淺談鍋爐燃燒的過(guò)程控制
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1.燃燒過(guò)程調(diào)節(jié)量
根據(jù)控制任務(wù)，主要調(diào)節(jié)以下三個(gè)物理量：
(1)燃料量調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)燃料量使入爐燃料燃燒所產(chǎn)生的量能與鍋爐外部負(fù)荷需求的量能相適應(yīng)。
(2)送風(fēng)量調(diào)節(jié)
燃料量改變時(shí)，送風(fēng)量也應(yīng)改變，以保證燃料的完全燃燒和排煙熱損失小。調(diào)節(jié)送風(fēng)量的目的是保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。
(3)引風(fēng)量調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛壓力在要求范圍內(nèi)，以保證燃燒過(guò)程穩(wěn)定性。
2.燃燒控制中的幾個(gè)問(wèn)題
(1)基于給煤量修正的總?cè)剂狭?發(fā)熱量)測(cè)量
給煤機(jī)控制裝置有給煤量測(cè)量功能，測(cè)量值求和后就代表入爐總煤量。但由于煤種和水分不同，煤的發(fā)熱量不同，因此需將總煤量信號(hào)進(jìn)行修正以構(gòu)建一個(gè)既能反映燃料量變化又能反映出煤的熱值變化的燃料量(發(fā)熱量)信號(hào)。
(2)風(fēng)煤交叉限制
為了在機(jī)組增、減負(fù)荷動(dòng)態(tài)過(guò)程中，使燃料得到充分燃燒就要保證有足夠的風(fēng)量。需要保持一定的過(guò)量空氣系數(shù)，因此，在機(jī)組增負(fù)荷時(shí)，就要求先加風(fēng)后加煤；在機(jī)組減負(fù)荷時(shí)，就要求先減煤后減風(fēng)。這樣就存在一個(gè)風(fēng)煤交叉限制。
3.風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)
(1)節(jié)流調(diào)節(jié)
節(jié)流調(diào)節(jié)就是改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口管路上的節(jié)流擋板的開(kāi)度，來(lái)改變風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量。
出口節(jié)流調(diào)節(jié)：采用風(fēng)機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，節(jié)流擋板裝置在風(fēng)機(jī)出口管路上。改變管道系統(tǒng)特性曲線，從而使風(fēng)機(jī)的風(fēng)量改變。一般已不采用這種調(diào)節(jié)方式。
進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)：節(jié)流擋板設(shè)置在風(fēng)機(jī)的進(jìn)口管路上，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口節(jié)流擋板的開(kāi)度，來(lái)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力和性能曲線，使風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量目的。進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)要比出口節(jié)流調(diào)節(jié)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為好，但擋板開(kāi)度與風(fēng)量變化不成線性關(guān)系，不宜采用自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)性能較差，因此大容量風(fēng)機(jī)也不采用這種調(diào)節(jié)方式。
(2)變角調(diào)節(jié)
進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)(入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、靜葉調(diào)節(jié)):是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)入口處導(dǎo)流器葉片的角度，使風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)口氣流的周向速度發(fā)生變化，從而改變風(fēng)機(jī)的性能曲線及工作點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。由于導(dǎo)流器的附加阻力較小、風(fēng)機(jī)效率下降較少，所以運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性比節(jié)流調(diào)節(jié)高得多，而且導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用低、調(diào)節(jié)性能較好、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，風(fēng)機(jī)常采用這種調(diào)節(jié)方法。
4.直吹式鍋爐燃燒過(guò)程控制
