口冷风挡

48、板控制磨煤机出口温度。为保证控制开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。力控制系统。 用于输送煤粉的一次风是属于助燃的风量，但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。通过调节二次风量来保证。 由于直吹式锅炉特性，由于直吹式锅炉特性， 燃烧过程控制的三个控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

49、演变成六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、个控制系统：燃料控制系统、 磨煤机一次风量控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）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。和炉膛压力控制系统。 二、二、 直吹式锅炉燃烧过程控制的原则性方案直吹式锅炉燃烧过程控制的原则性方案 煤粉量煤粉量t给煤量与一次风一起扰动给煤量与一次风一起扰动给煤量扰动给煤量扰动一次风扰动一次风扰动图图1255 各种扰动下的磨煤机出粉特性各种扰动下的磨煤机出粉特性1. “一

50、次风一次风燃料燃料”系统系统 给煤量给煤量M调节机构调节机构BDPI1一次风量一次风量V1调节机构调节机构V1二次风量二次风量V2调节机构调节机构VPI2PI5PI3O2O2Sf(x)PI4引风量引风量VS调节机构调节机构pspssM图图1256 “一次风一次风燃料燃料”系统系统双进双出球磨机采用方案（略有不同）双进双出球磨机采用方案（略有不同） 给煤量给煤量M调节机构调节机构BDPI1一次风量一次风量V1调节机构调节机构V1二次风量二次风量V2调节机构调节机构VPI2PI5PI3O2O2Sf(x)PI4引风量引风量VS调节机构调节机构pspss煤位煤位双进双出球磨机燃烧控制双进双出球磨机燃烧控制煤位设定煤位设定2“燃料燃料风量风量”系统系统 中速磨，相对装煤量小，因此采用改一中速磨，相对装煤量小，因此采用改一次风量暂时增加进入炉膛的煤粉量，对于次风量暂时增加进入炉膛的煤粉量，对于大型机组有较大负荷变化来说，其吹出的大型机组有较大负荷变化来说，其吹出的粉量还是不够的，因此燃烧过程控制可采粉量还是不够的，因此燃烧过程控制可采用用 “燃料燃料风量风量”系统形式。系统形式。 给煤量给煤量M调节机构调节机构BDPI1M一次风量一次风量V1调节机构调节机构V1二次风量二次风量V2调节机构调节机构VPI2PI5PI3O2O2Sf(x)PI4引风量引风量VS调节机构调节机构ps