600MW单元机组锅炉燃烧控制系统设计
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[参 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 考 文 献]
3
3. 1燃烧过程控制Fra bibliotek析燃料量控制系统 燃料控制子系统的作用是燃料量适应负荷变
化的需要 , 保证压力在允许范围内变化。该系统 用给煤机转速表示燃料量 ( 锅炉燃烧率 ) 的大小 , 被调量是机前压力 P T , 调节量是各给煤机的给煤 量 B 0 , 反馈量是给煤机转速总和 n , 构成串级控 制系统。燃料控制子系统是由给煤机转速测量回 路、 燃料发热量修正回路、 燃料调节回路构成。给 煤机转速测量回路的作用是提供给煤量的反馈信 号; 燃料发热量修正回路的作用是保证燃料变化 时发热量不变化; 燃料调节回路的作用是通过调 节给煤量来适应外界负荷的需求。 3. 2 送风控制系统 送风控制子系统 的作用是 通过调 节总送 风 量, 保证燃烧过程中总的风 - 煤比值。该系统中 被调量是烟气含氧量, 调节量是各台送风机的送 风量 , 反馈量是各台送风机的风量信号与一次风 总风量信号相加 , 构成串级控制系统。送风量控 制子系统由总风量测量回路、 烟气含氧量校正回
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林凤华 , 彭俊珍
连续清理刮至给煤机出口 。给煤机给煤量调节 是通过电磁调速电动机控制启动滚轮转速来实现 的。电子称重式给煤机给煤量的称重原理是通过 负荷传感器测出的单位长度皮带上煤的重量 G, 再乘以由编码器测出的皮带转速 v, 就得到了给 煤量 B, 即 B = Gv 。 1. 3 空气预热器 空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热 燃烧所需空气的一种热交换装置。 1. 4 一次风机工作原理 一次风机 为前弯 式离心 风机, 由叶 轮组、 机 壳、 进风口、 调节门、 传动组组成。其工作原理为 当风机运转时, 充满叶轮的气体被叶片带动一起 旋转 , 旋转的气体 因自身的 质量产生 了离心力。 在离心力作用下, 使气体沿叶片流道从叶轮四周 出口处冲出, 获得能量, 同时, 叶轮中心形成负压。 进口侧气体在大气压力作用下不断的吸入 , 风机 不停的旋转, 气体就不断的被吸入、 排出。 1. 5 送、 引风机工作原理
又相互联系 。 在锅炉燃烧控制系统设计中 , 利用相应的控制规律和控制器进行优化设计 , 达到燃料量 、 送 风量 、 引风量的最佳组合 , 实现锅炉燃烧的经济性 、 安全性 。 关键词 : 锅炉 ; 燃烧 ; 自动控制 中图分类号 : T K 223. 7 文献标识码 : A 文章 编号 : 1671- 2544( 2010) 03- 0057- 03
The Design of Automatic Combustion Control System of 600MW Boiler
Lin F eng hua, P eng Junzhen
( D ep ar tment of M echanical and E lectr ical Engineer ing , H ubei Poly technic I nstitute, X iaogan, H ubei 432000 )
Abstract: Aut om atic combust io n sy st em consist s of t hree subsyst em s. T he subsy st em s ar e named fuel cont rol syst em, air contr ol sy st em and air leading co nt rol syst em. T he t hree subsyst em s are separat ed in som e ext ent but also int errelated in som e part . W e design it by using t he cont rolling law co rre spo nding t o this sy st em. In order t o opt imizing it, we use a co nt ro ller t o achieve the best balance a m ong fuel co nsum pt ion, air flo w and leading air volume. T he ult imat e goal of t his system is to m ake bo iler co mbustion more econo mic and securit y. Key Words: boiler; com bust ion; aut omat ic cont rol