直吹式鍋爐的燃料系統(tǒng)沒(méi)有中間煤粉儲(chǔ)倉(cāng)，由給煤機(jī)將原煤送入磨煤機(jī)，原煤磨成煤粉后直接由一次風(fēng)送入爐膛燃燒，同時(shí)二次風(fēng)送爐膛助燃。對(duì)于600MW及以上機(jī)組，由于鍋爐容量大，如果采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，則煤粉倉(cāng)較大，會(huì)增加投資，同時(shí)也不便于鍋爐整體布置。因此，600MW及以上機(jī)組均采用直吹式制粉系統(tǒng)。
5.直吹式鍋爐燃燒控制特點(diǎn)
(1)煤粉由一次風(fēng)送入爐膛，送粉能力與一次風(fēng)量有關(guān)；同時(shí)，一次風(fēng)量對(duì)制粉系統(tǒng)的正常工作影響很大，所以必須對(duì)進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量進(jìn)行控制。
(2)磨煤機(jī)出口溫度與煤粉干燥度有關(guān)，出口溫度太低，會(huì)使煤得不到足夠得干燥，影響煤粉的輸送，甚至?xí)斐啥氯?；出口溫度太高，則容易發(fā)生煤的自燃。因此，需對(duì)磨煤機(jī)出口溫度進(jìn)行控制。
(3)由于一般都是通過(guò)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口熱風(fēng)擋板開(kāi)度控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量；通過(guò)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口冷風(fēng)擋板控制磨煤機(jī)出口溫度。為保證控制開(kāi)度與風(fēng)量的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，為此需設(shè)置一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)。
(4)用于輸送煤粉的一次風(fēng)是屬于助燃的風(fēng)量，但幫助燃料在爐膛內(nèi)完全燃燒的主要還是由送風(fēng)機(jī)提供的二次風(fēng)。因此，燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性主要是通過(guò)調(diào)節(jié)二次風(fēng)量來(lái)保證。
(5)由于直吹式鍋爐特性， 燃燒過(guò)程控制的三個(gè)控制系統(tǒng)在直吹式鍋爐燃燒過(guò)程控制中已演變成六個(gè)控制系統(tǒng)：燃料控制系統(tǒng)、 磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)(又稱風(fēng)量控制系統(tǒng))和爐膛壓力控制系統(tǒng)。(圖/文http://www.jnjrl.com/)
根據(jù)控制任務(wù)，主要調(diào)節(jié)以下三個(gè)物理量：
(1)燃料量調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)燃料量使入爐燃料燃燒所產(chǎn)生的量能與鍋爐外部負(fù)荷需求的量能相適應(yīng)。
(2)送風(fēng)量調(diào)節(jié)
燃料量改變時(shí)，送風(fēng)量也應(yīng)改變，以保證燃料的完全燃燒和排煙熱損失小。調(diào)節(jié)送風(fēng)量的目的是保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。
(3)引風(fēng)量調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)引風(fēng)量的目的是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛壓力在要求范圍內(nèi)，以保證燃燒過(guò)程穩(wěn)定性。
2.燃燒控制中的幾個(gè)問(wèn)題
(1)基于給煤量修正的總?cè)剂狭?發(fā)熱量)測(cè)量
給煤機(jī)控制裝置有給煤量測(cè)量功能，測(cè)量值求和后就代表入爐總煤量。但由于煤種和水分不同，煤的發(fā)熱量不同，因此需將總煤量信號(hào)進(jìn)行修正以構(gòu)建一個(gè)既能反映燃料量變化又能反映出煤的熱值變化的燃料量(發(fā)熱量)信號(hào)。
(2)風(fēng)煤交叉限制
為了在機(jī)組增、減負(fù)荷動(dòng)態(tài)過(guò)程中，使燃料得到充分燃燒就要保證有足夠的風(fēng)量。需要保持一定的過(guò)量空氣系數(shù)，因此，在機(jī)組增負(fù)荷時(shí)，就要求先加風(fēng)后加煤；在機(jī)組減負(fù)荷時(shí)，就要求先減煤后減風(fēng)。這樣就存在一個(gè)風(fēng)煤交叉限制。
3.風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)
(1)節(jié)流調(diào)節(jié)
節(jié)流調(diào)節(jié)就是改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口管路上的節(jié)流擋板的開(kāi)度，來(lái)改變風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量。
出口節(jié)流調(diào)節(jié)：采用風(fēng)機(jī)出口節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，節(jié)流擋板裝置在風(fēng)機(jī)出口管路上。改變管道系統(tǒng)特性曲線，從而使風(fēng)機(jī)的風(fēng)量改變。一般已不采用這種調(diào)節(jié)方式。
