第三章锅炉燃烧控制系统
3 燃烧控制系统
2、磨煤机进出口差压
对采用直吹式制粉系统的锅炉，可用磨 煤机进出口差压来近似代表燃料量。 这是以假定磨煤机出力与其进出口差压 的平方根成正比为前提的。但影响磨煤 机进出口差压的因素很多。
3、给煤机转速
对采用直吹式制粉系统的锅炉，也可用 给煤机转速求出燃料量。 在要求给煤机的转速调节良好的同时， 还应考虑到煤层密度、厚度对燃料量的 影响，才能使给煤量与转速之间保持确 定的关系
一般用过量空气系数来表征，因此该任 务具体体现为保持炉膛过量空气系数为 最佳值。 炉膛过量控制系数难于直接测量，目前 广泛应用锅炉排烟中的含氧量来表征过 量空气系数。 达到较完全燃烧和热损失最小，从而保 证燃烧过程的经济性。
3、维持送风量和引风量之间的 平衡
一般通过控制炉膛负压稳定来实 现送风量与引风量之间的平衡。 正常运行时炉膛压力反映了送风 量与引风量之间的平衡关系。
3、炉膛压力控制系统
目前国产300MW机组的每台锅炉一般均 配有两台控制炉膛压力的引风机
4、一次风压控制系统
5、二次风控制系统
二次风分为辅助风、燃料风、燃油风和 燃烬风。
复习题
பைடு நூலகம்
燃烧控制系统包括哪几个子控制系统？ 有哪几个被控量？相应的控制变量是什 么？ 对燃料量控制系统图2-48，送风量控制 系统图2-54，引风量控制系统 图2-55， 的工作过程进行分析。
1、维持入炉燃料与机组负荷出力 相匹配
一般用主汽压力的稳定运行来表征机组 入出能量的平衡，因此该任务的具体要 求是维持汽压稳定 锅炉汽压是表征锅炉、汽轮机之间能量 供求是否平衡的一个参数。 当汽压偏离给定值时，应控制锅炉的燃 烧率，使锅炉汽压恢复为给定值
锅炉安全控制技术——燃烧安全控制系统
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。
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。
锅炉燃烧控制系统
PI4
燃料量调节机 送风机风量调节机
构
构
燃烧控制基本方案
引风机风量调节机 构
第一部分 燃烧控制系统概述
画一画燃 烧控制系 统总貌图
课程目录
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
燃烧控制系统概述 被控对象的动态特性 燃烧控制系统设计要点 直吹式锅炉燃烧控制系统 锅炉燃烧控制系统实例
第二部分 被控对象的动态特性
从这张图我们受到什么启发？
一次风扰动 t
各种扰动下的磨煤机出粉特性
第四部分 直吹式锅炉燃烧控制系统
二、原则性方案1
BD
V1
M
＋
－
PI1
＋
－
PI2
O2
O2S
－
＋V
PI5
×
＋
－
PI3
ps
pss
f(x)
＋
－＋
PI4
一次风量V1 调节机构
给煤量M 调节机构
二次风量V2 调节机构
“一次风——燃料”系统
引风量VS 调节机构
由于直吹式锅炉特性， 燃烧过程控制的三个控制系统在直吹式锅炉燃烧过程控制 中已演变成六个控制系统：燃料控制系统、 磨煤机一次风量控制系统、磨煤机出口温 度控制系统、一次风压力控制系统、送风控制系统（又称风量控制系统）和炉膛压力 控制系统。
第四部分 直吹式锅炉燃烧控制系统
二、原则性方案
煤粉量
给煤量与一次风一起扰动 给煤量扰动
学习目标
本课程主要介绍火电厂锅炉燃烧控制系统。通过该课程学习，结合上海培 训基地DCS培训平台过程实验装置上的实操，使热工专业人员熟悉DCS组态软 件的使用，掌握燃烧控制系统的内容、相关逻辑的设计要点以及逻辑调试、参 数整定过程。
锅炉燃烧控制系统教学
控制特点
当燃料主控投自动时，燃料调节器的入 口偏差等于限制后的锅炉主控指令减去进 入锅炉的总燃料量。燃料偏差经过PI调节 器后形成自动方式下的燃料主控指令，该 指令同时送至所有运行磨煤机容量风门控 制回路，形成运行磨煤机容量风门开度的 设定值。
燃料主控输出回路是一个单回路多输出 控制系统，即一台调节器控制多台执行 器的系统。为了达到每台执行器分别投 自动时均能实现无扰动切换，系统中设 置了平衡与增益调整块BALANCER。平 衡与增益调整块BALANCER 的输出并行 地送到所有运行磨煤机容量风门分操控 制回路。
磨煤机在运行中，通常希望磨煤机出力同 输入到磨煤机的原煤量保持平衡。因此，系 统还引入了磨煤机总的一次风量同给煤机总 的给煤量之间的修正控制，以确保磨煤机内 煤位维持在最佳状态，使燃烧控制系统的风 /煤比保持恒定。不投油时进入锅炉的燃料 量以四台磨煤机的一次风量之和表示。为了 使炉内形成富氧燃烧，控制回路设计有锅炉 主控指令对总风量反馈信号的交叉限制。
A磨煤机出口风粉 温度两侧平均值
M/A站切手动
-
Δ + V≯
ATA
+
-
Δ
ATA
A磨煤机右侧 容量风量控制
f(x)
A磨煤机热风档板 控制指令
f(x)
A磨煤机冷风档板 控制指令
图3-2 磨煤机A出口风粉混合物温度控制
磨煤机出口温度设定值由运行人员在 操作站上手动设定（出口温度一般控制在 70～90℃范围内变化）。
因为选用的是双进双出磨煤机，故每 台磨煤机容量风门分左、右两侧，两侧 分别设立独立的M/A操作站。
