淺談鍋爐燃燒的過程控制
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1.燃燒過程調(diào)節(jié)量
根據(jù)控制任務(wù)，主要調(diào)節(jié)以下三個物理量：
(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，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程的經(jīng)濟性。
(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)，以保證燃燒過程穩(wěn)定性。
2.燃燒控制中的幾個問題
(1)基于給煤量修正的總?cè)剂狭?發(fā)熱量)測量
給煤機控制裝置有給煤量測量功能，測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進行修正以構(gòu)建一個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。
(2)風(fēng)煤交叉限制
為了在機組增、減負荷動態(tài)過程中，使燃料得到充分燃燒就要保證有足夠的風(fēng)量。需要保持一定的過量空氣系數(shù)，因此，在機組增負荷時，就要求先加風(fēng)后加煤；在機組減負荷時，就要求先減煤后減風(fēng)。這樣就存在一個風(fēng)煤交叉限制。
3.風(fēng)機調(diào)節(jié)
(1)節(jié)流調(diào)節(jié)
節(jié)流調(diào)節(jié)就是改變風(fēng)機進口或出口管路上的節(jié)流擋板的開度，來改變風(fēng)機的工作點，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的通風(fēng)量。
出口節(jié)流調(diào)節(jié)：采用風(fēng)機出口節(jié)流調(diào)節(jié)時，節(jié)流擋板裝置在風(fēng)機出口管路上。改變管道系統(tǒng)特性曲線，從而使風(fēng)機的風(fēng)量改變。一般已不采用這種調(diào)節(jié)方式。
進口節(jié)流調(diào)節(jié)：節(jié)流擋板設(shè)置在風(fēng)機的進口管路上，通過改變風(fēng)機進口節(jié)流擋板的開度，來改變風(fēng)機進口壓力和性能曲線，使風(fēng)機工作點移動，達到調(diào)節(jié)風(fēng)量目的。進口節(jié)流調(diào)節(jié)要比出口節(jié)流調(diào)節(jié)的運行經(jīng)濟性為好，但擋板開度與風(fēng)量變化不成線性關(guān)系，不宜采用自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)性能較差，因此大容量風(fēng)機也不采用這種調(diào)節(jié)方式。
(2)變角調(diào)節(jié)
進口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)(入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、靜葉調(diào)節(jié)):是通過改變風(fēng)機入口處導(dǎo)流器葉片的角度，使風(fēng)機葉片進口氣流的周向速度發(fā)生變化，從而改變風(fēng)機的性能曲線及工作點，進而達到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。由于導(dǎo)流器的附加阻力較小、風(fēng)機效率下降較少，所以運行的經(jīng)濟性比節(jié)流調(diào)節(jié)高得多，而且導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備費用低、調(diào)節(jié)性能較好、運行可靠、維護方便，風(fēng)機常采用這種調(diào)節(jié)方法。
4.直吹式鍋爐燃燒過程控制
直吹式鍋爐的燃料系統(tǒng)沒有中間煤粉儲倉，由給煤機將原煤送入磨煤機，原煤磨成煤粉后直接由一次風(fēng)送入爐膛燃燒，同時二次風(fēng)送爐膛助燃。對于600MW及以上機組，由于鍋爐容量大，如果采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)，則煤粉倉較大，會增加投資，同時也不便于鍋爐整體布置。因此，600MW及以上機組均采用直吹式制粉系統(tǒng)。
5.直吹式鍋爐燃燒控制特點
(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，一次風(fēng)量對制粉系統(tǒng)的正常工作影響很大，所以必須對進入磨煤機的一次風(fēng)量進行控制。
(2)磨煤機出口溫度與煤粉干燥度有關(guān)，出口溫度太低，會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，需對磨煤機出口溫度進行控制。
(3)由于一般都是通過調(diào)節(jié)磨煤機入口熱風(fēng)擋板開度控制磨煤機入口一次風(fēng)量；通過調(diào)節(jié)磨煤機入口冷風(fēng)擋板控制磨煤機出口溫度。為保證控制開度與風(fēng)量的一一對應(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)機提供的二次風(fēng)。因此，燃燒過程的經(jīng)濟性主要是通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)量來保證。
