热工控制系统第九章 燃烧控制系统课件.ppt

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1、第九章锅炉燃烧过程自动控制系统9.1汽包锅炉燃烧系统简介电站汽包锅炉燃烧系统包括燃料量控制、送风控制和引风控制三个子系统，设备众多，结构复杂，系统组成如下图所示：9.2燃烧过程自动控制的任务汽包锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是根据机组负荷的变化，使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉输出蒸汽量的需求，同时保证燃烧过程的经济性和锅炉运行的安全性。（一）母管制并列运行方式采用母管制并列运行方式的机组，锅炉燃烧过程自动控制的任务为：按预定比例分配各台锅炉的负荷，维持母管蒸汽压力稳定；保证各台锅炉燃烧过程的经济性；维持各台锅炉炉膛负压的稳定。（二）单元制炉跟机运行方

2、式采用单元制炉跟机运行方式的机组，在电网负荷变化时，首先改变汽轮机进汽阀开度调节机组负荷，再通过改变锅炉燃烧率维持主汽压力稳定，其机组控制原理图如下图所示：炉跟机运行方式机组控制原理图此种运行方式下锅炉燃烧过程自动控制的任务为：维持主蒸汽压力稳定；保证锅炉燃烧过程的经济性；维持锅炉炉膛负压的稳定。（三）单元制机跟炉运行方式采用单元制机跟炉运行方式的机组，在电网负荷变化时，首先改变锅炉燃烧率调节机组负荷，再通过改变汽轮机进汽阀开度维持主汽压力稳定，其机组控制原理图如下图所示：机跟炉运行方式机组控制原理图此种运行方式下锅炉燃烧过程自动控制的任务为：保证机

3、组负荷满足电网要求；保证锅炉燃烧过程的经济性；维持锅炉炉膛负压的稳定。9.3锅炉燃烧过程自动控制系统的组成与特点针对电站锅炉燃烧过程自动控制任务的需要，电站锅炉燃烧控制系统由以下三个子控制系统组成：以燃料量为调节变量，主蒸汽压力为被调量，通过调节进入炉膛的燃料量，维持主蒸汽压力的稳定。燃料量控制系统送风控制系统以送风量为调节变量，烟气含氧量为被调量，通过调节进入炉膛的送风量，使烟气含氧量达到设定的最佳值，保证燃料燃烧所需的空气量和燃烧过程的经济性。引风控制系统以引风量为调节变量，炉膛压力为被调量，通过调节引风量维持炉膛压力的稳定。锅炉燃烧控制系统锅炉

4、燃烧控制系统组成在锅炉燃烧控制过程中，通过燃料量控制、送风控制和引风控制三个子系统分别对三个调节变量（燃料量B、送风量V、引风量G）进行调节，以维持三个被调量（主蒸汽压力pT、烟气含氧量O2、炉膛压力plt）的稳定。锅炉燃烧控制过程中各调节变量和被调量之间的关系如下图所示：因此电站锅炉燃烧控制系统是一个多输入多输出的非线性多变量强耦合控制系统。9.4锅炉燃烧过程被控对象的动态特性锅炉燃烧过程被控对象的动态特性是指机组运行过程中各种扰动引起的各被调量变化的动态关系，锅炉燃烧过程被控对象的动态特性主要有以下三个：（一）主蒸汽压力的动态特性主蒸汽压力pT受

5、到的主要扰动有二个，其一是燃烧率μB扰动称为基本扰动或内部扰动；其二是汽轮机耗汽量D的扰动，称为外部扰动。内扰下主蒸汽压力的动态特性主蒸汽压力pT在内、外扰动下的动态特性；烟气含氧量O2在送风量扰动下的动态特性；炉膛压力plt在引风量扰动下的动态特性。主蒸汽压力pT的动态特性与汽轮机的调节装置有关，图（a）为汽轮机功率不变时，锅炉燃烧率μB扰动下主蒸汽压力pT变化的阶跃响应曲线：此时主蒸汽压力pT是一个无自平衡能力的被控对象。汽包压力pb与主蒸汽压力pT之差Δp2与主蒸汽流量以及过热器的阻力成正比。根据阶跃响应曲线确定迟延时间，可以求出：反应速度：反

6、应时间：反应时间TB定义为：燃烧率改变其额定值的10％,汽压改变10%所经过的时间。此时主蒸汽压力pT是一个有自平衡能力的被控对象。汽包压力pb与主蒸汽压力pT之差Δp2随燃料量和进入汽轮机的蒸汽流量的增加而增加。图（b）为汽轮机调节阀门开度不变时，锅炉燃烧率μB扰动下主蒸汽压力pT变化的阶跃响应曲线：根据锅炉蒸发受热面的热量平衡关系可得：式中:ΔQr——热负荷阶跃变化；D——主蒸汽流量；h′′——饱和蒸汽焓；C——蒸发受热面热容。根据以上热平衡关系式可得：（9－1）式中Cb称为蓄热系数，其物理意义为汽包压力pb改变一个单位，蒸发受热面所吞吐的蒸汽量

7、。式（9－1）表明，测出主蒸汽流量D和汽包压力pb的变化速度dpb/dt，与一定的蓄热系数Cb配合,就可得到代表热负荷Qr的热量信号，可以迅速反映燃料量的变化。外扰下主蒸汽压力的动态特性外部扰动是指电网负荷变化的扰动，图（a）和图（b）分别为汽轮机进汽量D和汽轮机调节阀门开度μT扰动下主蒸汽压力pT变化的阶跃响应曲线：图（a）中，主蒸汽压力pT在阶跃下降Δp0后，一直维持等速下降，为无自平衡能力的被控对象。图（b）中，主蒸汽压力pT在阶跃下降Δp0后，下降速度逐渐变慢，最后稳定于一个较低的压力值，为有自平衡能力的被控对象。（二）烟气含氧量的动态特性烟

8、气含氧量O2是影响燃烧过程经济性的重要指标，主要通过改变进入炉膛的送风量V对烟气含氧量O2进行调节。送风量V