600MW火電機(jī)組鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、摘 要目前，我國(guó)的電廠大多數(shù)是火力發(fā)電廠，煤是發(fā)電的主要燃料，鍋爐燃燒是發(fā)電的重要環(huán)節(jié)之一。我們要以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)利用有限的能源，這就要求我們尋找燃燒的最優(yōu)方案。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外鍋爐控制現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)分析的基礎(chǔ)上，研究了燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制問(wèn)題。分析了燃燒控制系統(tǒng)的熱工控制結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為更大范圍符合鍋爐燃燒的要求，提高燃燒自動(dòng)的控制系統(tǒng)的利用率，是在按照傳統(tǒng)燃燒自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的。燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性控制系統(tǒng)，從控制理論上講，它可為是多輸入/多輸出的多變量控制系統(tǒng)。它由六個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：燃料控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)、

2、二次風(fēng)量控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中，利用相應(yīng)的控制規(guī)律和控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到燃燒的最優(yōu)化。鍋爐燃燒集經(jīng)濟(jì)性、安全性于一身,并針對(duì)直吹式煤粉爐燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)出可行性方案。關(guān)鍵詞：直吹式制粉鍋爐; ; “W” 型火焰燃燒器; ; 燃燒控制東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-II-ABSTRACTAt present, most power plant in our country is thermal power, coal is the main energy resource and the combustion is an important part. We

3、 should use the limit resource by the way of economy. So we must to find an optimum scheme.Based on the analysis of the present situation and development trend of boiler control domestic and overseas and long-time study experiments, plant boiler is researched in this paper. The problem of automatic

4、control for coal-fired boiler combustion system is discussed in this thesis. The structure characteristics of burning control system are analyzed. In order to accord with the boilder burning requirements of more scope, and improve the utilization of the burning. On the basic of the traditional struc

5、ture it is designed for the optimuming of burning automation. The brum boiler burning control system is a complicated and synthetical control system. On control field ,we call it multiple input multiple output and multiple parameter control system. It is made up of six subsystem：Fuel control system,

6、 A wind mill control system, Mill outlet temperature control system, An air pressure control system, Secondary air flow control system and The furnace pressure control system. In this design, we applying some control principles and control appliances to find the most economic scheme to achieve optim

7、um combustion, then make the burn boiler burning system have both safety and economy. Take the direct-blowing boiler combustion system as a example to analyse.Keywords:Direct- blowing boiler;W-flame burner;Combustion control 目 錄-III-目 錄摘 要.IABSTRACT.II第 1 章 緒 論.11.1 鍋爐燃燒控制的發(fā)展概述.11.2 本課題研究的內(nèi)容和意義.2第 2

8、 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備.42.1 燃燒系統(tǒng)的工作過(guò)程.42.2 制粉系統(tǒng)及其設(shè)備.62.2.1 制粉系統(tǒng).62.2.2 制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備.62.3 燃燒設(shè)備.102.3.1 煤粉爐的爐膛.102.3.2 燃燒器.112.4 風(fēng)機(jī).12第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).133.1 概述.133.1.1 燃燒過(guò)程控制任務(wù).133.1.2 燃燒過(guò)程調(diào)節(jié)量.133.1.3 燃燒過(guò)程控制特點(diǎn).143.2 燃料控制系統(tǒng).153.2.1 燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng).153.2.2 燃料調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng).163.2.3 給煤機(jī)指令.173.3 磨煤機(jī)一次風(fēng)量、出口溫度控制系統(tǒng).173.3.1 磨煤機(jī)一次風(fēng)量

9、控制系統(tǒng).173.3.2 磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng).183.4 一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng).193.5 二次風(fēng)（送風(fēng)）控制系統(tǒng).233.5.1 總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng).233.5.2 煙氣含氧量調(diào)節(jié)及偏差限制系統(tǒng).243.5.3 送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng).263.6 爐膛壓力控制系統(tǒng).27結(jié) 論.31東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-IV-參考文獻(xiàn).32致 謝.34東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-0-第 1 章 緒 論1.1 鍋爐燃燒控制的發(fā)展概述鍋爐燃燒控制作為實(shí)現(xiàn)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)的有效手段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用的迅速發(fā)展，為使鍋爐燃燒控制系統(tǒng)能統(tǒng)一到機(jī)、爐、電

10、控制的高效智能一體化、信息管理與控制集成化中，以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）和智能儀表融入到分散控制系統(tǒng)（DCS）的新型控制和保護(hù)策略的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化中，國(guó)內(nèi)外許多公司在這方面都做了有益的探索。經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論作為自動(dòng)控制理論發(fā)展的三個(gè)不同階段，在鍋爐燃燒控制理論的發(fā)展上得到了體現(xiàn)。在 70 年代，其控制過(guò)程采用單回路調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，控制策略 PID 控制，鍋爐燃燒控制的研究主要集中在鍋爐的動(dòng)態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型，從線性到非線性，從單變量到多變量，從時(shí)不變到時(shí)變等，都進(jìn)行了廣泛而深入的研究1-5。 使生產(chǎn)一線一部分工人從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。增加了生產(chǎn)的平穩(wěn)性和安全性。進(jìn)入 8

11、0 年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展引起了控制技術(shù)的革命，現(xiàn)代控制策略迅速在鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中得到發(fā)展，控制策略也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是智能技術(shù)發(fā)展，有代表性的有：最優(yōu)化控制，自適應(yīng)控制，預(yù)測(cè)控制，魯棒控制6-8 等。這些優(yōu)化控制技術(shù)將模型與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)考慮，重點(diǎn)在于使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有魯棒性，而模型則不像先前那樣要求得很嚴(yán)格。為解決國(guó)內(nèi)現(xiàn)有中小型燃煤鍋爐出力不能隨著外界溫度的變化及時(shí)變化，爐膛溫度低、排煙溫度較高。風(fēng)煤比不能及時(shí)調(diào)整，爐膛換熱效率低等問(wèn)題指明了方向。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和重大進(jìn)步，生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，使得控制對(duì)象日益復(fù)雜化，而且人們對(duì)控制系統(tǒng)的性能

12、指標(biāo)諸如控制精度等要求也越來(lái)越高，自動(dòng)控制理論正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論在應(yīng)用中遇到不少難題，其主要原因是：（1）這些控制理論都是針對(duì)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究的，而與普遍帶有復(fù)雜性、不確定性、不完全性、模糊性、時(shí)變性、非線性等的實(shí)際系統(tǒng)有一定差距；（2）這些控制理論研究系統(tǒng)時(shí)必須提出一些比較苛刻的假設(shè)，而這往往與實(shí)際不符；（3）對(duì)于某些復(fù)雜的和包含不確定性的控制過(guò)程，根本無(wú)法用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，即無(wú)法解決建模問(wèn)題；（4）這些控制理論為了提高性能指標(biāo)所設(shè)計(jì)出的控制第 1 章 緒 論-1-系統(tǒng)往往很復(fù)雜，即增加設(shè)備投資，又降低系統(tǒng)的可靠性。與此同時(shí)，人工智能

