燃烧控制2Word文档下载推荐.docx
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用给粉机转速信号代表燃料量，加法器将各台并列运行给粉机的
转速信号相加，其输出In即是实际的燃料量。
（2）热值修正回路。
不同的煤种其热值是不同的，为了使燃料量反馈信号IB在不同煤
种时均能代表燃料发热量，系统设有热值修正回路，如图6—71所示。
修正回路用积分调节器的无差调节特性来保持燃料量信号与锅炉蒸发量之间的对应关
系，这里锅炉蒸发量用经过节流压力偏差修正后的汽轮机第一级压力代表，它和总燃料量信
号之差经积分运算后送到乘法器去对燃料信号进行修正。
经热值修正后的燃料量信号和油流
量信号相加作为锅炉总燃料量。
稳态运行时，P1（代表汽轮机输入能量）和燃料量（代表锅炉的输入能量）经积分调
节器后达到平衡。
动态过程中，锅炉能量还与蓄热有关，蓄热的变化可用节流压力偏差来表
示。
所以采用经节流压力修正的汽轮机第一级压力对给粉机转速信号进行修正，兼顾了稳态
过程与动态过程的修正线路是比较合理的。
（3）送风量测量校正回路。
A、B两侧送风机风量相加后得到实际风量信号工IV1，为实
现不同负荷下具有不同的风煤比，采用函数发生器f（x）对IV1信号修正，形成总风量信号
IV1。
为了提高燃烧的经济性，系统中对总风量信号进行了烟气含氧量校正。
（4）一次风压控制子系统。
若制粉系统采用干燥介质送粉（乏气送粉）或者为具有一次
风机的热风送粉系统时，其送粉风压由排粉机或者一次风机提供，基本不受锅炉负荷变化的
影响，而当制粉系统采用热风送粉，又没有一次风机时，其一
次风直接从总热风管引出，总风量的变化将引起一次风压的变
化，尤其是负荷变化，送风控制系统调节送风量过程中，会造
成一次风压波动，使煤粉量随着波动。
为保持一次风压稳定，
此系统采用改变二次风挡板开度，改变二次风量，以此维持一
次风压稳定。
由于送粉量与一次风压有关，因此采用蒸汽流量
D作为一次风压的给定值。
为防止低负荷时，一次风压过低影
响送粉能力，调节器的输出端设置了小值选择器。
图6—71热值修正回路
（二）直吹式制粉锅炉燃烧自动控制系统
为了节省基建投资和运行费用，现代大型锅炉多采用直吹式制粉系统的燃烧方式，其燃
烧自动控制的特点是：
（1）磨煤机等制粉设备与锅炉紧密地联系在一起，成为燃烧自动控制不可分割的一
部分。
（2）直吹式制粉系统中燃料量改变后，需经过制粉过程才能进入炉膛，因此采用直吹制
粉系统的锅炉负荷适应性和消除内扰方面反应都较慢，故汽压波动较大。
因此，当锅炉负荷变化时如何能快速改变进入炉膛的煤粉量B；
当锅炉负荷不变化时如
何能及早地发现原煤量B0的扰动，就成为设计直吹式制粉锅炉燃烧自动控制系统时的两个
需要特别予以考虑的问题。
1．采用中速磨直吹式制粉锅炉的燃烧自动控制系统
中速磨是直吹式制粉系统采用较多的磨煤机，具有一定的装煤量，因此改变一次风量
V1，可以很快地改变进入炉膛的煤粉量B，那么采用一次风量代表燃烧率的方案是能够迅速
响应外部负荷变化的要求的。
系统如图6—72所示。
当负荷变化时，主蒸汽压力pT改变，并通过主蒸汽压力调节器PI1的输出和蒸汽流量
前馈信号D，去改变一次风调节器PI2入口的指令NB，负荷指令通过一次风调节器平行改
变各磨煤机的一次风量V1，V1，增加时，可将磨煤机中存粉吹出以适应负荷增加的要求。
随
着各磨煤机一次风量的改变，其相应的燃料调节器根据测量一次风的差压信号的变化改变其
给煤机的给煤量B0，从而使该给煤量（以磨煤机出人口压差△pm代表）与V1平衡。
每台