進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)：節(jié)流擋板設(shè)置在風(fēng)機(jī)的進(jìn)口管路上，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口節(jié)流擋板的開(kāi)度，來(lái)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力和性能曲線，使風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量目的。進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)要比出口節(jié)流調(diào)節(jié)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為好，但擋板開(kāi)度與風(fēng)量變化不成線性關(guān)系，不宜采用自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)性能較差，因此大容量風(fēng)機(jī)也不采用這種調(diào)節(jié)方式。
(2)變角調(diào)節(jié)
進(jìn)口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)(入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、靜葉調(diào)節(jié)):是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)入口處導(dǎo)流器葉片的角度，使風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)口氣流的周向速度發(fā)生變化，從而改變風(fēng)機(jī)的性能曲線及工作點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。由于導(dǎo)流器的附加阻力較小、風(fēng)機(jī)效率下降較少，所以運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性比節(jié)流調(diào)節(jié)高得多，而且導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用低、調(diào)節(jié)性能較好、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，風(fēng)機(jī)常采用這種調(diào)節(jié)方法。
4.直吹式鍋爐燃燒過(guò)程控制
直吹式鍋爐的燃料系統(tǒng)沒(méi)有中間煤粉儲(chǔ)倉(cāng)，由給煤機(jī)將原煤送入磨煤機(jī)，原煤磨成煤粉后直接由一次風(fēng)送入爐膛燃燒，同時(shí)二次風(fēng)送爐膛助燃。對(duì)于600MW及以上機(jī)組，由于鍋爐容量大，如果采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，則煤粉倉(cāng)較大，會(huì)增加投資，同時(shí)也不便于鍋爐整體布置。因此，600MW及以上機(jī)組均采用直吹式制粉系統(tǒng)。
5.直吹式鍋爐燃燒控制特點(diǎn)
(1)煤粉由一次風(fēng)送入爐膛，送粉能力與一次風(fēng)量有關(guān)；同時(shí)，一次風(fēng)量對(duì)制粉系統(tǒng)的正常工作影響很大，所以必須對(duì)進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)量進(jìn)行控制。
(2)磨煤機(jī)出口溫度與煤粉干燥度有關(guān)，出口溫度太低，會(huì)使煤得不到足夠得干燥，影響煤粉的輸送，甚至?xí)斐啥氯?；出口溫度太高，則容易發(fā)生煤的自燃。因此，需對(duì)磨煤機(jī)出口溫度進(jìn)行控制。
(3)由于一般都是通過(guò)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口熱風(fēng)擋板開(kāi)度控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量；通過(guò)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口冷風(fēng)擋板控制磨煤機(jī)出口溫度。為保證控制開(kāi)度與風(fēng)量的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，為此需設(shè)置一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)。
(4)用于輸送煤粉的一次風(fēng)是屬于助燃的風(fēng)量，但幫助燃料在爐膛內(nèi)完全燃燒的主要還是由送風(fēng)機(jī)提供的二次風(fēng)。因此，燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性主要是通過(guò)調(diào)節(jié)二次風(fēng)量來(lái)保證。
(5)由于直吹式鍋爐特性， 燃燒過(guò)程控制的三個(gè)控制系統(tǒng)在直吹式鍋爐燃燒過(guò)程控制中已演變成六個(gè)控制系統(tǒng)：燃料控制系統(tǒng)、 磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)(又稱風(fēng)量控制系統(tǒng))和爐膛壓力控制系統(tǒng)。(圖/文http://www.jnjrl.com/)
