煤粉锅炉燃烧控制系统42页PPT

就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
锅炉燃烧过程控制系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生

神经网络控制算法
模拟人脑神经元网络，自适应学习和优化控制策 略，处理复杂的非线性过程。
人机界面
监控界面
实时显示锅炉的运行状态、控制参数和报警信息，方便操作人员 监控。
操作界面
提供控制按钮、输入框和菜单等交互元素，支持操作人员对控制系 统进行操作。
报表界面
生成各种运行报表，如日报表、月报表和年报表，便于分析和总结 。
03
严格控制锅炉的运行参 数，避免超压、超温等 危险情况。
04
保持工作场所整洁，避 免杂物堆积，确保安全 通道畅通。
常见故障与排除方法
01
02
03
04
控制系统失灵
检查控制线路是否连接良好， 元件是否损坏，及时修复或更
换。
锅炉压力异常
检查压力传感器是否正常，调 整压力调节阀，确保压力在正
常范围内。
温度控制不稳定
建立设备维护档案，记录设备 的运行状况和维护情况，以便
及时发现问题并处理。
THANK YOU
感谢各位观看
《锅炉自动控制系统》PPT课件
目录
• 锅炉自动控制系统概述 • 锅炉自动控制系统硬件 • 锅炉自动控制系统软件 • 锅炉自动控制系统应用与案例 • 锅炉自动控制系统安全与维护
01
锅炉自动控制系统概述
定义与功能
定义
锅炉自动控制系统是指利用自动化技 术实现对锅炉运行过程的自动控制， 以达到提高效率、安全可靠、节能环 保等目的。
功能
自动控制锅炉的运行状态，包括温度 、压力、水位等参数，实现自动化调 节和远程监控，提高生产效率和安全 性。
系统组成与结构
系统组成
锅炉自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器、人机界面等部分组成。

04
05
燃烧控制系统的应用与案 例分析
燃烧控制系统在工业锅炉中的应用
工业锅炉是燃烧控制系统的重要应用领域之一，通过采用先进的燃烧控 制系统，可以提高锅炉的燃烧效率、降低能耗和减少污染物排放。
工业锅炉的燃烧控制系统通常包括燃料供应系统、空气供应系统、燃烧 器控制系统等，通过协调控制这些系统，实现锅炉的稳定燃烧和高效运
03
根据燃烧方式，可分为 层燃炉、室燃炉、循环 流化床炉等。
04
根据用途，可分为工业 锅炉和电站锅炉等。
03
燃烧控制系统的工作原理
控制系统的基本组成
01
02
03
04
传感器
用于检测锅炉运行状态和燃烧 参数，如温度、压力、流量等
。
控制器
根据传感器采集的数据进行计 算和控制，输出控制信号。
执行器
根据控制信号调节燃烧设备的 运行，如调节阀、电机等。
04
燃烧控制系统的关键技术
燃烧控制技术
燃料控制
根据锅炉的负荷需求，调整进入锅炉的燃料 量，确保锅炉稳定运行。
燃烧效率优化
通过调整燃料和空气的配比，提高燃烧效率 ，降低能耗。
点火与火焰监测
自动点火并监测火焰状态，防止锅炉熄火， 确保安全运行。
排放控制
控制燃烧过程，减少有害气体和颗粒物的排 放。
温度控制技术
燃烧反应过程中，燃料与空气中的氧气发生化学反应，释放出能量，同时生成废气 和灰渣。
锅炉燃烧系统通过合理组织燃烧，提高燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的高 效利用。
锅炉燃烧系统的组成
锅炉燃烧系统主要由燃烧 器、炉膛、送风系统、排 烟系统、灰渣排放系统等 组成。
燃烧器是燃烧系统的核心 部件，负责提供燃料和空 气的混合物，并组织燃烧 过程。

推迟一、二次风混合时间，煤粉进入炉 膛时形成富燃料区，并在富燃料区进行缺 氧燃烧，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃 烧产生的烟气再与补入的二次风混合，使 燃料完全燃烧。
“燃尽风”喷口的位置决定了煤粉气流在
主燃烧区内的停留时间，它和过量空气系