收稿日期 : 2010- 04- 06 作者简介 : 林凤华 ( 1966 彭俊珍 ( 1965
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燃烧过程分析
燃烧设备主要有磨煤机、 给煤机、 燃烧器、 风
[ 1]
机等 , 下面分别做简单介绍。 1. 1 磨煤机的工作原理 球磨机主体是一个直径约 2~ 4m 、 长 3~ 10m 的大圆筒, 筒内装有大量直径为 25~ 60m m 的钢 球。筒内壁衬装波浪形锰钢护甲, 筒身两端是架 在大轴承上的空心轴颈 , 一端是热空气和原煤的 进口, 另一端是气粉混合物的出口。 圆筒由电动机通过减速器拖动旋转 , 筒体转 动时, 将筒内钢球带到一定高度 , 这时波浪形护甲 起着带动钢球、 避免滑落的作用 , 钢球从一定高度 落下将煤击碎。所以球抹机主要是以撞击作用磨 制煤粉的, 同时也兼有挤压、 碾压作用。球磨机内 干燥与磨煤是同时进行的 , 一般均采用热空气作 为干燥剂, 磨好的煤粉由干燥剂气流从筒体内带 出。干燥剂气流在筒内的速度为 1~ 3m / s, 速度 越大, 带出的煤粉越粗 , 磨煤出力越大 1. 2 给煤机的工作原理
指令 B 0 乘以风煤比系数 K 为送风量给定值, 调 节的目的是使送风量与燃烧率要求相适应。引风 调节器以炉膛压力为被调量 , 通过调节引风量保 持送、 引风量的 平衡, 维持炉膛 压力在一 定范围 内。为防止负荷变动时炉膛压力的大幅度波动, 送风量指令的变化通过前馈补偿器 f ( t ) 作用于引 风调节器, 改变引风量使之与送风量相适应, 使炉 膛压力波动很小 , 并通过引风调节器使炉膛压力 等于给定值。控制结束后, 燃料量、 送风量、 引风 量都改变为与机组负荷要求相适应的数值上。
[ 3]
送、 引风机为动叶可调轴流风机, 它的工作原 理是基于机翼型理论。气体以一个攻角 进入叶 轮 , 在翼背上产生一个升力 , 同时必定在翼腹上产 生一个大小相等方向相反的作用力 , 使气体排出 叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时, 风机 进口处由于差压 的作用 , 使气体 不断地被 吸入。 而动叶可调轴流 风机, 攻 角越大 , 翼背的 周界越 大 , 则升力越大 , 风机的压差越大, 风量则小。当 叶片攻角达到临界值时 , 气体将离开翼背的型线 而发生涡流 , 此时风机压力大, 风量下降, 产生失 速现象。 1. 6 燃烧器布置 1025t / h 亚临界自然循环煤粉炉采用四角布 置切圆燃烧方式的直流式摆动燃烧器。在炉膛下 部四个切角处各布置了一组燃烧器 , 每组燃烧器 由八层二次风喷嘴、 五层一次风喷嘴和两层三次 风喷嘴组成。
[ 2]
。
8224 型给煤机工作原理比较简单 , 原煤仓落 煤经给煤机进口, 由皮带驱动滚轮驱动皮带滚动, 将皮带上原煤输送至给煤机出口进入磨煤机进行 碾磨。皮带边缘的零星落煤由其下部的清扫装置
) , 女 , 湖北孝感人 , 湖北职业技术学院机电工程学院副教授 。 ) , 女 , 湖北孝感人 , 湖北职业技术学院机电工程学院副教授 。
随着经济的发展, 能源短缺问题显得越来越 突出, 这就给电厂的发展提出了新的要求 , 不仅要 求电厂运行安全 , 而且还要经济。燃烧系统是电 厂的重要组成部分, 它效率的高低直接影响到整 个电厂的效率, 所以燃烧问题受到了科学工作者 的普遍关注, 并且这个领域也是发展较快的领域。 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料 燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负 荷的需求 , 同时保证锅炉的安全经济运行。锅炉 燃烧过程自动控制主要包括三项控制内容 : 控制 燃料量、 控制送风量、 控制引风量。