13、的研究得到飛速發(fā)展，并迅速滲透到各領(lǐng)域中。自動(dòng)控制與人工智能的結(jié)合產(chǎn)生了智能控制。20 世紀(jì) 90 年代，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者將智能控制用于鍋爐系統(tǒng)的建模、仿真、診斷及控制。智能控制理論9-10主要是以數(shù)值計(jì)算、邏輯運(yùn)算、符號(hào)推理等為工具，模擬人類學(xué)習(xí)和控制的能力，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行控制研究。總而言之，以上提到的燃燒控制系統(tǒng)（包括大部分電廠采用的串級(jí)控制和新近提出的控制策略）都有其自身的優(yōu)勢(shì)，但由于鍋爐燃燒過(guò)程很復(fù)雜,都沒(méi)有對(duì)燃燒過(guò)程建立精確的數(shù)學(xué)模型。鍋爐燃燒問(wèn)題是科技工作者普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是發(fā)展較快的一個(gè)領(lǐng)域。在這方面，發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)走在最前列，特別是美國(guó)、日本等國(guó)家，他們研制

14、的各種燃燒設(shè)備一度占領(lǐng)了國(guó)際市場(chǎng)?，F(xiàn)在，發(fā)展中國(guó)家正以極快的速度發(fā)展，爭(zhēng)取在這一領(lǐng)域占有一席之地。1.2 本課題研究的內(nèi)容和意義一、本課題研究的內(nèi)容通過(guò)查閱大量中文、外文資料，了解國(guó)內(nèi)、外電廠鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的背景及發(fā)展，分析本設(shè)計(jì)課題的可行性，并撰寫開(kāi)題報(bào)告。深入學(xué)習(xí)本課題所涉及的基礎(chǔ)理論及新方法，針對(duì)燃燒控制對(duì)象的多變量耦合、遲延大、慣性大的特點(diǎn)，利用多變量解偶、前饋控制等經(jīng)典控制理論。詳細(xì)了解 600MW 單元機(jī)組鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)和風(fēng)煙系統(tǒng)的流程和主要設(shè)備情況，據(jù)此設(shè)計(jì)其燃燒系統(tǒng)的控制方案，包括燃料控制系統(tǒng)、風(fēng)量控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)控制系統(tǒng)、一次風(fēng)控制系統(tǒng)、輔助風(fēng)和燃料風(fēng)

15、控制系統(tǒng)等，繪制各控制系統(tǒng)方框圖和邏輯圖。二、本課題研究的意義我國(guó)的主要礦物燃料基本都是被燃燒掉的11，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的核心，確保燃燒過(guò)程始終處于最優(yōu)狀態(tài)可最大限度地節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，這也是研究燃燒控制系統(tǒng)的根本目的。電廠燃煤鍋爐是我國(guó)目前應(yīng)用面寬，數(shù)量多的耗用一次能源的重要設(shè)備。每年消耗原煤幾億噸。鍋爐運(yùn)行的好壞，燃燒系統(tǒng)的優(yōu)劣，對(duì)于節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等有著重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。由于燃煤工業(yè)鍋爐有不同于燃?xì)狻⑷加湾仩t的特點(diǎn)，所以，在當(dāng)前國(guó)外對(duì)燃?xì)?、燃油鍋爐有較好的控制方法時(shí)，燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)還存在著許多問(wèn)題要解決，這要求人們認(rèn)真地研究和探索。火電廠鍋爐機(jī)組越來(lái)越向大容量、

16、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展，對(duì)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的要求也隨之提高。在系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)一定時(shí)，機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-2-主要取決于鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性主要取決于鍋爐的燃燒運(yùn)行調(diào)整。在火電發(fā)電成本中，燃料費(fèi)用一般要占 70%以上，因此，提高鍋爐燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行水平對(duì)機(jī)組的節(jié)能降耗具有重要意義。第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備-3-第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備2.1 燃燒系統(tǒng)的工作過(guò)程煤粉是由原煤經(jīng)過(guò)制粉系統(tǒng)的一系列設(shè)備而成的。在圖 2-1 中，從原煤倉(cāng)落下的原煤經(jīng)給煤機(jī)送入磨煤機(jī)中，同時(shí)由空氣預(yù)

17、熱器出來(lái)的一部分熱空氣經(jīng)排粉機(jī)也送入磨煤機(jī)中，將煤加熱和干燥，同時(shí)熱空氣本身也是輸送煤粉的介質(zhì)。離開(kāi)磨煤機(jī)的煤粉和空氣混合物經(jīng)燃燒器送入爐膛中進(jìn)行燃燒。圖 2-1 煤粉鍋爐及其輔助系統(tǒng)示意圖外界冷空氣是經(jīng)送風(fēng)機(jī)升后送往空氣預(yù)熱器的。冷空氣在空氣預(yù)熱器內(nèi)被煙氣加熱后，一部分熱空氣則直接經(jīng)燃燒器送入爐膛，這部分熱空氣稱為一次風(fēng)；另一部分熱空氣則直接經(jīng)燃燒器送入爐膛，這部分熱空氣稱為二次風(fēng)。二次風(fēng)在爐膛內(nèi)與已著火的煤粉氣流混合，并參與燃燒反應(yīng)。東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-4-煤粉和空氣經(jīng)燃燒器送入爐膛后在爐膛內(nèi)進(jìn)行懸浮燃燒放出熱量。爐膛周圍布置著大量水冷壁管，爐膛上部布置著頂棚過(guò)熱器及屏

18、式過(guò)熱器等受熱面，水冷壁和頂棚過(guò)熱器等是鍋爐的輻射受熱面。高溫火焰和煙氣在爐膛內(nèi)向上流動(dòng)時(shí)，主要以輻射換熱的方式把熱量傳遞給水冷壁和過(guò)熱器管內(nèi)的水或蒸汽，煙氣自身的溫度也不斷地降低下來(lái)。煙氣離開(kāi)爐膛以后進(jìn)入水平煙道。在鍋爐本體的煙道，然后再向下進(jìn)入垂直煙道。在鍋爐本體的煙道內(nèi)布置著過(guò)熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面。煙氣在流過(guò)這些受熱面時(shí)主要以對(duì)流換熱的方式放出熱量，這些受熱面稱為對(duì)流受熱面。過(guò)熱器和再熱器布置在煙氣溫度較高的地區(qū)，稱為高溫受熱面。而省煤器和空氣預(yù)熱器布置在煙氣溫度較低的尾部煙道內(nèi)，故稱為低溫受熱面或尾部受熱面。煙氣流經(jīng)一系列對(duì)流受熱面時(shí)，不斷放出熱量而逐漸冷卻下來(lái)，離

19、開(kāi)空氣預(yù)熱器的煙氣（即鍋爐排煙）溫度已相當(dāng)?shù)?，通常?110160之間。由于煤粉鍋爐的煙氣中攜帶有大量飛灰，為了防止環(huán)境污染，鍋爐的排煙首先要經(jīng)過(guò)除塵器，使絕大部分飛灰被捕捉下來(lái)。最后，比較清潔的煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣。以上與燃料有關(guān)的煤、風(fēng)、煙系統(tǒng)稱為鍋爐的燃燒系統(tǒng)。鍋爐的“爐”即泛指燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)是由燃燒設(shè)備（爐膛、燃燒器和點(diǎn)火裝置） 、空氣預(yù)器、通風(fēng)設(shè)備（風(fēng)機(jī)）以及煙風(fēng)道組成的。鍋爐的燃燒系統(tǒng)的工作生產(chǎn)流程如圖 2-2 所示。細(xì)灰二次風(fēng)原煤（一次風(fēng)）煤粉氣流灰渣冷空氣含灰煙氣煙氣制粉設(shè)備及系統(tǒng)燃燒器水冷壁過(guò)熱器再熱器省煤器空氣預(yù)熱器除塵器引風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī)圖 2-2 鍋爐的燃燒系統(tǒng)的