数一起，共同决定了主燃烧区内NOx降低的
程度，也直接关系到其在燃尽区的燃尽效 果和炉膛出口烟气温度水平。
47
第47页/共143页
• 三次风喷口布置在燃烧器的最上方，距相邻二次风喷口有较大间距，并应有一定 的倾角，此外，三次风速不宜过低，一般为5060m/s。 • ｔ3＜100℃ • ｒ3≈10％～18％
48
第48页/共143页
二、旋流煤粉燃烧器
1、旋流燃烧器的射流特性
旋流燃烧器是利用旋流器使气流产生旋转运动的。 旋流燃烧器中所采用的旋流器主要有以下几种：蜗壳、 切向叶片及轴向叶片等。
沿炉膛高度空气分级燃烧
77
第77页/共143页
煤粉气流
炉膛
空气 旋流燃烧器空气分级示意图
78
第78页/共143页
上部二次风SOFA 与主燃烧器一体的OFA
主燃烧器
NOX
第二次生成的NOX
NOX NOX
NOX被还原
燃烧器分级配风的喷口布置示意和NOX的还原过程
79
第79页/共143页
燃料分级燃烧技术 (fuel staging): 根据 NOx的分解机理，已生成的NOx在遇到烃根CHi 和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会 发生NO的还原反应从而降低NOx排放水平。
6
第6页/共143页
第二节 煤和煤粉的着火和燃烧
一、热力着火
1、定义 着火：由缓慢的氧化反应状态转变到高速燃烧状态的瞬间过程 可分为： 连锁着火：这种由连锁反应引起的着火叫连锁着火。 热力着火：由于温度不断升高而引起的着火叫热力着火。在锅炉中

角度一次风导向锥,采用螺栓连接固
定在一次风管突扩台阶上
5、内二次风和外二次风风量和旋流
强度可调
6、形成一个“三高区”（煤粉浓度
高区、高温烟气回流混合区、高湍
动能区）
7、选取合理的内、外二次风导向锥
的角度 19
编辑版pp
未燃尽碳 NOx 停留时间
燃尽区
燃尽风口 NO 还原区
燃烧器 燃烧器 燃烧器
主燃区
为了防止煤粉浓缩器的磨损，在煤粉浓缩器的迎风面上贴 有耐磨陶瓷。
防止冲“掉牙”
编辑版pp
利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度 在OPCC燃烧器中，靠近燃烧器处有个负压区，热烟气回
流促进着火并提高了燃烧效率。同时，在稳燃环中安装了 阻隔环，可使内二次风和外二次风向外扩展。因此，火焰 还原区域扩大，火焰长度被缩短，扩大的还原区域提高了 “焰内还原NOx”的能力。
一个好汉三个帮
5
编辑版pp
6
编辑版pp
单个煤粉燃烧器的一次风管
安装尺寸图
编辑版pp
关键结构1——煤粉浓缩器
燃烧器有一个锥型的煤粉浓缩器，两级煤粉浓缩器 对煤粉采用径向浓缩。煤粉浓缩器给煤粉一个径向 的速度分量，提高火焰稳燃环附近的煤粉浓度，提 高燃烧效率，提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣 及降低NOx排放。
23
贴壁风 喷口
还原 风喷 口
上层燃 烧器
为什么采用如此多的燃烧器
• 为了提高锅炉的安全性和经济性，趋向于 采用小功率燃烧器因为单只燃烧器功率过大， 会带来以下问题： • （1）炉膛受热面局部热负荷过高，易于结 渣。 • （2）炉膛受热面局部热负荷过高，易引起 水冷壁的传热恶化和直流锅炉的水动力多值性。
前墙标高（m）