为实现对燃料 量、 送风量和引风量的控制, 相应的有三个控制系 统, 即燃料量控制系统、 送风量控制系统和引风量 控制系统。以上三个控制系统之间存在着密切的 相互关联 , 要控制好燃烧过程 , 必须使燃料量、 送 风量及引风量三者协调变化。 在锅炉燃料控制子系统中 , 有三种方案控制 燃料量, 分别为 : 燃料反馈的燃料控制系统、 给煤 机转速反馈的燃料控制系统和前馈+ 反馈的燃料 控制子系统[ 1] 。其中 , 给煤机转速反馈的 燃料控 制子系统是目前应用最多的。送风控制一般采取 串级比值控制系统 , 辅之以含氧量校正信号。引 风控制系统一般引入送风量前馈信号 , 使送风量 与引风量相匹配。
路、 送风量调节回路构成。总风量回路提供风量 的反馈信号。烟气含氧量校正回路的作用是根据 烟气含氧量与给定值之间的偏差对送风量进行校 正 , 以保证最佳的过剩空气。送风量调节回路的 作用是根据校正后 的总风量与 给定值之 间的偏 差 , 调节送风量, 使副回路构成随动控制系统。 3. 3 引风控制系统 引风控制子系统的作用是保持炉膛压力稳定 在给定值。该系统的被调量是炉膛压力, 调节量 是引风量, 前馈信号是送风量, 构成前馈- 反馈控 制系统。 引入送风量前馈信号是协调送风和引风之间 的关系 , 克服送风量对炉膛压力的扰动。 P I 调节 器构成的调节系统可以消除其他扰动对炉膛压力 的影响 , 静态时炉膛压力等于给定值。炉膛压力 直接影响炉膛内燃 料的燃烧质 量和锅炉 的安全 性。炉膛压力控制系统的基本任务是通过控制两 台引风机动叶或入口挡板的开度 , 使引风量与送 风量相适应, 从而保证炉膛压力在允许范围内 , 以 稳定燃烧, 减少污染, 保障安全。
600M W 单元机组锅炉燃烧控制系统设计
氧量校正回路 的给定值 O 20 是负 荷的函数。 在低负荷时 , 为了安全一般采用富风运行 , 随着负 荷上升, 炉内燃烧条件越来越好。经济燃烧需要 的空气量下降, 最佳氧量随着负荷上升是逐步下 降的, f 2 ( x ) 给出随机组负荷变化的最佳氧量给定 值 O20 送入氧量校正器。当实际氧量 O 2 不等于 氧量给定值时, 校正调节器输出校正信号进行细 调, 改变风煤比系数 K, 从而维持炉膛处于最佳燃 烧状态[ 4] 。
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3. 1燃烧过程控制Fra bibliotek析燃料量控制系统 燃料控制子系统的作用是燃料量适应负荷变
化的需要 , 保证压力在允许范围内变化。该系统 用给煤机转速表示燃料量 ( 锅炉燃烧率 ) 的大小 , 被调量是机前压力 P T , 调节量是各给煤机的给煤 量 B 0 , 反馈量是给煤机转速总和 n , 构成串级控 制系统。燃料控制子系统是由给煤机转速测量回 路、 燃料发热量修正回路、 燃料调节回路构成。给 煤机转速测量回路的作用是提供给煤量的反馈信 号; 燃料发热量修正回路的作用是保证燃料变化 时发热量不变化; 燃料调节回路的作用是通过调 节给煤量来适应外界负荷的需求。 3. 2 送风控制系统 送风控制子系统 的作用是 通过调 节总送 风 量, 保证燃烧过程中总的风 - 煤比值。该系统中 被调量是烟气含氧量, 调节量是各台送风机的送 风量 , 反馈量是各台送风机的风量信号与一次风 总风量信号相加 , 构成串级控制系统。送风量控 制子系统由总风量测量回路、 烟气含氧量校正回
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林凤华 , 彭俊珍
连续清理刮至给煤机出口 。给煤机给煤量调节 是通过电磁调速电动机控制启动滚轮转速来实现 的。电子称重式给煤机给煤量的称重原理是通过 负荷传感器测出的单位长度皮带上煤的重量 G, 再乘以由编码器测出的皮带转速 v, 就得到了给 煤量 B, 即 B = Gv 。 1. 3 空气预热器 空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热 燃烧所需空气的一种热交换装置。 1. 4 一次风机工作原理 一次风机 为前弯 式离心 风机, 由叶 轮组、 机 壳、 进风口、 调节门、 传动组组成。其工作原理为 当风机运转时, 充满叶轮的气体被叶片带动一起 旋转 , 旋转的气体 因自身的 质量产生 了离心力。 在离心力作用下, 使气体沿叶片流道从叶轮四周 出口处冲出, 获得能量, 同时, 叶轮中心形成负压。 进口侧气体在大气压力作用下不断的吸入 , 风机 不停的旋转, 气体就不断的被吸入、 排出。 1. 5 送、 引风机工作原理
