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锅炉安全控制技术——燃烧安全控制系统

锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料所产生的热量能够适

应锅炉的需要，同时还要保证锅炉的安全经济运行。燃烧控制的

具体内容及控制系统的设计因燃料种类、制粉系统、燃烧设备以

及锅炉的运行方式不同而有所区别，但大体来看都要完成以下几

方面任务。

①主蒸汽压力的变化反映了锅炉生产的蒸汽量和汽机消耗的

蒸汽量相适应的程度。为此须设置蒸汽压力控制系统。当负荷变

化时，通过控制燃料量使蒸汽压力稳定。②当燃料量改变时，必

须相应地控制送风量，以保证燃烧过程的安全性。

③炉膛压力的高低关系着锅炉的安全经济运行。燃烧控制系

统必须使引风量(烟气量)与送风量相配合以保证炉膛压力为一定

值。

1．气压对象的动态特性

气压对象由一系列装置组成，如图18—10所示，它包括给煤

机1、炉膛2、汽水系统3、过热器4、汽轮机进气阀5和汽轮机

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6。相应的方块图18—11，图中方块1表示在燃料量和风量同时

相应变化时对发汽量的影响，它基本上是一个纯滞后环节。方块

2是汽包的压力对象。方块4是反映过热器的过热蒸汽压力对象。

它们都是积分环节，其他环节因动态滞后较小，均可看成比例环

节。

需指出，气压(Pb或Pt)对象的动态响应特性是与汽机调速

系统的运行情况有关的。

2．炉膛压力对象特性

为了保证炉膛安全，一般要求炉膛压力略低于大气压力，所

以炉膛压力一般称之为炉膛负压。炉膛压力反映了引风量与送风

量之间的平衡关系。当送风量或引风量单独改变时，炉膛负压变

化的惯性很小，故可将炉膛负压对象近似看成是一个时间常数很

小的一阶惯性环节。

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3．燃烧系统安全控制

图18—12给出了燃烧控制系统的基本方案，PtC是蒸汽压力

控制器，它的输出同时去改变燃烧量控制器PBC和进风量控制器

FvC的设定值，使燃烧量和进风量成比例变化。氧量控制器O2C

的输出作为乘法器的一路输入，它可起到修改燃空比的作用。氧

量控制器的设定值应等于最佳含氧量，它应随负荷变化而有所变

化。PfC为炉膛负压控制器，因为对象滞后很小，一般用单回路

控制即能满足要求。图18—12方案适用于燃烧量B和进风量Vl

均能较好检测的情况。事实上，很多燃煤锅炉燃料量测量的准确

性较低。这时，宜采用热量信号作为燃料量的间接度量，对蒸发

受热面和锅筒列热量平衡式，可求得以下关系式

式中，Qb为代表蒸发受热面吸热量的信号，即热量信号。

上式表明Qb可用蒸汽流量D和汽包压力的微分信号之和来表达。

引入热量信号Qb后，燃烧控制方案改为图18—13所示。图中C

为热量运算装置。

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燃油锅炉的情况与燃煤锅炉有较大差异。对于现代大型燃油

锅炉，多采用微正压燃烧。这样可以减少漏风，实现低氧燃烧，

从而防止锅炉受热面的腐蚀和污染等。由于低氧燃烧时过剩空气

系数很小，在负荷变动时更应注意燃料量与空气量的配合恰当，

否则会产生不完全燃烧，引起炉膛爆炸、受热面污染、尾部再燃

等事故。因此在锅炉增减负荷时提出这样的逻辑要求：增负荷时

先增风再增油；减负荷时先减