锅炉燃烧控制系统设计

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1、摘要锅炉燃烧控制系统最重要的任务是保持锅炉蒸汽压力稳定。当负载量改变，使蒸汽压力的变化，通过调节燃料量（或送风量），从而改变炉膛发热量，最终使蒸汽压力稳定。其次，我们应该保证燃料的经济燃烧，既不能因为空气不足而冒黑烟，也不能因为空气过多而导致热量损失增加。所以燃料量和空气量应保持一定的比例，或者说烟气中的氧气浓度应保持在一定的值。最后，鼓风量还要和引风量要相配合，以保持恒定的炉腾负压。如果负压太小，炉烟气外冒会影响设备和操作员工的安全；如果负压过大，使大量冷空气漏入炉中，导致热损失增加，降低了燃烧效率。关键字：燃烧控制串级控制炉膛负压联机控制-19-一、工

2、业锅炉的工作过程1.1锅炉简介锅炉结构如图所示，主要包括炉膛、汽包、省煤器、炉排以及给水粟、鼓风机、引风机、炉排电机等重要设备。煤炭通过斜皮带机和平皮带机送至炉排，然后在炉膛内燃烧，最后随排澄电机排出。炉腊内的烟气则通过省煤器交换热量以较低温状态被引风机排出。而给水粟则将储水库里的水先经过省煤器送至汽包，其给水量可通过给水调节阀控制。汽包内的蒸汽通过蒸汽管向外输送以供使用。锅炉系统主要输入变量是给水量、送风量、给煤量、引风量、蒸汽负荷等，主要输出变量是蒸汽压力、汽包水位、烟气含氧量和炉膛负压、蒸汽流量等。所以锅炉系统是一个多输入，多输出且相互关联的复杂的控

3、制对象。系统的输入变量其实就是我们控制方法的控制量，根据控制量的不同可将锅炉系统划分为若干个子控制系统：给煤系统、送风系统、引风系统和汽包水位系统。当然他们都有自己主要的调节对象，分别为：蒸汽压力、烟气含氧量、炉腊负压、汽包水位。锅炉控制系统的控制指标为：蒸汽压力在期望压力的±1%，空气燃烧比应该保证±0.4%的过量氧气，汽包水位应控制在±5cni。其中给煤系统、送风系统、引风系统之间又有紧密的关系，三者共同组成了锅炉燃烧控制系统。1.2为锅炉结构和工艺流程示意图燃烧的煤层厚度通过闸板控制，炉排转速可由交流变频调速电机控制。尾部受热面有省煤器和空气预热器。

4、-19-锅炉结构和工艺流程示意图给水通过省煤器预热后给锅炉上水，空气经空气预热器后由炉排左右两侧6个风道进入，烟气通过除尘器除尘，由引风机送至烟囱排放，主蒸汽经过过热器送至汽柜和用汽部门。鼓风机、引风机都是由交流变频器来控制，通过调节鼓风机、引风机的速度来实现控制鼓风量、引风量。二、锅炉燃烧的控制要求2.1锅炉燃烧过程的任务、被控变量和操纵变量控制系统被控变量操纵变量控制目的锅炉燃烧控制系统蒸汽出口压力烟气成分炉膛负压燃料流量送风流量引风流量蒸汽负荷平衡燃烧的完全和经济性锅炉运行的安全性锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷要求，同

5、时保证锅炉的经济、安全运行。为适应蒸汽负荷的变化，应及时调节燃料量。为完全燃烧，应控制燃烧量与空气的比值，使过剩的空气系数满足要求，为防止燃烧-19-过程中火焰或烟气外喷，应控制炉膛的负压。这三项控制任务互相影响。另外，从安全角度考虑，需设置安全控制系统即设置防止回火的联锁控制系统和防脱火的联锁控制系统。三、燃烧控制基本控制方案锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志，燃料又是影响蒸汽压力的主要因素，因此蒸

6、汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。锅炉蒸汽压力是燃烧过程调节对象的主要被控量，引起蒸汽压力变化的因素有很多，如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变化的原因。它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变化)和外扰(蒸汽流量的改变)。由于每个系统的输入输出之间都一定的系统延迟，即当输入变化的时候系统输出不能够马上反应其变化从而是系统的控制不及时。3.1基本控制方案一：3.1.1串级控制控制系统描述：（1）蒸汽压力为主被控变量，燃料量为副被控变量组成的串级控制系统。（2）燃料量为主动量，空气量为从动量的比值控制系统。特点：（1）确保燃料量与空气量的比

7、值关系，当燃料量变化时，空气量能够跟踪燃料量变化。（2）送风量的变化滞后于燃料量的变化。以蒸汽压力为被调节量，以燃料量为调节量的串级控制系统设计如图所示。-19-输入量蒸汽出口压力控制方框系统蒸汽压力控制器燃料控制器控制阀副对象主对象燃料流量变送器蒸汽压力变送器输出量控制方案：蒸汽燃料空气FT222FTPTFYIKFC2PCFC1燃料阀空气阀蒸汽出口压力控制系统3.1.2控制器正反作用及控制阀的气关气开形式选择：-19-1）主控制器：选择反作用，因为当阀的开度增大后，燃料的流量增加，阀的开度为（+），变送器为（+），所以控制器也为（+）所以控制器选择反作用

8、2）副控制器：选择反作用，因为当阀的开度增大后，蒸汽的温度升高压力