20、工作流程第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備-5-2.2 制粉系統(tǒng)及其設(shè)備2.2.1 制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)是指將原煤粉，然后送入鍋爐進(jìn)行懸浮燃燒所需設(shè)備和相關(guān)連接管道的組合。它可以分為中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)和直吹式制粉系統(tǒng)。中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)將磨好的煤粉先儲(chǔ)存在煤粉倉(cāng)中，然后再根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的需要，從煤粉倉(cāng)經(jīng)給粉機(jī)送入爐膛燃燒；而直吹式制粉系統(tǒng)將原煤經(jīng)磨煤機(jī)制成煤后直接吹入爐膛進(jìn)行燃燒。本文采用直吹式制粉系統(tǒng)，對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。采用直吹式制粉系統(tǒng)的單元機(jī)組在基建投資和運(yùn)行費(fèi)用上比采用中間儲(chǔ)粉倉(cāng)式制粉系統(tǒng)的耗費(fèi)小，因此現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)組大多數(shù)都采用直吹式制粉系統(tǒng)。直吹式鍋爐的燃

21、燒控制具有如下特點(diǎn)12：（1）中間粉倉(cāng)式制粉設(shè)備的鍋爐在燃燒設(shè)備與制粉系統(tǒng)之間有明顯可分的界限，而直吹式制粉設(shè)備的鍋爐將制粉設(shè)備與鍋爐本體緊密地聯(lián)系成一個(gè)整體。因此在直吹式制粉設(shè)備的鍋爐運(yùn)行中，制粉系統(tǒng)成為燃燒過(guò)程自動(dòng)控制不可分割的組成部分。（2）在中間粉倉(cāng)式制粉設(shè)備的鍋爐中，改變?nèi)剂险{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置（給粉機(jī)轉(zhuǎn)速）就能立即改變進(jìn)入爐膛的煤粉量。因此中間粉倉(cāng)式鍋爐無(wú)論在適應(yīng)負(fù)荷變化或消除燃料自發(fā)性擾動(dòng)方面都比較及時(shí)。而在直吹式鍋爐中。改變?nèi)剂险{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置（給煤機(jī)轉(zhuǎn)速）后，還需經(jīng)過(guò)磨煤制粉的過(guò)程，才能使進(jìn)入爐膛的煤粉量發(fā)生變化，直吹式鍋爐在適應(yīng)負(fù)荷變化或消除燃料內(nèi)擾方面的反應(yīng)均較慢，從而引起汽壓較大的

22、變化。因此在鍋爐負(fù)荷不變時(shí)，控制系統(tǒng)如何及早地發(fā)現(xiàn)原煤量的擾動(dòng)就成為直吹式鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中需要特別予以考慮的問(wèn)題。（3）由于直吹式鍋爐在單獨(dú)改變給煤量時(shí)并不能快速地使煤粉量發(fā)生變化（因磨煤機(jī)有較大的遲延和慣性） ，但改變一次風(fēng)量卻能迅速改變進(jìn)入爐膛的煤粉量。因此為了提高直吹式鍋爐的負(fù)荷響應(yīng)能力，在改變給煤量的同時(shí)應(yīng)同時(shí)改變一次風(fēng)量。（4）為及早消除燃燒量的自發(fā)性擾動(dòng)，首先要及時(shí)地發(fā)現(xiàn)進(jìn)入磨煤機(jī)中的原煤量的變化，即要快速正確地測(cè)量出磨煤機(jī)中的煤量。進(jìn)入磨煤機(jī)中煤量的測(cè)量方法隨著磨煤機(jī)類的大小來(lái)間接反映磨煤機(jī)中煤量的多少。2.2.2 制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備（一）磨煤機(jī)一.磨煤機(jī)的分類東北電力大學(xué)自動(dòng)

23、化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-6-按磨煤部件的工作轉(zhuǎn)速可分為三類：（1）低速磨煤機(jī)：如筒式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為 15 至 20r/min,筒體圓周轉(zhuǎn)速為 2.5 至3m/s；（2）中速磨煤機(jī)：如平盤磨、環(huán)球磨、 （E 型磨） ，轉(zhuǎn)速為 50 至 300r/min，圓周轉(zhuǎn)速為 3 至 4m/s;（3）高速磨煤機(jī)：如錘擊式和風(fēng)扇磨式磨煤機(jī)，轉(zhuǎn)速為 750 至 1500r/min,圓周轉(zhuǎn)速為 50 至 80m/s 。二.磨煤機(jī)的工作原理磨煤機(jī)的工作原理是，給煤機(jī)將煤從磨煤機(jī)中心落煤管進(jìn)入，煤落到旋轉(zhuǎn)的磨碗上，在離心力的作用下向磨碗的邊緣移動(dòng)。三個(gè)獨(dú)立的彈簧加載磨輥按相隔 120分布于磨碗上部，磨輥與磨碗之間保持

24、一定間隙，兩者并無(wú)直接的接觸。磨輥利用彈簧加壓裝置施以必要的研磨壓力，當(dāng)煤通過(guò)磨輥與磨碗之間時(shí)，煤就被磨制成粉。這種磨煤機(jī)主要是利用磨輥與磨碗對(duì)它們之間的煤的壓碎與碾磨兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)磨煤的。磨制出煤粉由于離心力的作用繼續(xù)向外移動(dòng)，最后沿磨碗邊緣溢出。磨煤干燥用的熱空氣由磨碗周緣的風(fēng)環(huán)進(jìn)入磨煤機(jī)的磨煤空間。熱空氣攜帶煤粉上升，較重的煤粉顆粒脫離氣流，返回磨碗重磨，這是煤粉的第 1 級(jí)分離。煤粉氣流繼續(xù)上升，在分離器頂部進(jìn)入折向門裝置，由于碰撞在分離器頂部殼體上和轉(zhuǎn)彎處的離心力作用，又有一部分粗粉顆粒返回磨碗重磨，這是煤粉的第 2 級(jí)分離。較細(xì)的煤粉氣流通過(guò)折向門進(jìn)入內(nèi)錐體，折向門葉片使風(fēng)粉混合物

25、在內(nèi)錐體內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，由于離心力作用，煤粉進(jìn)一步分離，這是煤粉的第 3 級(jí)分離。折向葉片的角度決定旋流的速度，從而決定煤粉的最終細(xì)度。細(xì)度不合格的煤粉沿著內(nèi)錐體內(nèi)壁從旋流中分離出來(lái)，返回磨碗重磨，而細(xì)度合格的煤粉經(jīng)由出口文丘里管和出粉管閘門離開(kāi)磨煤機(jī)進(jìn)入煤粉管道系統(tǒng)?；祀s在煤中石子、煤矸石和鐵塊等雜質(zhì)從磨碗邊緣溢出后，由于較重而從風(fēng)環(huán)處落下。在磨碗下部的熱風(fēng)室內(nèi)裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)（隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)）的石子煤刮板，它把上述雜物刮入石子煤排出口，進(jìn)入石子煤箱中石子煤排出口裝有閥門，在磨煤機(jī)正常運(yùn)行情況下，閥門保持開(kāi)啟，只有在清理石子煤箱時(shí)（石子煤箱出石子煤） ，才關(guān)閉該閥門。平時(shí)切記不要關(guān)閉此閥門，否則雜物留在機(jī)