在磨煤机A～D容量风门的各分操控制 回路中，还设置了由加法块∑、速率限 制块Ⅴ≯组成的偏置调整回路，运行人 员可以手动调整各自的偏置大小，使每 个磨组供给的燃料量与燃料请求指令相 适应，偏置值调整范围约为正负10%。
《锅炉燃烧控制系统》课件
05
燃烧控制系统的应用与案 例分析
燃烧控制系统在工业锅炉中的应用
工业锅炉是燃烧控制系统的重要应用领域之一，通过采用先进的燃烧控 制系统，可以提高锅炉的燃烧效率、降低能耗和减少污染物排放。
工业锅炉的燃烧控制系统通常包括燃料供应系统、空气供应系统、燃烧 器控制系统等，通过协调控制这些系统，实现锅炉的稳定燃烧和高效运
03
根据燃烧方式，可分为 层燃炉、室燃炉、循环 流化床炉等。
04
根据用途，可分为工业 锅炉和电站锅炉等。
03
燃烧控制系统的工作原理
控制系统的基本组成
01
02
03
04
传感器
用于检测锅炉运行状态和燃烧 参数，如温度、压力、流量等
。
控制器
根据传感器采集的数据进行计 算和控制，输出控制信号。
执行器
根据控制信号调节燃烧设备的 运行，如调节阀、电机等。
04
燃烧控制系统的关键技术
燃烧控制技术
燃料控制
根据锅炉的负荷需求，调整进入锅炉的燃料 量，确保锅炉稳定运行。
燃烧效率优化
通过调整燃料和空气的配比，提高燃烧效率 ，降低能耗。
点火与火焰监测
自动点火并监测火焰状态，防止锅炉熄火， 确保安全运行。
排放控制
控制燃烧过程，减少有害气体和颗粒物的排 放。
温度控制技术
燃烧反应过程中，燃料与空气中的氧气发生化学反应，释放出能量，同时生成废气 和灰渣。
锅炉燃烧系统通过合理组织燃烧，提高燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的高 效利用。
锅炉燃烧系统的组成
锅炉燃烧系统主要由燃烧 器、炉膛、送风系统、排 烟系统、灰渣排放系统等 组成。
燃烧器是燃烧系统的核心 部件，负责提供燃料和空 气的混合物，并组织燃烧 过程。
锅炉燃烧系统的控制系统设计毕业论文
锅炉燃烧系统的控制系统设计摘要：锅炉是热电厂重要且基本的设备，其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。
主蒸汽压力的自动调节的任务是维持过热器出口气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和[1]经济性。
锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可以作为精馏、干燥、反可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产的规模不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
在控制算法上、综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制等控制方法实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效克服了彼此的扰动，使整个系统稳定运行。
运行。
关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；ControlsystemdesignoftheboilercombustionsystemAbstract:Theboilerisimportantandbasicequipmentofthethermalpowerplan t,oneofthemainoutputvariableisthemainsteampressure.Thetaskoftheauto maticadjustmentofthemainsteampressureistomaintainthesuperheateroutle ttemperaturewithintheallowablerange,toensurethesafetyandeconomyofth eunitoperation.Theboilersproducehighpressuresteamcanbeusedasasource ofpower-driventurbine,butalsoasadistillation,drying,reaction,heatingandprocesshe atsource.Withindustrialproductionexpanding,asafilterforpowerandheat,b utalsotowardthehigh-capacity,high-parameter,high-efficiencydirection.Inthecontrolalgorithm,theintegrateduseofsingle-loopcontrol,cascadecontrol,ratiocontrol,thecontrolmethodoffuelcontroltoadjustthevaporpressure,airvolumecontroltoadjustthefluegasoxygenconten t,thewindcontrolthefurnacenegativepressure,andeffectivelyovercomeeac hotherdisturbancessothatthewholestabilityofthesystem.Keywords:Boiler;Vaporpressure;Single-loopcontrol引言引言随着城市的快速发展，我们对用电的需求也越来越大，如何利用好有限的能源来保证供电是一个重要的话题，在能源的利用过程中如何更加提高能源的利用率是一个可研究性的话题，本文基于上述话题对电厂的燃烧锅炉控制进行了研究。