磨煤机的一次风量信号进入加法器相加后作为一次风调节器PI2的负反馈信号。
调节结束
后，汽压pT恢复到给定值，总的一次风量V1，与负荷要求相适应，这时进入各台磨煤机的
原煤量B0与进入炉膛的煤粉量B相等，磨煤机中的存煤量基本不变。
当负荷不变时，由于磨煤机差压信号△pm能及时反映原煤量B0的扰动，所以△pm如的
负反馈使PI3迅速消除原煤量的自发扰动，以保持给煤量稳定不变。
送风控制采用蒸汽（负荷）--空气比值调节方案，维持D/V为一定比值，同时以负荷
指令信号NB作为前馈信号，来保持送风量与燃料量的协调变化，及一、二次风量之间的比
例关系，静态时由蒸汽流量D进行校正。
总风量反馈信号V由总的热风量信号Vr，及总的冷风量信号VL相加而成，考虑到冷风量信号测量受温度变化影响较大，因此对冷风量信号进行了温度校正，以保证测量准确性。
炉膛压力控制引入送风量指令（即送风调节器输出）作为前馈信号，以保证控制过程中
炉膛压力稳定。
由于送风量与一次风量协调变化，因此当排粉机和一次风机正常运行时，即可保证一次
风压力的稳定。
2．采用风扇磨直吹式制粉锅炉燃烧自动控制系统
风扇磨适用于可磨性较好的煤种（如褐煤）。
风扇磨在给煤量扰动下，出粉量变化的惯
性和迟延比较小，但由于存煤量少，当负荷变化时，用改变一次风量暂时增加进入炉膛的煤
粉量是不合适的，因此采用直接改变给煤量来适应外部负荷的变化。
图6—73是一台采用风扇磨直
吹式锅炉的燃烧自动控制系统。
这
个控制系统中负压调节与一般锅炉
相同，故未画出。
负荷变化时，负
荷指令NB与电子皮带秤来的原煤
量信号一起送到燃料调节器PI1，
去改变各并列运行的风扇磨（这台
锅炉有4台风扇磨）的给煤量。
考
虑到在运行过程中各台磨煤机完好
程度不同，各磨出力不会相同，因
此每台磨的给煤量指令经比值偏差
器输出，使各台磨煤机可带不同的
负荷。
4台磨煤机的原煤给煤量通
过电子秤相加后成为总的煤量信
号，它作为反馈信号，与“负荷”
信号在燃料调节器入口相平衡，最
图6—73
后使系统稳定下来。
在燃料侧发生内扰（如原煤量波动）时，可通过电子秤很快反映出来，通过燃料调节器
消除原煤量的扰动，这时燃料量控制系统本身是个快速随动系统，消除扰动较快，不会影响
到锅炉出口压力。
为了保证风扇磨的正常运行，要求保证风扇磨有足够的一次风压，而且随着负荷（原煤
量）不同应有相应的一次风压，原煤量愈大则要求的一次风压愈高，所以在系统中只要保证
原煤量最大的磨煤机的一次风压，而其他原煤量较小的磨煤机一次风压肯定足够了。
因此，
将由4台电子秤来的原煤量信号B1～B4送入高值选择器，选出其中最大者与给定值在减法
器中进行比较，其差值送入总风量调节器。
因为一次风来自总风量管道，分别测量并调整各
自的一次风门将使系统结构过于复杂，所以采取用调整总风门保持总风压，从而间接保证一
次风压的办法。
总风量调节器改变总风门开度，总风压信号作为反馈信号以负向送入总风量
调节器。
在采用风扇磨直吹制粉的锅炉中，每台磨煤机专门供应一组喷燃器煤粉，为了保证一、
二次风的比例和每组喷燃器燃烧的经济性，在每组喷燃器上均设立二次风控制系统和二次风
调节门（图中只画出了一个二次风控制系统），这是一个带氧量校正信号的串级控制系统，
甲乙侧氧量信号经加法器相加后取其平均值进人比较器与最佳含氧量比较[最佳含氧量与负
荷有关，经函数转换器f（x）修正，形成最佳含氧量给定值]，其差值送入氧量调节器PI3，
二次风调节器除接受氧量校正信号外，还接受蒸汽流量信号D及二次风量信号V2，它首先
保证蒸汽与二次风量比例（即风煤的比例），然后按烟中含氧量进行校正。