26、內(nèi)，被刮板支架和刮板研磨，會(huì)造成部件的額外磨損，甚至?xí)故用汗伟鍞嗔?，并存在潛在的著火隱患。如果有煤排入石子煤箱，則表明給煤量過(guò)多，或磨輥壓力過(guò)小，或一次風(fēng)流量太小，或磨煤機(jī)出口溫度過(guò)低。磨煤機(jī)部件磨損過(guò)多或調(diào)整不當(dāng)也會(huì)造成煤的排出。煤的過(guò)量溢出表明磨煤機(jī)運(yùn)行不正常，應(yīng)立即采取措施，加以調(diào)整13。磨煤機(jī)是在正壓下運(yùn)行，密封空氣系統(tǒng)向動(dòng)靜間隙提供清潔空氣，用以防止熱空氣第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備-7-和煤粉溢出而污染傳動(dòng)部件。也向磨煤機(jī)磨輥耳軸提供密封空氣以免煤粉進(jìn)入磨輥軸承。三.磨煤機(jī)的調(diào)整磨煤機(jī)投運(yùn)之后，需要對(duì)其調(diào)整。通常需要調(diào)整的量有：磨輥與磨碗的間隙、磨輥彈簧的壓

27、力、煤粉細(xì)度和磨煤出力等。1.磨輥與磨碗間隙的調(diào)整當(dāng)磨輥與磨碗間的間隙過(guò)大時(shí)，粉碎煤的能力降低，石子煤收集箱中含煤量增加，磨煤機(jī)的出力減小。當(dāng)磨輥與磨碗的間隙過(guò)小時(shí)，磨輥與磨碗之間會(huì)發(fā)生沖擊震動(dòng)，這對(duì)碾磨件、軸承、齒輪和電動(dòng)機(jī)等的壽命有不利影響。間隙調(diào)整的原則是在不相碰的前提下間隙越小越好。間隙的調(diào)整是用磨輥定位螺栓（又稱頂絲）來(lái)完成的。磨輥輥套和磨碗襯板的磨損也會(huì)增大間隙，當(dāng)間隙無(wú)法用定位螺栓調(diào)整到所需數(shù)值時(shí)，則說(shuō)明磨輥輥套和磨碗襯板需要調(diào)換。2.磨輥彈簧壓力的調(diào)整彈簧的壓力與彈簧的壓縮量成正比，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)螺栓可以調(diào)節(jié)彈簧的壓力。彈簧壓力的調(diào)整與煤質(zhì)有關(guān)，必須在調(diào)試時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。3

28、.煤粉細(xì)度的調(diào)整煤粉細(xì)度的調(diào)整主要是通過(guò)改變分離器折向門葉片的開(kāi)度來(lái)完成的，折向門葉片開(kāi)度從大到小，則煤粉細(xì)度由粗變細(xì)。當(dāng)用折向門葉片開(kāi)度調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度時(shí)，折向門開(kāi)度達(dá)最大（半徑方向）時(shí)，煤粉仍太細(xì)，則就需要減小磨輥彈簧的壓力；反之，折向門開(kāi)度達(dá)最小時(shí)，煤粉仍很粗，則就需要加大磨輥彈簧壓力，以增加磨輥對(duì)煤層的碾磨緊力。必須注意，磨煤機(jī)的一次風(fēng)量也會(huì)影響煤粉細(xì)度。但是一次風(fēng)量的大小取決于使?fàn)t內(nèi)保持良好著火燃燒的一次風(fēng)比例，不能把它作為調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度的手段。4磨煤出力的調(diào)整一般當(dāng)磨煤機(jī)出力低于 50%額定出力時(shí)，由于煤粉燃燒器出口煤粉濃度過(guò)低，對(duì)煤粉著火穩(wěn)定性不利。另外，磨煤機(jī)出力過(guò)低，對(duì)制粉系統(tǒng)不經(jīng)

29、濟(jì)，單位電耗會(huì)增加。反之，當(dāng)磨煤機(jī)出力超過(guò)額定值太多，將會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)的運(yùn)行不穩(wěn)定。磨煤機(jī)出力的調(diào)整是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)給煤機(jī)的給煤量（給煤機(jī)轉(zhuǎn)速）來(lái)完成的。通常磨煤出力調(diào)整數(shù)據(jù)要通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。（二）給煤機(jī)給煤機(jī)形式很多，有帶式給煤機(jī)，振動(dòng)式給煤機(jī)，圓盤式給煤機(jī)等等?，F(xiàn)在著重介紹有自動(dòng)計(jì)量的 8224 型給煤機(jī)。東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-8-一. 8224 型給煤機(jī)基本技術(shù)參數(shù)8224 型給煤機(jī)是利用美國(guó) Stock 公司引進(jìn)技術(shù)制造的一種帶有電子稱重及自動(dòng)調(diào)速裝置的皮帶式給煤機(jī)，可以將給煤精確的定量輸送到磨煤機(jī)內(nèi)，并具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能。給煤機(jī)基本參數(shù)如下： 型

30、號(hào) 8224 型電子稱重皮帶式 給煤量 045t/h 給煤量信號(hào)精確度 0.5% 電動(dòng)機(jī)型式 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)容量 2.2KW 電動(dòng)機(jī)電壓 380kv 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 501353r/min 清掃刮煤型式 鏈刮煤 刮煤電動(dòng)機(jī)容量 0.186KW 刮煤電動(dòng)機(jī)電壓 380v 刮煤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 950r/min二. 8224 型皮帶給煤機(jī)的工作原理給煤機(jī)由兩個(gè)固定在機(jī)體上的稱重托輥形成一個(gè)確定的稱重跨距，在稱重跨距中間另有一稱重托輥，此托輥懸掛在一對(duì)負(fù)荷傳感器上，稱出稱重跨距內(nèi)皮帶上一半煤的重量。經(jīng)標(biāo)定的負(fù)荷傳感器的輸出信號(hào)表示皮帶單位長(zhǎng)度上一半的煤量。連接在皮帶驅(qū)動(dòng)滾筒上的編碼器的頻率信號(hào)表示皮帶

31、的運(yùn)動(dòng)速度。負(fù)荷傳感器輸出信號(hào)經(jīng)放大器變換后乘以編碼器頻率信號(hào)即表示給煤機(jī)的給煤量（t/h） 。經(jīng)標(biāo)定的給煤機(jī)信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和綜合產(chǎn)生一個(gè)累計(jì)信號(hào)，送入總煤量顯示器，其輸出顯示了給煤的累計(jì)總重量。給煤量信號(hào)通常輸入一個(gè)頻率而產(chǎn)生一個(gè)模擬量，其與磨煤機(jī)所需給煤量成正比。給煤量信號(hào)與磨煤機(jī)要求煤量指令信號(hào)相比較，得到一個(gè)差值信號(hào)，從而控制皮帶驅(qū)動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)速，使給煤機(jī)煤量符合磨煤機(jī)要求的給煤量指令信號(hào)。電子稱重給煤電路能按給沒(méi)量指令信號(hào)大小來(lái)輸送煤，與煤的密度變化無(wú)關(guān)。如果皮帶上的煤密度發(fā)生變化，皮帶速度也隨著變化，以保持給煤量為正值。皮帶速度變化與煤的密度變化成反比。8224 型電子稱中給煤機(jī)是帶有電

