直吹制煤粉炉燃烧控制系统的设计及仿真研究毕业设计.doc

直吹制煤粉炉燃烧控制系统的设计及仿真研究毕业设计 第一章 燃烧过程控制系统概述 近代大电站的发展趋势是向大容量、高参数方向发展，随着单机容量的增大，如果再采用中间储粉仓式制粉系统将耗费更多的基建投资和运行费用，显然在经济上是不合算的。因此，采用直吹式制粉系统是大机组发展的方向。 在直吹式锅炉运行时，制粉设备是与锅炉紧密地联系在一起的。其生产过程示意图如图1-1所示。 图1-1 直吹式锅炉汽压生产过程示意图 在稳定运行时，进入磨煤机的原煤量等于送入炉膛的煤粉量，并与负荷要求相适应。一次风用于制粉及输送煤粉，一次风量的大小亦随锅炉的负荷而增减。在煤粉直吹制锅炉中制粉系统的自动调节是为了保证制粉系统正常运行和适应锅炉负荷的需要，成为燃烧过程自动调节的一个组成部分。在有中间煤粉仓的锅炉中，改变燃料量的调节机构（给粉机）就能直接改变进入炉膛的煤粉量，因此适应负荷变换和消除燃料扰动就比较及时，而在煤粉直吹锅炉中，改变燃料量的调节机构首先改变进入磨煤机的原煤量和一次风量。如果在负荷改变时只改变进入磨煤机的原煤量，那么进入炉膛的煤粉量的变化就很不及时，会使汽压有较大的变动。在锅炉的负荷不变时，制粉系统应供应与负荷相适应的煤粉量，并应迅速消除给煤量的自发扰动。 在组织直吹式锅炉燃烧过程控制系统时需注意以下几点： (1)由于燃料调节机构在磨煤机之前，制粉过程被包括在汽压调节通道中，增大了汽压调节通道的惯性和迟延，尤其是采用装煤量大的磨煤机的制粉系统。因此，如何在负荷变化时，能迅速有效地改变进入炉膛的煤粉量，是组织直吹式锅炉燃烧控制系统必需要注意的。 (2)由于一次风在磨煤机之前引人，制粉系统中没有细粉分离器，一次风量对制粉系统的正常工作影响很大。风量过大，则会造成煤粉颗粒变大，风量过小不仅影响送粉，而且容易造成磨煤机堵塞。同时，一次风通过磨煤机后，经分支管向一组燃烧器输送煤粉(通常是几台磨煤机同时工作)，进入各燃烧器的煤粉量与其一次风量有关。因此，如何在保证总风量与负荷成比例的同时，保证一次风压稳定，及各燃烧器的一、二次风比例，是组织直吹锅炉燃烧控制系统时不容忽视的。 1.1 燃烧控制系统原理 图1-2所示为采用热量信号的燃烧控制系统。图1-3所示为其对应的方框图。该系统采用带氧量校正信号的“燃料-空气”系统方案。 图1-2 燃烧控制系统原理框图 燃烧控制子系统采用热量信号DQ作为燃料量的反馈信号，经比较器与压力调节器输出的负荷指令LD相比较，其差值经燃料调节器后，调节进入炉膛的燃料量。负荷指令LD与总风量信号经小值选择器，取较小者作为燃料调节的给定值，以保证动态过程中，燃料量小于送风量。 图1-3 燃烧控制系统结构图 送风量控制子系统同样经大值选择器及动态补偿后的负荷指令信号，作为给定值调节送风量，大值选择器的作用与燃料调节子系统中小值选择器的作用相同，即大值选择器与小值选择器相配合，以保证负荷增加时先增加送风量，而负荷降低时先减少燃料量。大值选择器中引入给定信号的作用，在于防止低负荷情况下，风量过小而造成燃烧不稳定。 引风量控制子系统将炉膛压力PS与给定值PS0相比较后，其差值送入引风调节器PI4，调节引风量。 在调节锅炉燃烧率时，首先由燃料和送风调节器PI1和PI3根据负荷指令LD改变给煤量M和总风量V，使之迅速满足燃烧及制粉过程的需要。引风调节器PI4通过调节引风量VS，维持炉膛压力为给定值。 1.2 燃烧控制系统的任务 锅炉燃烧过程是一个将燃料的化学能转变为热能，以蒸汽形式向设备（以汽轮机为代表）提供热能的能量转换过程。燃烧过程控制的基本任务是调整燃烧率水平，使之适应外界负荷的需要，稳定蒸汽压力，并确保燃烧过程在安全经济的工况下进行。具体可归纳为以下几方面。 1.2.1 维持蒸汽压力稳定 锅炉蒸汽压力作为表征锅炉运行状态的重要参数，不仅直接关系到锅炉设备的安全运行，而且其是否稳定反映了燃烧过程中能量供求关系。在母管制运行方式下，考虑的是多台锅炉与多台汽轮机之间总的能量需求关系。以蒸汽母管压力代表这种关系。汽压控制任务是维持蒸汽母管压力为一定值。在单元制运行方式下，由一台锅炉向一台汽轮机供汽，机炉之间存在紧密联系。锅炉的蒸汽压力值与机组的运行状态及运行方式有关。因此锅炉的汽压控制与汽轮机的负荷控制是相互关联的。 1.2.2 保证燃烧过程的经济性 保证燃烧过程的经济性是提高锅炉效率的一个重要方面。目前燃烧过程的经济性是靠维持进入炉膛的燃料量与送风量之间的最佳比值来保证的。也就是要保证有足够的送风量使燃料充分燃烧，同时尽可能减少排烟造成的热损失。然而在许多情况下，对于进入炉膛的燃料量难以准确测量，加上燃料品种的变化，因此难以确定并维持燃料量与送风量之间的最佳比值。因而常采用控制烟气中过剩空气系数，或以其校正燃料量与风