在二次风测量中考虑了二次风温θ2对二次风量信号的修正，这是因为二次风温度变化
较大，故在系统中二次风量经开方器后经乘法器乘以二次风温的校正系数，实现对二次风量
的修正，乘法器输出信号就是实际的二次风量。
五、300MW机组燃烧控制系统实例
下面分别对燃烧控制系统中的各部分进行介绍。
（一）氧量校正及燃料量／风量指令交叉限制回路
在机组正常运行中，锅炉燃烧控制系统应根据机组主控系统送来的炉主控指令Pa调节燃料量和风量，既要满足外部负荷变化的需要，又要保证燃料量和送风量的最佳配合，从而达到经济燃烧。
通常用烟气中含氧量信号对风量信号进行校正，在动态过程中还要保证加负荷时先加风、后加燃料，减负荷时先减燃料、后减风。
氧量校正及燃料量/风量指令交叉限制回路如图2-5—9所示。
1.氧量校正回路
氧量校正回路见图2-5—9左上角部分。
氧量校正回路的被调量是烟气含氧量，烟气含氧量信号在A、B两侧各有两个，共四个测点。
A、B两侧各自的两个信号分别经二选一模块后再二选一得到最终的测量值，该值与氧量设定值进行比较，两者的偏差经氧量校正调节器PID运算处理后，送至M／A站，再经一个增益校正环节K输出氧量校正信号去加法器，对送风指令进行氧量校正，使得校正后的风量更适合负荷和煤质的变化，保证合适的风／煤比，从而使煤粉在炉膛内安全、经济的燃烧。
最佳含氧量即氧量的设定值与锅炉负荷有关，最佳含氧量随锅炉负荷的增加而减少。
这是因为锅炉负荷越大，炉膛内的燃烧条件就越好，所需的氧量也就少些，所以氧量设定值是锅炉负荷的函数，其函数关系用函数模块f2（x）来模拟。
F2（x）出来的氧量设定信号,在加法器∑1加入运行人员编置信号，该偏置信号与f1（x）共同决定最佳含氧量的设定值。
氧量校正M／A站的作用是：
在氧量校正回路处于自动时，氧量校正值信号由调节器运算得到；
在氧量校正回路因故障退出时，运行人员可通过M／A站手动输出校正信号。
如果在运行和调试中氧量的修正范围过小，则可以利用比例模块K进行修改和扩大，以满足控制需要。
2．燃料量，风量指令交叉限制回路
图2-5-9右侧的部分为燃料量／风量指令交叉限制回路。
2-5-9氧量校正及燃料量/风量指令交叉限制回路
来自主控系统的锅炉主控指令Pa经一动态校正环节（由模块LEADLAG1、LEADLAG2、∑2、∑3、>
构成）校正，再经函数模块f2（x）蒸汽流量一主燃料量偏差的动态校正（加法模块∑4）、氧量校正（+），送往大选模块（>
）。
图中大选模块网、接收三个信号：
①经氧量校正的风量指令（+）的输出）；
②经校正的主燃料量（∑7）的输出）；
③30％总风量限值（最小风量设定值）。
设置30％总风量限值的目的是防止锅炉灭火，如小于该值，则燃烧不稳定容易灭火。
正常运行时风量指令和主燃料量都大于30％总风量限值。
因此控制系统在锅炉主控指令和主燃料量之间选择大值作为送风指令。
一旦燃料量因某种原因偏高时，则大选让与该燃料量对应的风量过去，作为送风指令，从而保证风量不小于燃料量。
图2-5-9右下角的小选模块（<
）>
接收两个信号：
①经校正的总风量测量信号（∑9）的输出）；
②锅炉主控指令Pa。
正常情况两者相等，一旦风量因某种原因偏低，则小选让与该风量对应的燃料量通过，作为燃料指令，同样是也为了保证风量不小于燃料量。
图2-5-9中大选（>
）和小选（<
）共同完成燃料量／风量交叉限制功能，以达到在负荷变化的动态过程中：
加负荷时，先加风后加燃料；
减负荷时，先减燃料后减风。
其工作原理是：
加负荷时，Pa信号增加；
在总风量信号没有增加之前，由于小选模块（<
）的作用,Pa信号通不过，所以燃料量指令不增加；