32、子稱重，自動(dòng)調(diào)速的皮帶式給煤機(jī)。皮帶由滾筒驅(qū)動(dòng)。具有正反運(yùn)轉(zhuǎn)兩種功能14。給煤機(jī)的作用是精確的定量向磨煤機(jī)輸送燃料。第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備-9-原煤在給煤機(jī)內(nèi)流程如下：煤倉(cāng)中原煤煤流檢測(cè)器煤斗閘門落煤管給煤機(jī)進(jìn)口給煤機(jī)輸送皮帶稱重傳感組件斷煤信號(hào)給煤機(jī)出口磨煤機(jī)。8224 型給煤機(jī)工作原理比較簡(jiǎn)單，原煤倉(cāng)落煤經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)口，由皮帶驅(qū)動(dòng)滾輪驅(qū)動(dòng)皮帶滾動(dòng)，將皮帶上原煤輸送至給煤機(jī)出口進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行碾磨。皮帶邊緣的零星落煤由其下部的清掃裝置連續(xù)清理刮至給煤機(jī)出口。給煤機(jī)給煤量調(diào)節(jié)是通過(guò)電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制啟動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)的。電子稱重式給煤機(jī)給煤量的稱重原理是通過(guò)負(fù)荷傳感器測(cè)出

33、的單位長(zhǎng)度皮帶上煤的重量 G，再乘以由編碼器測(cè)出的皮帶轉(zhuǎn)速 v，就得到了給煤量 B，即 B=Gv。2.3 燃燒設(shè)備煤粉爐的燃燒設(shè)備包括爐膛、燃燒器、點(diǎn)火裝置以及為燃料燃燒提供熱風(fēng)的空氣預(yù)熱器。本文主要介紹爐膛和燃燒器。2.3.1 煤粉爐的爐膛在煤粉爐中，爐膛是供煤進(jìn)行懸浮燃燒的空間，也是熱交換的場(chǎng)所。固態(tài)排渣爐的爐膛結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示，它的四周爐墻上布滿了蒸發(fā)受熱面（水冷壁），大型鍋爐在爐膛中還敷設(shè)有輻射式、半輻射式過(guò)熱器和再熱器。它的結(jié)構(gòu)大小和受熱面，應(yīng)使煙氣在爐膛出口之前得到足夠的冷卻，防止對(duì)流受熱面結(jié)渣，同時(shí)滿足鍋爐蒸發(fā)量的要求。爐膛的下部，由前后墻水冷壁管傾斜形成冷灰斗，把爐膛內(nèi)燃

34、燒后分離出來(lái)的高溫爐渣占總灰量的 5%10%，其余隨煙氣的形式流經(jīng)對(duì)流受熱面后排出鍋爐。東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-10-圖 2-3 燃煤鍋爐示意圖爐膛既是燃燒空間，又是鍋爐的換熱部件，因此它的結(jié)構(gòu)必須能保證燃料的完全燃燒，又能使煙氣到達(dá)爐膛出口時(shí)已被冷卻到受熱面不結(jié)渣的溫度。為此，爐膛應(yīng)滿足以下要求15：（1）應(yīng)具有足夠的空間和合理的形狀，以便組織燃燒，減小不完全燃燒熱損失。（2）要有合理的米內(nèi)溫度場(chǎng)和良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性，不僅能夠保證燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定著火和完全燃燒，又能夠避免火焰沖擊爐墻，防止?fàn)t膛水冷壁結(jié)渣。（3）應(yīng)能布置足夠的受熱面，將爐膛出口煙溫降到允許的數(shù)值，以保證爐膛出

35、口及其后面的受熱面不結(jié)渣。2.3.2 燃燒器一.燃燒器的布置采用直流燃燒器下的四角切圓的燃燒方式，其具有爐膛充滿度好，擾動(dòng)大、有利于燃燼、低 NOx 排放等一系列優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)的一種燃燒方式。四角燃燒器在爐膛內(nèi)布置成對(duì)沖燃燒方式，1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)燃燒器出口與相鄰墻壁夾角均成 45。它將煤粉（一次風(fēng)）和二次風(fēng)在爐膛四角與爐膛中心一假想切圓相切的方式噴入爐膛，實(shí)現(xiàn)煤粉的切圓燃燒16。第 2 章 600MW 機(jī)組的燃燒系統(tǒng)及其與設(shè)備-11-二.“W”型火焰燃燒方式“W” 型火焰固態(tài)排渣爐為 FW（福斯特惠勒）公司首創(chuàng)，是貧煤、無(wú)煙煤燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向,也是解決我國(guó)貧煤、無(wú)煙煤

36、火力發(fā)電。滿足穩(wěn)定高效運(yùn)行要求的有效途徑之一。“W”火焰燃燒技術(shù)商業(yè)化過(guò)程中顯示出其優(yōu)良的高效、穩(wěn)定特性。超臨界“W”火焰鍋爐技術(shù)是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),在無(wú)煙煤高效率燃燒上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。大型化和高參數(shù)化是“W”火焰燃燒技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前,我國(guó)通過(guò)引進(jìn)技術(shù),已經(jīng)將容量做到了 600MW 亞臨界等級(jí),并通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化、分析與完善,開(kāi)始研究超“W”的 600MW 鍋爐17?！癢”型火焰鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)18：延長(zhǎng)煤粉顆粒在爐膛內(nèi)停留的時(shí)間，尤其較大的煤粉顆粒停留時(shí)間能達(dá)到 34 秒。煤粉氣流向下噴射，可降低煤粉氣流的速度或采用煤粉預(yù)熱技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)煤粉的高濃度燃燒技術(shù)及提高燃燒的穩(wěn)定性。

37、煤粉自上而下進(jìn)入爐膛，一次風(fēng)率可降至 5%15%，風(fēng)速很低（可以低至 15m/s）。這便于采用直流式燃燒器，而且空氣可以沿火焰行程逐步加入，達(dá)到分級(jí)配風(fēng)目的。爐膛的拱式可以聚集輻射熱量，提供充足的著火熱。因?yàn)榛鹧媪飨蚺c爐內(nèi)水冷壁平行，所以沒(méi)有煙氣沖刷爐墻現(xiàn)象，也就不易結(jié)渣。因?yàn)椴捎昧艘淮物L(fēng)煤粉氣流下行后轉(zhuǎn) 1800 再向上流動(dòng)，可以分離火焰中的部分飛灰。煤粉燃燒過(guò)程主要在爐膛下部完成，而爐膛上部主要用來(lái)冷卻煙氣，因此，爐膛的高度主要由爐膛出口煙氣溫度決定。這樣可以使上、下?tīng)t膛的橫截面布置都比較靈活。爐膛周界增大，可布置較多的水冷壁，增大循環(huán)流量減少管內(nèi)的質(zhì)量含汽率，更適合采用自然循環(huán)方式。2.

38、4 風(fēng)機(jī)隨著我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組容量的不斷增加，作為火電廠主要輔助設(shè)備的風(fēng)機(jī)，除適應(yīng)了電廠容量擴(kuò)大的需要外，對(duì)風(fēng)機(jī)的可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性更提到了一個(gè)新的高度。風(fēng)機(jī)行業(yè)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)努力以各自的方式來(lái)適應(yīng)電力工業(yè)建設(shè)的需要。與初期產(chǎn)品相比，現(xiàn)在為電廠鍋爐配套風(fēng)機(jī)的技術(shù)等級(jí)和質(zhì)量指標(biāo)均有了劃時(shí)代的發(fā)展，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)明顯提高，風(fēng)機(jī)產(chǎn)品總體的可靠性的提高體現(xiàn)在因風(fēng)機(jī)故障所引起電廠計(jì)劃外停機(jī)事故的減少上。電廠所需風(fēng)機(jī)種類很多。諸如鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)、一次空氣風(fēng)機(jī)、排塵風(fēng)機(jī)、煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)、脫硫風(fēng)機(jī)及密封風(fēng)機(jī)等等。這些風(fēng)機(jī)對(duì)電廠核定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行均有其重要作用。但這幾種風(fēng)機(jī)中脫硫風(fēng)機(jī)目前尚未擺在日程上，而煙氣再循

