燃烧控制系统及优化

燃烧控制系统及优化

一、燃烧控制系统

1风烟系统流程与作用

锅炉烟风系统主要包括一次风机、送风机及引风机等系统。一次风机和送风机主要用来克服供燃料燃烧所需空气在空气预热器、煤粉设备和燃烧设备等风道设备的系统阻力；引风机主要用来克服热烟气在受热面管束（过热器、炉膛后墙排管和省煤器等）、空气预热器、电除尘器等烟道的产生的系统阻力，并使炉膛出口处保持一定的负压。锅炉的风烟系统由送风机、引风机、空气预热器、烟道、风道等构成。冷空气由两台送风机克服送风流程（空气预热器、风道、挡板等）的阻力，并将空气送入空气预热器预热；空气预热器出口的热风经热风联络母管，一部分进入炉两侧的大风箱，并被分配到燃烧器二次风进口，进入炉膛；另一部分由一次风机经空预器引到磨煤机热风母管作干燥剂并输送煤粉。炉膛内燃烧产生的烟气经锅炉各受热面分两路进入两台空气预热器，空气预热器后的烟气进入电除尘器，由两台引风机克服烟气流程（包括受热面、脱硝设备、除尘器、烟道、脱硫设备、挡板等）的阻力将烟气抽吸到烟囱排入大气。

引风机：克服尾部烟道、除尘器、空气预热器等的压力损失。使炉膛内产生的烟气能够顺利排除，并使炉膛内维持一定的负压，让锅炉能够良好的充分燃烧。以提高经济效益。

一次风系统：一次风的作用是用来输送和干燥煤粉，并供给煤粉挥发份燃烧所需的空气。

二次风系统：二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合。二次风由两台二次风机供给，进入空气预热器内加热后，由二次热风道送到锅炉四周，再由二次风管分层在不同高度进入炉内，供给燃料燃烧所需要的氧量，并实现分级送风，降低NOx排放。另一路从二次热风道引出送到给煤口和石灰石管线上作为密封风。

燃烧方式：鸳鸯湖电厂采用的燃烧方式是四角切圆燃烧方式，有24个燃烧器。工作原理是：煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下

而上的旋涡状气流。

图1燃烧器四角切圆布置

2等离子点火系统

等离子点火燃烧系统包括等离子燃烧器和风粉系统。等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，可在炉膛内无火焰状态直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。等离子点火风粉系统包括给粉机、磨煤机、暖风器、一次风、二次风、冷却风等。

等离子燃烧器一是在内燃方式的基础上，利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧器出口，在炉膛内燃烧。内外筒形成同心双层并联通道，有利于着火燃烧，降低飞灰含碳量。二是稳定可靠的点燃，确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧。三是不影响主燃烧器的主要性能。四是燃烧器的出力可以在一定的范围内变动，从最大限度地节约燃油的角度考虑，在设计上该燃烧器能满足在锅炉冷态点火时投入，锅炉升温、升压速率能满足电厂运行规程的要求。五是燃烧器的外形主要尺寸与原燃烧器相同，便于燃烧器布置和与系统接口。

启弧：等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，主要由阳极、阴极、线圈组件三大部分组成。阳极、阴极组件包括用来形成电弧的两个金属电极阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流，将电极之间的空气电离形成具有高温导电

特性等离子体，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温电弧。煤粉颗粒通过该等离子受到高温作用而迅速燃烧。

图2等离子点火系统

3磨煤机系统

本次课程上电厂所用磨煤机为辊式磨煤机。辊式磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。其中压碎过程消耗的能量最省。研碎过程最费能量。

工作原理：电动机通过减速机带动磨盘转动，物料经锁风喂料器从进料口落在磨盘中央，同时热风从进风口进入磨内。随着磨盘的转动，物料在离心力的作用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎，粉碎后的物料在磨盘边缘被风环高速气流带起，大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨，气流中的物料经过上部分离器时，在旋转转子的作用下，粗粉从锥斗落到磨盘重新粉磨，合格细粉随气流一起出磨，通过收尘装置收集，即为产品，含有水分的物料在与热气流的接触过程中被烘干，通过调节热风温度，能满足不同湿度物料要求，达到所要求的产品水分。通过调整分离器，可达到不同产品所需的粗细度。

稀油站：用于传动齿轮、减速箱的润滑；

液压油站：做为磨辊加载、开关排渣门的动力。

4燃烧控制SAMA图分析

满足机组负荷要求，维持主蒸汽压力稳定——燃料控制；保证燃烧过程经济性（保证燃料量与通风量之间的最佳比值，即保证燃料充分燃烧，又要减少排烟损失。）——送风控制；保证燃烧过程稳定性——引风控制；炉膛压力反应燃烧过程送风与引风之间的工质平衡关系。

燃料量控制在7号站23号图和7号站25号图。下图燃料控制SAMA图中可以看到，燃料控制由一个PID和一个手操器以及其他小模块组成。燃料指令经过一个滤波环节和一个中值选择模块作为PID的PV信号，总燃料量作为PID 的SP信号，当控制方式切手动之后，PID跟踪手操器的输出。下图燃料空气指令SAMA图中左上方可以看到一个惯性迟延环节，点击进去查看参数可以知道是一个一阶惯性模块。它的作用是低通滤波，保留上一时刻的值，来与现一时刻送过来的锅炉指令作对比，防止锅炉指令过大产生一个过大的扰动。锅炉主控指令与总燃料量指令经过滤波、取大模块保证了在负荷要求变大时做到先加风后加煤，在负荷要求变小时做到先减煤后减风的要求。

图3燃料控制SAMA图

图4燃料空气指令SAMA图

炉膛压力控制在5号站132~133号图。炉膛压力信号经过一个滤波环节一个减法模块和非线性环节作为PID的实际输入PV信号，这里还有一个ASET模块，在切换手动运行的时候，操作员可以从DCS画面直接输入炉膛压力指令，在自动状态时，则直接等于炉膛压力信号指令，这里就实现了操作人员手动给指令的功能，送风量指令经过一个非线性环节作为PID的FF信号，总燃料量作为PID 的SP信号。

图5炉膛压力控制SAMA图