(2)燃烧过程的三个调节系统，一般可以有1、2、3三种组合方案， 如图7-16所示。这几种调节方案的最终调节结果并无差别，主要动 作的先后次序略有不同。
图7-16 燃烧调节系统组合示意图
三、汽压调节对象的生产流程及其动态特性
汽压调节对象生产流程示意如图7-17(b)所示。燃 料与相应的送风量进入炉膛，燃料燃烧产生的热量被布 置在炉膛四周的蒸发受热面吸收而产生蒸汽，蒸汽流经 过热器加热成过热蒸汽，过热蒸汽由蒸汽管道送入汽轮 机做功。
§7-3燃烧过程自动控制系统分析
一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量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，当负荷改变时，锅 炉将需要进行燃烧的调整。
锅炉燃烧调节需要包括下列几项内容： 1、燃料量调节 2、送风量调节 3、引风量调节
汽压对象之所以有自平衡能 力是因为汽压升高后，汽机调门 开度不动，而汽机的进汽量DT相 应地增加，自发地限制了汽压的 升高。汽包压力Pd与主蒸汽压力 PT之差△P是随着蒸汽流量增加 而增大的，因此△P2＞△P1。
∆P1 ∆µB
∆P2
µB
0
t
DT
0 Pd,PT
T
t Pd PT
t 0
τB
图 9-5 燃烧率扰动时汽压的阶跃响应曲线 (µT)不变
2．负荷扰动下汽压控制对象的动态特性
⑴在μT扰动时：
在μT扰动下汽包压力控制对象为一阶惯性环节,主蒸汽压力控制对 象为比例环节和一阶惯性环节的并联环节，阶跃响应曲线：
⑵在DT扰动时：
第三节 燃烧过程控制信号的测取 The Collection of Control Signal

编辑版ppt
19
特点：
几个一次风喷口集中布置在一起， 一、二次风喷口中心间距较大，如图所 示。由于一次风中携带的煤粉着火比较 困难，一、二次风的混合过早，会使火 焰温度降低，引起着火不稳定。为了维 持煤粉火焰的稳定着火，希望推迟煤粉 气流与二次风的混合，所以将二次风分 为先后两批送入着火后的煤粉气流中。
5）四角切圆燃烧的气流偏斜 及切圆直径
采用四角燃烧方式的锅炉，运行中容 易发生气流偏斜而导致火焰贴墙，引起结 渣以及燃烧不稳定现象。
（1）气流偏斜问题
（2）切圆直径
编辑版ppt
30
（1）气流偏斜问题
引起燃烧器出口气流偏斜的主 要原因是：
1、邻角气流的撞击 2、射流两侧“补气”（卷吸）条件 3、燃烧器的高宽比(hr/b) 4、切圆直径的膨胀
锅炉的燃烧系统
编辑版ppt
1
燃烧设备
•燃烧设备包括：
炉膛 燃烧器 点火装置
编辑版ppt
2
对燃烧设备的要求：
1、燃烧效率高； 2、着火和燃烧稳定、可靠； 3、运行方便； 4、制造、安装和检修简单方便；
编辑版ppt
3
完全燃烧的条件
• A、充足而又合适的空气量； • B、适当高的炉温； • C、足够的燃烧停留时间； • D、煤粉与空气良好的混合和扰动；
编辑版ppt
20
编辑版ppt
21
3）、四角布置直流燃烧器的工作原理
（1）、煤粉气流在射出喷口时，是 直流射流，但当四股气流到达炉膛中 心部位时，以切圆形式汇合，形成旋 转燃烧火焰，称为四角切圆燃烧方式 。同时在炉膛内形成一个自下而上的 旋涡状气流
编辑版ppt
22
编辑版ppt
23

制粉系统中分离出的乏气中则含有约10%的极细煤粉，可以直接作为一次风和煤粉仓中落下的煤粉混合后送入锅炉去燃烧，这种将乏气当作一次风直接使用的系统称为干燥剂送粉
20~50um颗粒、不规则 或乏气送粉系统。
2、用调节器调节电压； 3、用晶闸管（可控硅）调节电流。
但系统复杂、管道多、部件多、初投资大，制粉电耗大
•流动性 干燥而疏松，与空气的混合物具有良好的流动性，便于管 锅炉运行时，炉墙、金属结构以及锅炉机组范围内的烟风道、汽水管道和联箱等的外表面温度会高于周围环境温度，锅炉会通过自然对流和辐射传热的方式向周围散热，从而形成
散热损失；
讨论各种能量时，均以1kg燃料为基础，其单位为kJ／kg。
道 输 送 。 若 制 粉 系 统 的 设 备 不 严 密 ， 容 易 泄 露 ， 造 成 环 境 的 污 染 ； 根据能量平衡原理，得：
优点 不向外漏粉，环境干净。 常见问题 ①排粉机磨损严重，电耗增加，可靠性降低； ②漏风较大，过量空气系数增大，锅炉效率减低。
中速磨煤机负压直吹式制粉系统
（2）正压直吹式制粉系统 排粉机装在磨煤机之前，整个制粉 系统处于送风机的正压头运行，煤粉不通过排粉机或送风机。
又分为带热一次风机（在空预器之后）和带冷一次风机（在空 预器之前）正压系统；
(1)干燥剂（乏气）送粉系统
(2)热风送粉系统
2、直吹式 气粉混合物→锅炉去燃烧，制粉量是随着锅炉负荷的 变化而改变。
按排粉机所处位置，分为正压和负压（在磨煤机之后）直吹制 粉系统，多选用中速磨或风扇磨。 优点：
系统简单、布置紧凑、制粉电耗较低。
（1）负压直吹式制粉系统 排粉机装在磨煤机之后，整个制粉系 统处于负压下运行，煤粉全部通过排粉机。