39、環(huán)風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)由其工作性質(zhì)所決定都采用離心式已無(wú)需討論，但鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)及一次空氣風(fēng)機(jī)則常有不同見(jiàn)解和配套方式19。引風(fēng)機(jī)，其作用是及時(shí)排出燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒時(shí)所生成的東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-12-煙氣；一次風(fēng)機(jī)，其作用是將磨制好的煤粉排送至爐膛。1.離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)的工作原理，是離心式風(fēng)機(jī)的葉輪被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，充滿于葉片之間的氣體隨同葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在離心力作用下從葉片間的槽道甩出，由外殼上的排風(fēng)口排出。因?yàn)闅怏w的外流造成葉輪進(jìn)口空間的真空，外界氣體會(huì)自動(dòng)吸進(jìn)葉輪。2.軸流式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理是當(dāng)葉輪在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在氣體中運(yùn)動(dòng)，給氣體一個(gè)作

40、用力，使氣體沿著風(fēng)機(jī)軸的方向不斷由進(jìn)口流向出口。氣流的進(jìn)、出口方向都是軸向的。軸流式風(fēng)機(jī)與離心式風(fēng)機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）軸流式風(fēng)機(jī)體積小，占地少，外形尺寸與風(fēng)（煙）道尺寸相近。（2）軸流式風(fēng)機(jī)的葉片可以做成轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)風(fēng)量較為方便。（3）采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)時(shí)，軸流式風(fēng)機(jī)的工作范圍較為寬闊。因此大容量機(jī)組的鍋爐送、引風(fēng)機(jī)普遍采用離心式，以改善低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的效率。在直吹式制粉系統(tǒng)中冷一次風(fēng)機(jī)需要產(chǎn)生較高的風(fēng)壓,一般都采用軸流式20。第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-13-第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 概述3.1.1 燃燒過(guò)程控制任務(wù)1.滿足機(jī)組負(fù)荷要求，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定當(dāng)機(jī)組運(yùn)行方式為汽機(jī)跟隨控

41、制方式時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)負(fù)擔(dān)著機(jī)組出力，即調(diào)節(jié)功率；當(dāng)機(jī)組運(yùn)行方式為鍋爐跟隨控制方式時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)維持主蒸汽壓力穩(wěn)定；當(dāng)機(jī)組運(yùn)行方式為協(xié)調(diào)控制方式時(shí)，燃燒控制系統(tǒng)既要負(fù)擔(dān)著機(jī)組出力，又要維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。因此，可見(jiàn)燃燒過(guò)程控制任務(wù)與機(jī)組運(yùn)行方式密切相關(guān)。2.保證燃燒過(guò)程經(jīng)濟(jì)性保證燃燒過(guò)程經(jīng)濟(jì)性是提高鍋爐效率的一個(gè)重要方面，目前經(jīng)濟(jì)性是靠進(jìn)入爐膛燃料量與通風(fēng)量之間最佳比值來(lái)保證，有足夠風(fēng)使燃料得以充分燃燒，同時(shí)盡可能減少排煙造成的熱損失。一般采用煙氣過(guò)?？諝庀禂?shù)（煙氣含氧量）來(lái)校正燃料量與風(fēng)量之間的比值進(jìn)而來(lái)保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。3.保證燃燒過(guò)程穩(wěn)定性燃燒穩(wěn)定性影響著鍋爐運(yùn)行的安全隆和經(jīng)濟(jì)性，

42、影響燃燒過(guò)程的因素很多，其中爐膛壓力是重要因素之一。爐膛壓力反映著燃燒過(guò)程送風(fēng)與引風(fēng)之間的工質(zhì)平衡關(guān)系，送風(fēng)量大于引風(fēng)時(shí)，爐膛壓力增加，會(huì)造成爐膛往外噴灰或噴火；送風(fēng)量小于引風(fēng)量，增加引風(fēng)電耗，增加爐膛漏風(fēng)，爐溫下降，影響爐內(nèi)燃燒工況；此外，爐膛壓力波動(dòng)還影響燃料的燃燒穩(wěn)定性，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行有影響。為了保證燃燒過(guò)程穩(wěn)定性，需要對(duì)爐膛壓力進(jìn)行控制，維持鍋爐爐膛壓力穩(wěn)定。3.1.2 燃燒過(guò)程調(diào)節(jié)量根據(jù)燃燒控制任務(wù)，主要調(diào)節(jié)以下三個(gè)物理量。1.燃料量調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)燃料量使入爐燃料的完全燃燒所產(chǎn)生的量能與鍋爐外部負(fù)荷需要的量能相適應(yīng)。2.送風(fēng)量調(diào)節(jié)東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-14-被調(diào)量調(diào)節(jié)

43、量燃料量M送風(fēng)量V引風(fēng)量Vs汽壓或功率pt過(guò)?？諝庀禂?shù)a爐膛壓力ps燃料量改變時(shí)，送風(fēng)量也應(yīng)改變，以保證燃料的完全燃燒和排煙損失最小。調(diào)節(jié)送風(fēng)量的目的是保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。由于過(guò)剩空氣系數(shù)還不能直接測(cè)量，因此用測(cè)量煙氣含氧量這一間接指標(biāo)來(lái)判斷燃燒經(jīng)濟(jì)性，或者直接平衡風(fēng)與燃料比值來(lái)保證燃燒經(jīng)濟(jì)性。3.引風(fēng)量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)量使?fàn)t膛維持在微負(fù)壓狀態(tài)，以保證燃燒過(guò)程穩(wěn)定性。3.1.3 燃燒過(guò)程控制特點(diǎn)燃燒過(guò)程三項(xiàng)控制任務(wù)，對(duì)應(yīng)著三個(gè)調(diào)節(jié)量（燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量）以維持三個(gè)被調(diào)量（機(jī)組負(fù)荷或主蒸汽壓力、過(guò)?？諝庀禂?shù)或最

44、佳煙氣含氧量、爐膛壓力）ptaps,其中主蒸汽壓力是鍋爐燃料熱量與汽輪機(jī)需要能量是否平衡的指標(biāo)；過(guò)剩空氣系數(shù)pt是燃料量和送風(fēng)量是否保持適當(dāng)比例的指標(biāo)；爐膛壓力是送風(fēng)量和引風(fēng)量aMVpsVi是否平衡的指標(biāo)。Vs燃燒過(guò)程三個(gè)被調(diào)量的調(diào)節(jié)存在著明顯的相互影響。這主要是由于對(duì)象內(nèi)部（各調(diào)節(jié)量與各被調(diào)量之間）存在相互作用，即其中每個(gè)被調(diào)量都同時(shí)受到幾個(gè)調(diào)節(jié)量的影響，而每個(gè)調(diào)節(jié)量的改變又能同時(shí)影響幾個(gè)被調(diào)量。圖 3-1 表示了燃燒被控對(duì)象調(diào)節(jié)量對(duì)被調(diào)節(jié)量原影響。所以燃燒過(guò)程是一個(gè)多輸入多輸出、且變量間具有相互耦合的被控對(duì)象。圖 3-1 燃燒對(duì)象雖然燃燒過(guò)程對(duì)象三個(gè)調(diào)節(jié)量對(duì)三個(gè)被調(diào)節(jié)量都有嚴(yán)重的影響，但臺(tái)

