600MW机组燃烧控制系统设计

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1.2.1锅炉调气压与汽轮机调气压

（1）维持机前压力PT（过热器出口汽压）机前压力应保持在给定值±0．2Mpa范围。 （2）维持单元机组的负荷。

（3）维持炉内过剩空气稳定，以保证燃烧经济性，控制系统应能保持炉内氧量在给定值±0．5%范围内。

（4）维持炉膛负压要求控制系统应能保持炉膛压力在给定值±30pa范围内 1.2.2维持炉膛内压力的稳定

正常运行时锅炉压力反映了送风量与引风量的平衡关系，炉膛压力的变化表

图1.3燃烧控制系统的组合方式

明引风量、送风量二者之间出现失衡，故当送风量变化时，必须相应地调整引风量的大小。另外炉膛压力大小还与炉内燃烧的稳定性密切相关，直接影响机组的安全经济运行。 从上述可知，一台锅炉的三项基本调节任务是彼此相关，不可全然分开的，但三者间又有相对的独立性，可以用三个子系统来完成各自的调节任务，如图所示。

燃料调节系统的调节变量时燃料量B，相对应的被调量是锅炉出口汽压或机前压力PT；送风调节系统的调节变量时送风量V，相对应的被调量为炉内过量空气系数a；引风调节系统的调节变量为引风量VS，相对应的被调量为炉膛压力PS。图中虽没有表示出三个子系统之间的联系，但实际的燃烧控制系统中三个子系统的协调配合是相当重要的

锅炉燃烧过程自动控制的任务在于使锅炉的燃烧工况与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济地运行。因此，当锅炉的负荷改变时，需要进行燃烧的调

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沈阳工程学院课程设计(论文)

整。每台锅炉燃烧过程的具体控制任务及控制策略因燃烧种类、制粉系统、燃烧设备以及锅炉的运行方式不同而异。

1.3燃烧过程自动控制内容与特点

1.3.1 燃料量控制

燃料量控制就使进入锅炉的燃料燃烧所产生的蒸汽量满足的外部负荷要求信号。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制的好坏对锅炉运行有重大影响。

当单元机组采取机跟炉负荷控制方式时，锅炉调机组负荷，汽机调汽压，直接将电网的符合要求N0作为锅炉的负荷要求信号；当单元机组采取炉跟机负荷控制方式时，汽机调机组负荷，锅炉调汽压，由于锅炉出口汽压是表征锅炉生产的蒸汽量与汽机耗气量之间的平衡指标，所以去锅炉出口汽压作为锅炉的负荷要求信号；当单元机组采用机炉协调负荷方式，负荷控制系统（主控系统）的锅炉主控信号作为锅炉的负荷要求信号。 1.3.2燃烧控制系统的特点

燃烧过程的控制对象之间存在着相互影响，每个被控量都同时受到几个控制量的影响，每个控制量又能同时影响几个被控量。严格讲，燃烧过程控制对象为多输入多输出的多变量对象，对多变量对象应采取多变量控制理论设计方法来设计控制系统。但目前电厂广泛使用单变量控制理论来设计控制系统，这是由于用单变量控制方法加上一些改进措施（如前馈信号等）已满足电厂设计生产过程的要求。

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2 燃烧控制对象的动态特性

2.1 概述

锅炉的燃烧过程是一个能量转换，传递的过程，也就是利用燃料燃烧的热量产生汽轮机所需蒸汽的过程。主蒸汽是平衡蒸汽量与外界负荷两者是否相适应的一个标志。因此，要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清汽压对象的动态特性。

2.2汽压控制对象的动态特性

锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是既要提供热量适应蒸汽负荷的需要，又要保证燃烧的经济性和锅炉运行的安全性。为了达到上述目的，燃烧过程的控制系统应包括三个调节任务：即维持汽压、保证最佳空燃比和保证炉膛负压不变。与此相对应，应有三个控制回路分别调节燃料量、送风量和引风量，从而构成了多参数的燃烧过程控制系统。为了能正确地设计控制系统，应先了解对象的动态特性。 2.2.1汽压调节对象的特性

锅炉的燃烧过程是一个能量转换、传递的过程，也就是利用燃料燃烧的热量产生用汽设备所需蒸汽的过程。主汽压力是衡量蒸汽量与外界负荷两者是否相适应的一个标志。因此，要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清汽压对象的动态特性。 2.2.2汽压被控对象的生产流程及环节划分

锅炉汽包压力是燃烧过程控制的主要被控量，分析燃烧过程对象的动态特性，是确定燃烧系统自动控制方案的主要依据。汽压被控对象的生产流程示意图如图2.1所示，整个系统由炉膛1，汽包、水冷壁组成的蒸发受热面2，过热器3，母管4和用汽设备5组成。工质(水)通过炉膛吸收了燃料燃烧发出的热量，不断升温,直到产生饱和蒸汽汇集于汽包内，最后经过过热器成为过热蒸汽，输送到用汽设备作功。

2.3燃烧系统的调节对象

燃烧调节系统一般有3个被调参数，气压p、过剩空气系数α（或最佳含氧量O2）

和炉膛负压Pf；有3个调节量，它们是燃料量M、送风量F和引风量Y。燃烧调节系统的调节对象对于燃料量，根据燃料种类的不同可能是炉排电机，也可能是燃料阀。对于送风量和引风量一般是鼓风电机和引风电机。

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图2.1汽压对象生产流程示意图1-炉膛；2-蒸发受热面；3-汽包；4-过热器；5-汽轮机

汽压对象生产流程如图12-5所示，主蒸汽压力PT受到的主要扰动来源有两个，其一是燃烧率扰动称为基本扰动或内部扰动；其二是汽轮机调节阀门开度的扰动，称为外部扰动。图示系统由炉膛，蒸发受热面（水冷壁），汽包，过热器和汽轮机等组成。工质（水）通过炉膛吸收了燃料燃烧发出的热量，不断升温，直接产生宝盒真去汇集于汽包内，最后通过过热器成为过热蒸汽，输送到汽轮机做功。

环节1：其输入量为单位时间内炉膛燃烧的燃料量M（kg/s），输出量为单位时间内传给炉膛受热面的燃料发热量Qr（kJ/s），又称炉膛热负荷。

在锅炉运行中，当燃料量M发生变化时，送风量与引风量应同时协调变化，这时的燃料量M的变化，表示锅炉燃烧率的变化，Qr的变化与燃烧率的变化（相当于M的变化）成正比。

燃料从煤斗下来落在炉排上，形成均匀的、有一定厚度的燃料层进行燃烧。所谓“火床”即是形象地表达了这种燃烧方式的特点。根据给煤量阶跃扰动响应曲线求得床温被控对象的近似传递函数为： WT(s)?KQT(s)??e??Ms （2.1） M(s)1?T1s 燃烧和传热过程是一个复杂的化学物理过程，燃料量改变后，首先需要经过一定的吸热、燃烧、放热时间，而后将热量传给受热面的金属管壁（辐射传热和对流传热同时进行），然后将热量传给锅炉的汽水容积。

根据热力学定律，当物体吸收热量时其温度将升高，并有下列等式成立（式中认为物体质量为单位质量）。

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