而对于大选模块，因实际燃料量暂时还没有变，所以大选让Pa信号通过，风量指令增加，通过送风系统调节使实际总风量增大，达到加负荷时先加风的目的。
在小选模块，在总风量增大的过程中，其值始终小于Pa信号，因此小选模块（<
），让总风量信号通过．从而改变燃料量指令．增大燃料量，即燃料量随着总风量的增大而增大。
减负荷时，Pa减小，大选模块Pa信号通不过,通过小选先减小燃料量,达到减负荷时先减燃料的目的；
待实际燃料减小后再通过大选来减小风量指令．即风量随眷燃料量的减小而减小。
这样通过大小选共同达到加负荷时先加风后加燃料，减负荷时先减燃料后减风的目的。
3．主控指令的动态校正回路
为了改善动态过程中的响应速度，图2-5-9中还设计有动态校正环节，由横
块LEADLAGl、LEADLAG21、∑2、∑3、>
构成。
假设锅炉主控指令发生阶跃变化,通过动态校正回路后输出的调节指令y4的变化曲线如图2-5-10所示。
当机组负荷变化时．如锅炉主控指令增加，经该校正回路，风量指令将超前增加。
而当锅炉主控指令减小时．风量指令则滞后减小，从而满足机组变负荷时对燃烧控制的要求。
4．蒸汽流量一主燃料量偏差的动态校正
此处，引入蒸汽流量一主燃料量偏差信号是作为前馈信号，蒸汽流量代表进入汽轮机的负荷，主燃料量代表进入锅炉的负荷，这两者的偏差代表锅炉和汽轮机负荷的不平衡，也就是机组负荷变化的情况（最终台反映在主汽压力上）。
因为该系统采用直吹式制粉系统磨煤机也包括在燃料量一负荷的控制通道中，从而加大了对象的滞后时间，此处引入该前馈信号可以改善负荷变化时的动态特性。
此外，使用超前／滞后环节LEADLAG3是为了让系统在内扰（燃料量）和外扰（蒸汽负荷）情况下使送风指令既能提前响应，同时又不至于使送风机动叶频繁动作，从而避免风机频繁动作而影响燃烧的稳定性。
5.加法器∑6--∑9的作用
图2-5-9中，∑6和∑9是求校正偏差，即用未校正的主控指令Pa减去校正后的信号（经动态环节，蒸汽流量一主燃料量偏差的前馈和氧量校正），从而得出校正与未校正的偏差值，在∑7中用主燃料量减去该值，在∑9中用总风量加上该值（有滞后）。
其目的还是为了保证风量大于煤量，达到富氧燃烧的目的。
（二）燃烧控制系统
燃料控制系统的任务是使进人锅炉的燃料量（油、煤）符合机组的负荷要求．它包括燃
油控制系统和燃料（煤）控制系统两部分。
该机组燃料系统采用6台给煤机．与之对应有6
台磨煤机（IHI-VS24型中速辊式磨煤机），形成6个同样的制粉单元。
由于该燃烧系统采用直吹式制粉系统，所以在稳态时，磨煤机的进煤量等于进入炉膛的煤粉量，这是磨煤机正常
运行必须做到的，所以在燃烧控制系统中采用了用给煤机转速信号代表煤量信号．即燃料的
控制可以通过控制每台给煤机的转速来实现。
6台给煤机中只要有5台正常运行，就能保证
机组满负荷运行。
因此，正常运行时只需5台给煤机运行即可，剩下1台作为备用。
（一）燃油压力控制系统
一般机组的基本燃料为煤粉，但在机组启动过程和低负荷运行，需要投油，所以，主燃料量包括这一部分燃油量，为此设计有燃油控制系统。
机组对燃油量的控制是通过控制燃油母管的压力来实现的。
图2-5-11是燃油压力控制系统。
燃油压力控制系统是一个定值单回路控制系统。
测量值为燃油压力，它与油压设定值相比较，其偏差通过调节器运算处理，再通过M／A站输出，去控制回油调节阀，通过调节回油流量使油压等于给定值。
（二）燃料（煤）量控制系统
机组的燃科（煤）量控制系统如图2-5-12所示。
燃料（煤）量控制系统是一个带前馈的单回路控制系统。