45、、如果在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)格保持燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量這三個(gè)調(diào)節(jié)量比例變化，能保持MVVs主蒸汽壓力、過(guò)?？諝庀禂?shù)和爐膛壓力基本不變。也就是說(shuō)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷要求變ptaps化時(shí)，燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)使、這三個(gè)調(diào)節(jié)量同時(shí)按比例地快速改變，以適應(yīng)MVVs外界負(fù)荷的需要，并使、基本不變；當(dāng)鍋爐負(fù)荷要求不變時(shí)，燃燒過(guò)程控制系ptaps統(tǒng)應(yīng)能保持相應(yīng)的調(diào)節(jié)量穩(wěn)定不變。因此，燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析，顯然要比前面所討論過(guò)的汽包水位、鍋爐給水、汽溫等這類單變量對(duì)象要復(fù)雜得多21。本文采用直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒控制系統(tǒng)主要包括 6 個(gè)子系統(tǒng)，即燃料控制系統(tǒng)、第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-15-磨煤機(jī)一次風(fēng)量控

46、制系統(tǒng)、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)、二次風(fēng)量控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)。3.2 燃料控制系統(tǒng)燃料控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時(shí)與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)，控制系統(tǒng)大都設(shè)計(jì)成串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其接受的是鍋爐指令，反饋信號(hào)是熱量信號(hào)，控制的是給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，以給煤機(jī)轉(zhuǎn)速代表煤量信號(hào)。3.2.1 燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)32KTRACK526311312141511161(x)IAK2(x)20補(bǔ)償后總一次風(fēng)量H/L219218MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-06MCS-LD04-0

47、6MCS-LD04-06MCS-LD04-06給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速 給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速給煤機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)CS-FD02-04給煤機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)壓力INCINCDECDEC（INC）(DEC)圖 3-7 一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)的被調(diào)量是進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)母管壓力，測(cè)量裝置采用雙變送器，主、副變送器的切換由轉(zhuǎn)換器 T 實(shí)現(xiàn)。主、副變送器的信號(hào)同時(shí)送到時(shí)偏差器，當(dāng)?shù)?3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-21-某一只變送器有故

48、障超過(guò)允許值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員要及時(shí)進(jìn)行檢查與修理。一次風(fēng)母管壓力的給定值即控制器 PID 的給定值是代表鍋爐負(fù)荷或內(nèi)擾變化的煤量信號(hào)（給煤機(jī)轉(zhuǎn)速）經(jīng)函數(shù)器 1(x)轉(zhuǎn)換后的指令，1(x)的輸出還要經(jīng)過(guò)大值選擇器后再作用到控制器 PID。大值選擇器的作用是保證一次風(fēng)壓力不低于壓力 6.5kPa，如果一次風(fēng)壓力的測(cè)量值與給定值的偏差超過(guò) 0.3 kPa，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。1(x)的函數(shù)關(guān)系如圖 3-8所示。02550751006.38.7X（%）給煤機(jī)轉(zhuǎn)速壓力給定值（kPa）圖 3-8 1(x)的函數(shù)關(guān)系主控制器 PID 的輸出作為積分器的給定值指令，積分器的反饋信號(hào)是兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)（

49、一次風(fēng)機(jī) A 和 B）節(jié)距信號(hào)（代表風(fēng)量）之和。在正常情況下，積分器的輸出經(jīng)切換開(kāi)關(guān) T2 改變一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距，來(lái)改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，保證一次風(fēng)壓力為要求的給值。一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距也受邏輯信號(hào)閉鎖一次風(fēng)葉開(kāi)/關(guān)動(dòng)葉節(jié)距和開(kāi)/關(guān)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的影響?？刂破?PID 輸出的控制信號(hào)是開(kāi)大或關(guān)小一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距是通過(guò) PTC 來(lái)控制的。當(dāng)控制信號(hào)大于一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距 ZT 反饋的信號(hào)時(shí)，控制信號(hào)選通左端，輸出開(kāi)大擋板的信號(hào)。反之，選通右端，輸出關(guān)小擋板的信號(hào)。切換開(kāi)關(guān)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)方式切換，當(dāng)置一次風(fēng)壓力控制手動(dòng)信號(hào)作用時(shí)，選通手動(dòng)操作信號(hào)發(fā)生器。小值選擇器輸入的比較信號(hào)是積分器的輸出和補(bǔ)償后總一次風(fēng)

50、量經(jīng)函數(shù)器 2(x)轉(zhuǎn)換后的一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉節(jié)距開(kāi)度。它的作用是限制過(guò)分地要求開(kāi)大一次風(fēng)壓?？傄淮物L(fēng)量由進(jìn)入各臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)量相加得到。各臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)量在磨煤機(jī)的入口處測(cè)量，并用磨煤機(jī)入口的一次風(fēng)溫進(jìn)行補(bǔ)償。各臺(tái)補(bǔ)償后的磨煤機(jī)一次風(fēng)量相加稱為補(bǔ)償后總一次風(fēng)量。如圖 3-10 所示是補(bǔ)償后總一次風(fēng)量。2(x)的函數(shù)關(guān)系如圖 3-9 所示。東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-22-0255075100最大動(dòng)葉節(jié)距X一次風(fēng)量255075100（100，80）圖 3-9 2(x)的函數(shù)關(guān)系閥位變送器 ZT 信號(hào)是一次風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉節(jié)距位置反饋信號(hào)，當(dāng)要求的節(jié)距變化的信號(hào)過(guò)分大于當(dāng)時(shí)的節(jié)距位置時(shí)，將發(fā)

51、出報(bào)警信號(hào)并采取相應(yīng)的措施。第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-23-TEFTAINAINTEFTAINAINTEFTAINAINTEFTAINAINTEFTAINAINTEFTAINAIN20A磨煤機(jī)入口風(fēng)溫A磨煤機(jī)入口風(fēng)量B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫B磨煤機(jī)入口風(fēng)量C磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 C磨煤機(jī)入口風(fēng)溫D磨煤機(jī)入口風(fēng)溫D磨煤機(jī)入口風(fēng)溫E磨煤機(jī)入口風(fēng)溫E磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 F磨煤機(jī)入口風(fēng)溫 F磨煤機(jī)入口風(fēng)溫補(bǔ)償后總一次風(fēng)量MCS-FD04-02圖 3-10 補(bǔ)償后總一次風(fēng)量東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-24-3.5 二次風(fēng)（送風(fēng)）控制系統(tǒng)3.5.1 總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)二次風(fēng)管道有左右兩側(cè)，故二次風(fēng)測(cè)量分左

52、右兩側(cè)，每側(cè)的二次風(fēng)量經(jīng)各自的二次風(fēng)溫進(jìn)行補(bǔ)償，兩側(cè)補(bǔ)償后的二次風(fēng)相加稱為補(bǔ)償后總二次風(fēng)量。補(bǔ)償后總一次風(fēng)和補(bǔ)償后總二次風(fēng)量相加，便得到補(bǔ)償后總風(fēng)量測(cè)量值。如圖 3-11 所示。TEFTFTTEFTFTB送風(fēng)機(jī)A送風(fēng)機(jī)AINAINAINAINAINAINTT3029MCS-FD04-02H/LH/L1141152827MCS-FD04-02MCS-FD04-02MCS-LD04-01MCS-LD04-0134H/LH/LH/L116DD262626MCS-FU04-03氧量校正信號(hào)MCS-FD02-03MCS-FD04-02MCS-FD04-04MCS-LD04-05總風(fēng)量30%總風(fēng)量30%至