锅炉燃烧控制系统
燃气锅炉燃烧控制系统摘要这篇文章主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。
在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点，对于燃烧控制系统的设计方案，根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统，并在设计中给出了不同的设计方案，以对比各自的优缺点，选择最优的控制。
然后，把分别设计的控制系统组合起来，构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。
最后，对设计好的控制系统进行仪表选型。
关键词：燃气锅炉，燃烧系统，比值控制，脱火回火0引言:大型火力发电机组是典型的过程控制对象，它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。
锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理，化学过程，影响因素众多，并且具有强耦合，非线性等特性。
锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制，四、五十年代的单元组合仪表，综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。
尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的发展，加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。
电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热，通过传热对水进行加热，产生高压蒸汽，推动汽轮机发电机旋转，从而产生强大的电能。
在锅炉燃烧系统中，燃料供给系统，送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。
锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。
具体控制任务可分为三个方面：一，稳定蒸汽母管压力。
二，维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。
三，维持炉膛负压在一定范围（-20～-80Pa）。
这三者是相互关联的。
另外，在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时，可能使燃料流速过高而脱火；燃烧嘴背压太低又可能回火。
本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。
主要内容包括燃烧控制系统的概述；燃烧控制系统的基本方案；以及燃烧控制系统的仪表选型。
第三章：第二节+燃烧控制系统
当减负荷时，BD减小，但由于 送风量不会立即减小既AF>BD， 所以低值选择会使输出等小的 BD，这样燃料量会立即减小。
风量指令形 当负荷指令过小时，为了保证一定 成系统 的风量，可以使用模拟信号发生器 将BD和热量信号高值选择后的风 设定最小的风量参数，通过高值选 量信号，再通过程序可调的氧量 择来限制风量的最小数值。 矫正参数后形成风量指令。（氧 当负荷增加时BD增大， 量矫正可能是考虑对不同挥发份 HR热量信号不会立即 煤进行风量修正的经验参数） 变化，大值选择输出 为增大了的BD信号。 （HR就是总燃料量 TF的代表）
锅炉负荷指令表示锅炉需要的能量 ，一路输入到燃煤控制系统，形成 燃煤指令（给定数值）；另一路 作为送风的给定数值输送到风量控 制系统。
当升负荷时，负荷指令BD增加，一 给煤指令到达此环节后和OF给 路到达此处，另一路到送风系统，由 油量相减作为最终的煤指令。如 于风量有一定迟延，所以AF不会立 果此时为正常运行状态，给油量 即变大，低值选择器的输出会保持原 等于0，这是最终的给煤量ucF= 来的给煤指令不变（原来指令是AF= 总燃料量指令Utf。否则要从从 升负荷前的BD）。只有当AF总风量 燃料指令中减去总油量。 增加后，煤指令才会增加。升负荷时， 先加风后加煤。
协调的手动:锅炉主控 协调方式时,通过此回 切手动使用A调节负 路限制主汽压力 荷.汽机”机跟随”.