主燃料量的测量值由煤和油两部分叠加得到，其中煤的测量值是6台给煤机的给煤量之和，图中只画出了A给堞机的测量回路，其他5台测量回路与之相同。
∑l输出的总煤量在乘法器中与煤的热值修正系数相乘，得到用煤的实际发热量表示的总给煤量，油量信号是由实际供油流量减去回油流量乘以油的热值修正系数得到，油量信号与总给煤量信号在加法器∑3相加得到主燃料量测量值。
燃料量设定值由燃料量/风量指令交叉限制回路输出的燃料指令经过超前和环节（由模块LEADLAG2、∑4、∑5构成）处理后送入调节器，调节器将两者的偏差经过运算处理，其输出送往加法器∑6与燃料指令的前馈信号相加，再通过M/A站和增益调整与平衡模块送往各给煤机，调整给煤机转速，最终使进入锅炉的燃料与机组的负荷相适应。
1.煤量信号的测量
每台给煤机煤量的测量都有两个测点，经二选一模块2XMTR输出，其后再进入超/滞后模块LEADLAG1、切换器T2到加法模块∑1求纵总给煤量。
加超前/滞后环节的原因是因为磨煤机具有一定的惯性，这样使进入磨煤机的煤量和磨煤机输出的煤粉量之间有一定的迟延即输出相对于输入来说有一迟延时间（但进入磨煤机的给煤量等于磨煤机输出的煤粉量）。
切换模块T1和T2的切换条件成立时均输出0，但切换条件不一样：
T2的切换条件是当磨煤机跳闸时，输出的给煤量值立即为0；
T1的切换条件是当磨煤机没有跳闸，但给煤量低于某一下限值时，输出滞后一段时间为0。
这主要是因为磨煤机本身有一定的滞后造成的。
2．燃料指令超前处理
因为锅炉本身惯性大，负荷响应就慢，加之又采用直吹式制粉系统，使磨煤机环节也包括到燃料—负荷这个控制通道中，加大了负荷响应的时问。
为了提高负荷响应速度，此处采用超前处理（由模块LEADLAG2、∑4、∑5构成），超前处理部分原理可参考氧量校正及燃料量／风交叉限制回路（图2-5-9）中的动态校正回路。
同时，为了加快负荷响应的速度在∑6加入燃料指令的前馈。
3．增益调整与平衡
系统除设计有煤主控M／A站外，每台给煤机还有自己的M／A站，可分别对每一台给煤机进行独立操作，主站和分站之间设计有增益调整与平衡模块BALANCER，该模块有两个作用：
一个是实现控制信号对各执行机构的跟踪。
具体如何跟踪可人为设置；
另一个功能是当投自动的给煤机台数不同时调整控制信号的大小。
因为燃料调节器输出的煤量控制指令对六台给煤机并行控制，当投入的给煤机台数不同时，整个控制回路的控制增益应该
是不同的，投入的台数越多，控制信号应该越小，所以必须按投自动的实际给煤机台数对控制信号的增益进行修正。
4.备给煤机控制
在各给煤机控制中，以给煤机A为例，控制信号通过∑8加入运行人员偏置信号，可人为调整每台给煤机的负荷。
图2-5-12中，切换器T3切换的条件是磨煤机A处于自动状态，若磨煤机A不在自动状态，则T3的N端子通，∑8的输出是在跟踪实际给煤指令。
这样做的目的是为了实现该给煤机从手动向自动切换时无扰。
切换器T4的x％是给煤机磨辊和磨盘咬合的最小给煤量，通常为给煤机本身出力的25％左右。
三、磨煤机风量及风温控制系统
对于直吹式制粉系统，磨煤机磨出的煤粉由一次风送入炉膛。
对于送粉的一次风必须对其温度和压力进行控制。
对风温进行控制是为了保证磨煤机磨出的煤粉具有一定干燥度，温度太低起不到干燥作用，太高则易发生自燃。
对风量进行控制，可以使一次风，与煤粉量相
适应，保证送粉通畅。
风量太大会影响煤粉的细度，会将没有磨好的大颗粒煤粉吹入炉膛，
风量太小可能造成管道积粉，磨煤机堵塞。
一次风由一次风机送来，一次风机出来的风分了两路：
一路直接送往磨煤机，为冷一次风；
另一路经空气预热器加热送往磨煤机，为热一次风。