由炉尾监视器观察炉内燃烧状态，不理想时可适当改变炉膛负压设 定值，以获得最优燃烧效果 。
煤粉炉综合自动化控制系统说明
4、停炉
锅炉的停车分为正常停车和异常停 车。
正常停车步骤如下：首先检测点火 枪是否关闭，然后依次停止搅拌器、供 料螺旋、一次风机；将二次风机、引凤 机调至最大即工频位置，延时吹扫1分 钟后停止二次风机；检测炉膛温度直至 低于设定温度后停止引风机，关闭一、 二次风阀门。
影响反应速度的因素： （1）反应物质（燃料）的特性，E降低，反应速度提高； （2）温度，温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加； （3）浓度：提高浓度，碰撞机会增加； （4）压力：提高压力，单位体积分子数增加，碰撞机会增加。 其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。
温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响。由此燃料的燃 烧过程可以分成三种不同的燃烧区域： 1）. 动力燃烧区： 燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反应速度的工况，动力燃烧工况所在的燃 烧区域为动力燃烧区 2）. 扩散燃烧区： 燃烧速度取决于气流的扩散速度的工况，扩散燃烧工况所在的燃烧区域为扩散 燃烧区 3）. 过渡燃烧区： 动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区
五、混合
扩散 、自由射流 、平行射流
相交射流 、旋转射流 、一次风和二次风
二、锅炉燃烧设备概述
（一）不同的煤燃烧方式 火床炉，煤粉炉，循环流化床锅炉 （二）煤粉锅炉燃烧设备的组成 炉膛+燃烧器+供风设备+制粉设备 （三）煤粉燃烧器的作用与类型 燃烧器输送煤粉和一次空气，组织煤粉气流的着火、稳定和低污染燃烧
监测火焰 正常
维持燃烧
异常 未动作 未动作
异常
监测火焰 正常 关闭燃气阀
正常 监测火焰

V
控制系统结构图
锅炉燃烧控制
锅炉燃烧控制
控制系统原理图
B f(x) × B PI f(x) D V PI O2
Gp1(s)
Gp2(s)
控制系统SAMA图
锅炉燃烧控制
3.引风控制系统
pv pv0
控制系统原理图
AF
AF
PI f(x) + ∑
+
pv0 PI
F(x) ∑ Gp(s) pv
G
前馈—反馈控制 控制系统结构图
锅炉燃烧控制
采用热量信号的燃烧控制系统
D Pb d dt Σ _ PI _ PI V _ + Q2 D f(x) Pf0 Pf
PT
+ PI
PTs _
√￣
+
+ ＜ Qr PI B
＞
f1(x)
× + PI
f2(x)
+
Σ
变比例带
V
G
锅炉燃烧控制
给煤机转速 速度级压力 Pr P1 I × PI σP 燃油量 ∑ IB _ + ＜ PI A G B0 至给煤机控制 V 送风机 引风机 Vm1 磨一次 风量挡 板 Vr V1 V2 层燃料 风挡板 × _ ＞ PI PI K ∑ PI f(x) ∑ _ n ∑ 送风量磨一次风量 Vm1 O2% V ∑ ∑ ∑ ∑/n _ PI _ √￣ PI _ ≮≯ P 一次风温 P1 f(x) Pf Pfo _ PI Qm1 Vm1 ÷ 给煤机转速指令 n0 一次风压 磨煤机温度 θm0 Pv Pv10 n 1 θm _
PI d/dt ∑
Pb
…
n1 ni
控制系统结构图
锅炉燃烧控制