又相互联系 。 在锅炉燃烧控制系统设计中 , 利用相应的控制规律和控制器进行优化设计 , 达到燃料量 、 送 风量 、 引风量的最佳组合 , 实现锅炉燃烧的经济性 、 安全性 。 关键词 : 锅炉 ; 燃烧 ; 自动控制 中图分类号 : T K 223. 7 文献标识码 : A 文章 编号 : 1671- 2544( 2010) 03- 0057- 03
The Design of Automatic Combustion Control System of 600MW Boiler
Lin F eng hua, P eng Junzhen
( D ep ar tment of M echanical and E lectr ical Engineer ing , H ubei Poly technic I nstitute, X iaogan, H ubei 432000 )
Abstract: Aut om atic combust io n sy st em consist s of t hree subsyst em s. T he subsy st em s ar e named fuel cont rol syst em, air contr ol sy st em and air leading co nt rol syst em. T he t hree subsyst em s are separat ed in som e ext ent but also int errelated in som e part . W e design it by using t he cont rolling law co rre spo nding t o this sy st em. In order t o opt imizing it, we use a co nt ro ller t o achieve the best balance a m ong fuel co nsum pt ion, air flo w and leading air volume. T he ult imat e goal of t his system is to m ake bo iler co mbustion more econo mic and securit y. Key Words: boiler; com bust ion; aut omat ic cont rol
收稿日期 : 2010- 04- 06 作者简介 : 林凤华 ( 1966 彭俊珍 ( 1965
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燃烧过程分析
燃烧设备主要有磨煤机、 给煤机、 燃烧器、 风
[ 1]
机等 , 下面分别做简单介绍。 1. 1 磨煤机的工作原理 球磨机主体是一个直径约 2~ 4m 、 长 3~ 10m 的大圆筒, 筒内装有大量直径为 25~ 60m m 的钢 球。筒内壁衬装波浪形锰钢护甲, 筒身两端是架 在大轴承上的空心轴颈 , 一端是热空气和原煤的 进口, 另一端是气粉混合物的出口。 圆筒由电动机通过减速器拖动旋转 , 筒体转 动时, 将筒内钢球带到一定高度 , 这时波浪形护甲 起着带动钢球、 避免滑落的作用 , 钢球从一定高度 落下将煤击碎。所以球抹机主要是以撞击作用磨 制煤粉的, 同时也兼有挤压、 碾压作用。球磨机内 干燥与磨煤是同时进行的 , 一般均采用热空气作 为干燥剂, 磨好的煤粉由干燥剂气流从筒体内带 出。干燥剂气流在筒内的速度为 1~ 3m / s, 速度 越大, 带出的煤粉越粗 , 磨煤出力越大 1. 2 给煤机的工作原理
指令 B 0 乘以风煤比系数 K 为送风量给定值, 调 节的目的是使送风量与燃烧率要求相适应。引风 调节器以炉膛压力为被调量 , 通过调节引风量保 持送、 引风量的 平衡, 维持炉膛 压力在一 定范围 内。为防止负荷变动时炉膛压力的大幅度波动, 送风量指令的变化通过前馈补偿器 f ( t ) 作用于引 风调节器, 改变引风量使之与送风量相适应, 使炉 膛压力波动很小 , 并通过引风调节器使炉膛压力 等于给定值。控制结束后, 燃料量、 送风量、 引风 量都改变为与机组负荷要求相适应的数值上。