冷一次风和热一次风在进入磨煤机前混合。
具体风烟系统如图2-5-13所示。
风烟系统一次风温的调节是通过反向调整磨煤机入口一次风的冷风挡板和热风挡板来实现的（即开大冷风挡板的同时关小热风挡板），一次风量的调节是通过调整磨煤机人口混合风挡板来实现。
这里以A磨煤机为例来讲。
1．风温的调节
A磨煤机风温控制系统如图2-5—14所示。
温度测量值取自磨煤机出口处，测量值与设定值的偏差经PID调节器运算处理,其输出一方面去调节冷风挡板，同时通过函数模块@@和加法器@@去控制热风挡板，使冷风和热风两个挡板反向动作,直至温度回到给定值。
这样设计（两个挡扳反向动作）,一方可以加快风温调节的灵敏度，同时可减少风温调节对风量的影响。
在图2-5-14中，加法器可加入人为偏置信号，以便在投自动的情况下，运行人员根据实际
情况可对热风指令适当调整。
2．风量的调节
A磨煤机风量控制系统如图2-5-15所示。
该系统为单回路控制系统，风量测量值有三个测点，经三取一得出，然后再经风温校正后作为风量测量值。
风量的给定值是由给煤机负荷指令经函数f（x）修正后，再在∑1中加入运行人员偏置得到。
一次风的作用主要是送粉，其大小应由给煤量的大小来决定，因此，此处风量的设定值来自给煤机负荷指令。
设定值与测量值的偏差经调节器PID运算输出，再经M／A站去控制磨煤机入口混合风挡板，最终使得风量等于给定值。
磨煤机一次风量测量信号有三个测点，由三选一模块输出，该信号必须用风温进行校正。
因为在负荷变化时，一次风的温度和压力都偏离了测量元件的设计工况，而测量值的计算关系式都是在设计工况下得到的，所以在实际测量时，要对风量信号进行温度和压力的修正。
与压力比较，温度的变化对流量的测量影响较大，所以此处仅采用温度校正。
实际风量Gs
与风量测量值Gc之间的关系如下
式中T0——设计风温（绝对温标）；
T----实际风温（绝对温标）。
系统按照上述关系对风量进行校正，以提高风量测量的准确性。
在该系统中，设计风温
为293K，而测量来的一次风温为摄氏温度，所以要再加上273（∑2），将其转换成绝对温度。
当风温信号出错时，切换器T的Y端通，输出“1”，相当于不进行校正。
四、一次风压力控制系统
在磨煤机风温和风量控制中，磨煤机入口一次风量的控制是通过调整磨煤机入口混合风
挡板开度实现的。
要实现风量与挡板开度的一一对应关系，要求一次风道的压力恒定，为
此，设置了一次风压力控制系统。
图2-5-16为一次风压控制系统，它是通过控制两台一次
风机入口挡板的开度来调一次风压的。
一次风压的测点在A、B两个暖风器出口各有两个测点，每侧的两个测点经二选一模块
2XMTR输出，A、B两侧的信号再经小选模块（<
）输出作为一次风压的测量值。
此处选小的目的是不让一次风压太大以造成风量太大，从而影响煤粉的细度。
一次风压的设定值是由负荷指令处理回路输出的负荷指令LDCOUT经函数模块@@修正后，再在@@中加入运行员偏暨得到的。
一次风主要的目的是送粉，而煤粉量应与负荷成正比，所以此处用负荷
指令经函数处理而形成一次风压指令。
一次风压测量值与运行人员给定的设定值进行比较．
其偏差经调节器运算处理，再经增益调整与平衡模块BALANCER，分别去控制A、B两台一次风机入口挡板，从而使一次风压等于给定值。
并列运行的两台风机，风机输入一输出特性会存在差异，往往控制信号相同，而风机出力可能不同，为此需对控制指令进行偏差校正，使两台风机之间的负荷达到平衡。
这一功能的实现是由切换
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