(5)由于直吹式鍋爐特性， 燃燒過程控制的三個控制系統(tǒng)在直吹式鍋爐燃燒過程控制中已演變成六個控制系統(tǒng)：燃料控制系統(tǒng)、 磨煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機出口溫度控制系統(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，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程的經(jīng)濟性。
(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)，以保證燃燒過程穩(wěn)定性。
2.燃燒控制中的幾個問題
(1)基于給煤量修正的總?cè)剂狭?發(fā)熱量)測量
給煤機控制裝置有給煤量測量功能，測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進行修正以構(gòu)建一個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。
(2)風(fēng)煤交叉限制
為了在機組增、減負荷動態(tài)過程中，使燃料得到充分燃燒就要保證有足夠的風(fēng)量。需要保持一定的過量空氣系數(shù)，因此，在機組增負荷時，就要求先加風(fēng)后加煤；在機組減負荷時，就要求先減煤后減風(fēng)。這樣就存在一個風(fēng)煤交叉限制。
3.風(fēng)機調(diào)節(jié)
(1)節(jié)流調(diào)節(jié)
節(jié)流調(diào)節(jié)就是改變風(fēng)機進口或出口管路上的節(jié)流擋板的開度，來改變風(fēng)機的工作點，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的通風(fēng)量。
出口節(jié)流調(diào)節(jié)：采用風(fēng)機出口節(jié)流調(diào)節(jié)時，節(jié)流擋板裝置在風(fēng)機出口管路上。改變管道系統(tǒng)特性曲線，從而使風(fēng)機的風(fēng)量改變。一般已不采用這種調(diào)節(jié)方式。
進口節(jié)流調(diào)節(jié)：節(jié)流擋板設(shè)置在風(fēng)機的進口管路上，通過改變風(fēng)機進口節(jié)流擋板的開度，來改變風(fēng)機進口壓力和性能曲線，使風(fēng)機工作點移動，達到調(diào)節(jié)風(fēng)量目的。進口節(jié)流調(diào)節(jié)要比出口節(jié)流調(diào)節(jié)的運行經(jīng)濟性為好，但擋板開度與風(fēng)量變化不成線性關(guān)系，不宜采用自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)性能較差，因此大容量風(fēng)機也不采用這種調(diào)節(jié)方式。
(2)變角調(diào)節(jié)
進口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)(入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、靜葉調(diào)節(jié)):是通過改變風(fēng)機入口處導(dǎo)流器葉片的角度，使風(fēng)機葉片進口氣流的周向速度發(fā)生變化，從而改變風(fēng)機的性能曲線及工作點，進而達到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。由于導(dǎo)流器的附加阻力較小、風(fēng)機效率下降較少，所以運行的經(jīng)濟性比節(jié)流調(diào)節(jié)高得多，而且導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備費用低、調(diào)節(jié)性能較好、運行可靠、維護方便，風(fēng)機常采用這種調(diào)節(jié)方法。
4.直吹式鍋爐燃燒過程控制
直吹式鍋爐的燃料系統(tǒng)沒有中間煤粉儲倉，由給煤機將原煤送入磨煤機，原煤磨成煤粉后直接由一次風(fēng)送入爐膛燃燒，同時二次風(fēng)送爐膛助燃。對于600MW及以上機組，由于鍋爐容量大，如果采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)，則煤粉倉較大，會增加投資，同時也不便于鍋爐整體布置。因此，600MW及以上機組均采用直吹式制粉系統(tǒng)。
5.直吹式鍋爐燃燒控制特點
(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，一次風(fēng)量對制粉系統(tǒng)的正常工作影響很大，所以必須對進入磨煤機的一次風(fēng)量進行控制。
(2)磨煤機出口溫度與煤粉干燥度有關(guān)，出口溫度太低，會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，需對磨煤機出口溫度進行控制。
(3)由于一般都是通過調(diào)節(jié)磨煤機入口熱風(fēng)擋板開度控制磨煤機入口一次風(fēng)量；通過調(diào)節(jié)磨煤機入口冷風(fēng)擋板控制磨煤機出口溫度。為保證控制開度與風(fēng)量的一一對應(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)機提供的二次風(fēng)。因此，燃燒過程的經(jīng)濟性主要是通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)量來保證。
(5)由于直吹式鍋爐特性， 燃燒過程控制的三個控制系統(tǒng)在直吹式鍋爐燃燒過程控制中已演變成六個控制系統(tǒng)：燃料控制系統(tǒng)、 磨煤機一次風(fēng)量控制系統(tǒng)、磨煤機出口溫度控制系統(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/)
