电厂锅炉燃烧控制系统的探讨

电厂锅炉燃烧控制系统的探讨

张慧鑫

(新疆生产建设兵团红星发电有限公司新疆哈密市839000)

摘要：火电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用，所以对它高效率的控制是现在火电厂的一个重要任务。本文笔者根据自己的工作经验，对电厂锅炉燃烧控制系统进行了探讨。

关键词：电厂；锅炉；燃烧控制

引言

电厂是人们生活中电力资源供给的基础点，是人们生活基础资源应用的前提。对于火力发电机组，锅炉是主要能量转换设备，其燃烧系统设备众多需要连接的管道错综复杂，还要有上百个参数需要监视和控制，而且结构复杂。电厂锅炉的燃烧工艺要求非常高，内部各个系统彼此相互影响、耦合性非常强。锅炉在运行中其经济效益和安全良好的进行主要取决于系统燃烧中的运行性能和运行模式，因此在火电厂发电机组工作中提高锅炉的燃烧效率是确保发电机组合理工作的基础，更是降低成本、节约能源和增加效益的关键。下面笔者阐述了电厂锅炉燃烧控制系统的任务与组成，探讨了电厂锅炉燃烧控制系统的实施。

一、电厂锅炉燃烧控制系统的任务

锅炉燃烧过程控制的具体任务与该台锅炉的运行方式密不可分，运行方式不同，调节任务也不尽相同。但对于电站锅炉燃烧过程控制的基本任务是利用炉膛内燃料燃烧所提供的热量加热给水，使之转变成具有一定的温度和压力的蒸汽来满足汽轮机负荷的需要，同时能够使进入炉膛的煤粉得到充分的燃烧，以保证锅炉的安全性和经济性运行。结合锅炉本身的特性以及对燃烧控制系统的分析，我们可以把燃烧控制系统的任务归结为：

(1)通过改变一次风挡板开度的大小，使锅炉燃烧的发热量适应负荷变化的需求，来维持主汽压的稳定。

(2)当给煤量变化时，证锅炉燃烧过程的经济性通过二次风量的控制使锅炉能够得到最佳的空燃比，以保证锅炉燃烧过程的经济性。

(3)通过引风量调整引风机入口动叶的角度来改变烟气量的大小，进而维持炉膛内压力的稳定，保证锅炉的安全燃烧。

二、电厂锅炉燃烧控制系统的组成

电厂锅炉的三项基本调节任务是彼此相关，不可分割，但三者之间又有相对独立性，可以用三个子系统来完成各自的调节。如下图所示：

燃烧控制系统的基本组成

B—给煤量；V一送风量；PT一主汽压力；

PS一炉膛内压力；O2一烟气含氧量；VS一引风量

在燃料量控制子系统中利用燃料量B作为调节变量，通过改变给煤量的多少使主蒸汽压力PT产生改变，对于电站锅炉燃烧控制系统而言，汽压稳定控制是主要的控制量。在送风控制系统中使用送风量V作为调节变量，通过改变送风量的多少来改变炉膛内的空燃比，使空燃比处于最佳值，进而提高锅炉的燃烧效率，增加燃烧系统的经济性。

三、电厂锅炉燃烧控制系统的实施

1、主蒸汽压力控制系统控制器规律的选择

在该控制系统中，蒸汽压力和燃料流量构成的是串级控制系统：在串级控制系统中，主、副控制器的类型是根据控制的要求进行选择的。串级系统中主变量是生产工艺的主要操作指标，一般来说，主变量不允许有余差。而对副变量的要求一般都很不严格，允许它有波动和有余差。另外，从串级控制系统的结构上看，主环是一个定值系统，主控制器起着定值控制作用。为了主变量的稳定，主控制器必须有积分作用，因此主控制器一般选用比例一积分控制器。然而副环是一个随动系统，它的给定值跟随主控制器的输出的变化而变化，为了能快速跟踪，副控制器不带积分，因为积分会使跟踪变的缓慢。所以副控制器采用比例控制器。

燃料流量与空气流量组成的是双闭环比值控制系统，在该闭环比值控制系统中，主流量是燃料流量，副流量是空气流量。首先两流量不仅要保持恒定的比值，而且主流量要实现定值控制，其结果是副流量的设定值也是恒定的，所以两个调节器均应选比例一积分控制规律。

2、炉膛压力控制系统控制器规律的选择

在该系统中，炉膛负压是一个单纯的前馈一反馈控制系统:反馈回路是一个简单的单回路控制系统，它的对象是炉膛负压，所以该控制器可以选比例一积分控制规律。前馈控制器则直接选用具有比例作用的控制器;安全保护控制系统是一个混合型选择性控制系统:一般正常工作的控制器起着保证产品质量的作用，因此，应选比例积分形式，由于该控制系统的对象是压力对象，所以不考虑微分作用；至于在非正常情况工作下的控制器，为了使它能在生产处于不正常情况时迅速而及时地采取措施，以防事故的发生，其控制规律应选窄比例式。选择器的类型可以根据生产处于不正常情况下、非正常情况控制器的输出信号高、低来确定，如果在这种情况下它的输出为高信号，则应选高选器；如果在这种情况下它的输出为低信号，则应选低选器。

3、锅炉燃烧控制系统的参数整定

所谓控制系统的目的，就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。

由于蒸汽压力与燃料流量构成的控制系统为串级控制系统，串级控制系统的整定方法比较多，有逐步逼近法、两步法和一步法等。整定的顺序是先整副环后整主环，这是它们的共同点。但两步法较为费时，所以采用一步整定法。所谓一步整定法，就是根据经验现将副控制器参数一次放好，不再变动，然后按一般单回路系统的方法，直接整定出主控制器参数。一步整定法的依据是：在串级控制系统中，一般来说，主变量是工艺的主要操作指标，直接关系到产品的质量，因此，对它的要求比较严格。而副变量的设立主要是为了提高主变量的控制质量，对副变量本身没有很高的要求，允许它在一定的范围内变化。因此在整定时不必将过多的精力放在副环上，只要主变量达到规定的质量指标要求即可。

一步整定法的具体步骤如下：(1)根据副变量的类型，按上表的经验值选好副控制器参数，并将其置于副控制器上；(2)将串级投运后，按单回路系统整定方法直接整定主控制器参数；(3)观察控制过程，根据K值匹配的原理，适当调整主控制器参数，使主变量的品质指标达到规定的质量要求；(4)如果系统出现振荡，只要加大主、副控制器的任一参数，就可消除，如果“共振”剧烈，可先转入手动，待稳定后，再在比生产“共振”时略大的控制器参数下重新投运和整定，直到达到满意时为止。

结束语

以上笔者对电厂锅炉燃烧控制系统进行了粗略探讨，由于时间和篇幅有限，还有许多内容没涉及到，比如锅炉燃烧控制系统中控制器正、反作用的选择、仪表的选择等，在今后的工作中笔者将继续研究。

参考文献：

[1]张妮妮，翁浩斌.锅炉燃烧优化控制系统在火电厂的应用[J].能源工程,2007(5).

[2]蒋子阳，呼钰双.探讨电厂锅炉燃烧优化控制系统的设计[J].黑龙江科技信息,2012(25).