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送、 引风机为动叶可调轴流风机, 它的工作原 理是基于机翼型理论。气体以一个攻角 进入叶 轮 , 在翼背上产生一个升力 , 同时必定在翼腹上产 生一个大小相等方向相反的作用力 , 使气体排出 叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时, 风机 进口处由于差压 的作用 , 使气体 不断地被 吸入。 而动叶可调轴流 风机, 攻 角越大 , 翼背的 周界越 大 , 则升力越大 , 风机的压差越大, 风量则小。当 叶片攻角达到临界值时 , 气体将离开翼背的型线 而发生涡流 , 此时风机压力大, 风量下降, 产生失 速现象。 1. 6 燃烧器布置 1025t / h 亚临界自然循环煤粉炉采用四角布 置切圆燃烧方式的直流式摆动燃烧器。在炉膛下 部四个切角处各布置了一组燃烧器 , 每组燃烧器 由八层二次风喷嘴、 五层一次风喷嘴和两层三次 风喷嘴组成。
[ 2]
。
8224 型给煤机工作原理比较简单 , 原煤仓落 煤经给煤机进口, 由皮带驱动滚轮驱动皮带滚动, 将皮带上原煤输送至给煤机出口进入磨煤机进行 碾磨。皮带边缘的零星落煤由其下部的清扫装置
) , 女 , 湖北孝感人 , 湖北职业技术学院机电工程学院副教授 。 ) , 女 , 湖北孝感人 , 湖北职业技术学院机电工程学院副教授 。
随着经济的发展, 能源短缺问题显得越来越 突出, 这就给电厂的发展提出了新的要求 , 不仅要 求电厂运行安全 , 而且还要经济。燃烧系统是电 厂的重要组成部分, 它效率的高低直接影响到整 个电厂的效率, 所以燃烧问题受到了科学工作者 的普遍关注, 并且这个领域也是发展较快的领域。 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料 燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负 荷的需求 , 同时保证锅炉的安全经济运行。锅炉 燃烧过程自动控制主要包括三项控制内容 : 控制 燃料量、 控制送风量、 控制引风量。为实现对燃料 量、 送风量和引风量的控制, 相应的有三个控制系 统, 即燃料量控制系统、 送风量控制系统和引风量 控制系统。以上三个控制系统之间存在着密切的 相互关联 , 要控制好燃烧过程 , 必须使燃料量、 送 风量及引风量三者协调变化。 在锅炉燃料控制子系统中 , 有三种方案控制 燃料量, 分别为 : 燃料反馈的燃料控制系统、 给煤 机转速反馈的燃料控制系统和前馈+ 反馈的燃料 控制子系统[ 1] 。其中 , 给煤机转速反馈的 燃料控 制子系统是目前应用最多的。送风控制一般采取 串级比值控制系统 , 辅之以含氧量校正信号。引 风控制系统一般引入送风量前馈信号 , 使送风量 与引风量相匹配。
路、 送风量调节回路构成。总风量回路提供风量 的反馈信号。烟气含氧量校正回路的作用是根据 烟气含氧量与给定值之间的偏差对送风量进行校 正 , 以保证最佳的过剩空气。送风量调节回路的 作用是根据校正后 的总风量与 给定值之 间的偏 差 , 调节送风量, 使副回路构成随动控制系统。 3. 3 引风控制系统 引风控制子系统的作用是保持炉膛压力稳定 在给定值。该系统的被调量是炉膛压力, 调节量 是引风量, 前馈信号是送风量, 构成前馈- 反馈控 制系统。 引入送风量前馈信号是协调送风和引风之间 的关系 , 克服送风量对炉膛压力的扰动。 P I 调节 器构成的调节系统可以消除其他扰动对炉膛压力 的影响 , 静态时炉膛压力等于给定值。炉膛压力 直接影响炉膛内燃 料的燃烧质 量和锅炉 的安全 性。炉膛压力控制系统的基本任务是通过控制两 台引风机动叶或入口挡板的开度 , 使引风量与送 风量相适应, 从而保证炉膛压力在允许范围内 , 以 稳定燃烧, 减少污染, 保障安全。
600M W 单元机组锅炉燃烧控制系统设计
氧量校正回路 的给定值 O 20 是负 荷的函数。 在低负荷时 , 为了安全一般采用富风运行 , 随着负 荷上升, 炉内燃烧条件越来越好。经济燃烧需要 的空气量下降, 最佳氧量随着负荷上升是逐步下 降的, f 2 ( x ) 给出随机组负荷变化的最佳氧量给定 值 O20 送入氧量校正器。当实际氧量 O 2 不等于 氧量给定值时, 校正调节器输出校正信号进行细 调, 改变风煤比系数 K, 从而维持炉膛处于最佳燃 烧状态[ 4] 。