53、FSSS校正后的總風(fēng)量20補(bǔ)償后總一次風(fēng)MCS-FD04-02MCS-FD04-02圖 3-11 總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)圖 3-11 中，二次風(fēng)量采用雙變送器測(cè)量，一個(gè)為主變送器，一個(gè)為副變送器，兩個(gè)變送器之間有偏差比較器。當(dāng)兩個(gè)變送器間的偏差超過(guò)規(guī)定值時(shí)，表示兩個(gè)變送器之一或者兩個(gè)變送器同時(shí)發(fā)生了故障，這時(shí)將發(fā)生報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)邏輯控制電路的作用，第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-25-使磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制由自動(dòng)地切換到手動(dòng)方式，以免發(fā)生誤調(diào)。再經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償修正后得到補(bǔ)償后的二次風(fēng)量。將兩臺(tái)送風(fēng)機(jī) A、B 補(bǔ)償后的二次風(fēng)量相加便得到總二次風(fēng)量。補(bǔ)償后總一次風(fēng)加補(bǔ)償后總二次風(fēng)，便得到補(bǔ)償后總風(fēng)量測(cè)量

54、值。補(bǔ)償后總風(fēng)量再經(jīng)過(guò)氧量校正便得到校正后的總風(fēng)量。3.5.2 煙氣含氧量調(diào)節(jié)及偏差限制系統(tǒng)鍋爐燃燒控制的主要任務(wù)是保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，應(yīng)根據(jù)鍋爐主控指令的要求協(xié)調(diào)地控制燃料量和送風(fēng)量，保持最佳空氣/燃料配比和最佳煙氣含氧量。在動(dòng)態(tài)時(shí)，保證增負(fù)荷時(shí)先增風(fēng)后增燃料，減負(fù)荷時(shí)先送減燃料后減風(fēng)，達(dá)到空氣/燃料交叉限制的目的。鍋爐在不同負(fù)荷時(shí)燃料量和送風(fēng)量的最佳配比是不同的。因此，希望有一個(gè)檢查燃料量和風(fēng)量是否配合適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)來(lái)校正送風(fēng)量，這個(gè)指標(biāo)就是煙氣中的含氧量。通常爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù) a 是衡量鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。在鍋爐運(yùn)行中，如果過(guò)?？諝庀禂?shù) a 過(guò)大，可能使

55、火焰中心上移，引起過(guò)熱器結(jié)焦和超溫，且爐內(nèi)溫度降低，燃燒惡化。與此同時(shí)由排煙帶走的熱量損失也增大，鍋爐效率降低。如果過(guò)剩空氣系數(shù) a 過(guò)小，由于空氣擴(kuò)散，風(fēng)和煤粉混合接觸機(jī)會(huì)減小，不完全燃燒損失增大，鍋爐效率也將降低。因此鍋爐內(nèi)過(guò)剩空氣系統(tǒng) a 應(yīng)保持適當(dāng)值。由于過(guò)?？諝庀到y(tǒng) a 與煙氣中的含氧量 O2%（通常用百分?jǐn)?shù)表示）有如下關(guān)系式：= （3-1）a2O-2121關(guān)系式（3-1）可以看出，保證了煙氣中的最佳含氧量指標(biāo)也就是使?fàn)t膛出口的過(guò)剩空氣系數(shù) a 在較合適的范圍內(nèi)。100%第一級(jí)壓力氧量設(shè)定值X%圖 3-12 最佳含氧量與機(jī)組的負(fù)荷之間關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)表明煙氣中最佳含氧量與機(jī)組的負(fù)荷之間存

56、在如圖 3-12 所示的關(guān)系曲線，可以看出煙氣中最佳含氧量隨著機(jī)組負(fù)荷的增大是減小的。東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-26-ATATATAT2632AINAINAINAIN(x)331ATIIII144H/LH/L333333333333161718192021/4KTRACK142 141140 139143KTRACKX%100%第一級(jí)壓力氧量設(shè)定值MCS-FD04-01氧量校正MCS-LD04-05(DEC)(INC)MCS-FD07-02第一級(jí)壓力煙氣含氧量MCS-FD04-01MCS-FD02-03總風(fēng)量總?cè)剂狭縈CS-LD04-05MCS-LD04-05MCS-LD04-0

57、5MCS-LD04-05(DEC)(INC)MCS-LD04-05MCS-FD02-04MCS-FD02-04MCS-FD02-04MCS-FD02-04MCS-FD02-05MCS-FD02-05MCS-FD02-04MCS-FD02-04MCS-FD02-04MCS-FD02-05給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令MCS-FD02-05MCS-FD02-05圖 3-13 煙氣含氧量調(diào)節(jié)及偏差限制系統(tǒng)煙氣含氧量調(diào)節(jié)及偏差限制系統(tǒng)如圖 3-13 所示，4 個(gè)分析煙氣含氧量變送器相加求平均值，得出煙氣平均含氧量。第一級(jí)壓力經(jīng)過(guò) f(x)變換導(dǎo)出最佳含氧量，經(jīng)過(guò)偏值修正，作為煙氣含氧量的給定值。煙氣平均含氧量與最佳含

58、氧量的偏差通過(guò) PID 控制器，輸出氧量校正，送入總風(fēng)量調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)?？傦L(fēng)量指令與總?cè)剂狭恐噶畛霈F(xiàn)偏差時(shí)，一部分輸入到高低限監(jiān)視器，產(chǎn)生控制信號(hào)。另一部分經(jīng)控制器 PID 調(diào)節(jié)，輸出煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令偏差修正限制值，作為給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令的高值限幅。當(dāng)同時(shí)滿足如下條件時(shí)：（1）風(fēng)量測(cè)量正常。（2）給煤機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)正常。（3）總?cè)剂狭颗c總風(fēng)量出現(xiàn)偏差。給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令的高值限幅值取六臺(tái)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令的最大值。第 3 章 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-27-3.5.3 送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)二次風(fēng)量（送風(fēng)）控制系統(tǒng)如圖 3-14 所示，校正后的總風(fēng)量作為主控制器 PID 的反饋信號(hào)（測(cè)量信號(hào)）。主控制器 PID 的給定值是風(fēng)量指令

59、，它是實(shí)際總?cè)剂狭啃盘?hào)、鍋爐負(fù)荷指令信號(hào)、最小風(fēng)量設(shè)定值（30%）分別在 3 個(gè)大值選擇器比較后，取三者的最大值，一路經(jīng)過(guò)時(shí)間函數(shù)器，另一路經(jīng)微分器動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過(guò)大值選擇器比較，取兩者最大值送入主控制器 PID，以保證總風(fēng)量大于總?cè)剂狭浚蚨ＷC燃料在爐膛中能完全燃燒。26KH/Ld/dtA(x)(x)32D45TAT4593H/L23TPTC11COUTCOUTZT(x)AINIITI/L201130131118117TPTC11COUTCOUTZT(x)AINIITI/L20213213312212131(t)127125126 128MCS-FD02-03總?cè)剂狭縈CS-FD01-01負(fù)

60、荷指令30%MCS-FD04-01校正后的總風(fēng)量（INC）(DEC)A100%0%總風(fēng)量小于指令MCS-LD04-01MCS-LD04-01MCS-LD04-02MCS-FD06-01MCS-LD04-01 MCS-LD04-01MCS-LD04-02MCS-LD04-02MCS-LD04-02MCS-LD04-02MCS-LD04-02MCS-LD04-02MCS-LD04-03MCS-LD04-03MCS-LD04-03MCS-LD04-03MCS-LD04-03MCS-LD04-03MCS-LD04-03A送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉控制&TRACK（INC）(DEC)圖 3-14 送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在正常情