dp d P K 1 dt
锅炉控制
Δ
PID
来自锅炉的BD指 令
第三章：第二节 燃烧控制系统
协调控制系统的作用是通过其指挥下，各自动控制回路协调 配合来实现的。燃烧自动控制回路（燃烧子系统）就是其中 非常重要的一个子系统。燃烧子系统在协调系统控制下完成 瞬间能量平衡任务，无论是保证主汽压力不变或维持一定功 率输出，都是保证一定形式的能量平衡。燃烧系统包括以下 子系统： 1）燃料控制系统； 2）风量控制系统； 3）炉膛压力控制系统； 4）磨煤机一次风量和出口温度控制系统； 5）一次风压力控制系统 6）辅助风控制系统、燃料风（周界风）控制系统、燃尽风 控制系统
燃气锅炉的燃烧控制系统及其要素
燃气锅炉的燃烧控制系统及其要素燃气锅炉作为一种重要的能源设备，在现代生活中扮演着不可替代的角色。
其中，燃烧控制系统是燃气锅炉的核心部件之一，对于燃气锅炉的性能、效率和安全性都起着至关重要的作用。
因此，了解燃气锅炉的燃烧控制系统及其要素是必不可少的。
本文将对燃气锅炉的燃烧控制系统作一详细解析。
一、燃烧控制系统的组成燃气锅炉的燃烧控制系统主要由点火系统、风机系统、燃气系统、火焰监测系统、温度控制系统等组成。
1. 点火系统点火系统是燃气锅炉的启动系统，其作用是将点火电流传递到点火电极上，使燃料被点燃。
点火系统由点火变压器、点火电极、高压电缆等组成。
2. 风机系统风机系统主要由鼓风机、风管等组成，其作用是将空气送入燃烧室，同时调节氧气的浓度和风量，以获取最佳的燃烧效果。
3. 燃气系统燃气系统主要由燃气阀门和燃气管道等组成，其作用是将燃气送入燃烧室中。
燃气阀门通过控制燃气的流量和压力，来调节燃烧室中的氧气浓度和燃料供应量，以达到最佳的燃烧效果。
4. 火焰监测系统火焰监测系统主要由火焰探测器、火焰信号放大器等组成，其作用是监测火焰的状态，以确保燃烧过程的安全和有效性。
一旦火焰出现问题，火焰监测系统就会发出警报，同时停止燃气供应，以保护燃烧设备和用户的安全。
5. 温度控制系统温度控制系统主要由温度传感器和温度控制器等组成，其作用是监测燃烧室内部的温度，并通过控制燃气、空气的配比和供应量，来调节燃烧室的温度，以满足用户的需求。
例如，在供暖场合下，温度控制系统可以根据室内温度的变化，自动调节燃烧室内的温度，以达到最佳的供暖效果。
二、燃烧控制系统的要素燃烧控制系统的要素主要包括燃气/空气比、火焰形态和火焰温度等。
1. 燃气/空气比燃气/空气比是指燃烧室中燃气和空气的配比，其配得过多或过少都会影响燃烧效果。
燃气/空气比过多会导致燃气未完全燃烧，产生有害气体和烟雾等物质，同时也会浪费燃料资源；而燃气/空气比过少则会导致缺氧燃烧，产生大量一氧化碳等有害气体，同时也会降低燃烧效率。
锅炉自动燃烧控制系统
锅炉自动燃烧控制系统1、实时数据采集能够对锅炉本体和辅助设备各种运行数据(包括总供回水温度、压力、流量、省煤器进出口水温度﹑压力烟气温度、除尘器进出口烟气温度压力、鼓引风压力、炉膛温度压力含氧量、煤层厚度、室外温度、鼓引风炉排电机频率速度电流状态、除渣除尘状态) 等信号通过总线进行动态采集，控制中心能够实时监控到锅炉本体﹑锅炉上煤﹑除渣等辅助设备的运行情况。
2、完整的报警机制当锅炉调节系统发生异常情况时或报警时，上位机人机界面自动接受控制系统器发送报警信号，将报警状态及异常点在上位机上进行显示，并诊断提出相应问题大概原因，提供相应的处理办法提示，系统自动能把报警分为高中低三种报警级别，低级别的报警只做提示用，当发生低级别报警时不影响燃烧自动调节，中级别报警发生时需要做相应处理，高级别报警发生时系统能立即连锁停炉，并发出尖锐声光报警和相关提示信息，等待工程师处理后再次投入运行，所有报警系统会自动的写入永久数据库备份，供以后随时查询和故障诊断和决策处理。
报警内容有：系统报警包括DCS控制器自诊断硬件或致命软件命令错误自动启动燃烧失败通讯建立连接失败数据报警炉膛温度超高低报警炉膛负压超高低报警锅炉出口温度超高低报警锅炉出口压力超高低报警锅炉回水温度﹑压力超高低报警引风机风压高低报警鼓风机风压高低报警高级别报警引风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警连锁控制保护报警鼓风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警上煤系统综合保护报警炉排机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警除渣系统综合保护报警3、循环水控制系统循环水是锅炉系统与外界交互的接口，循环系统通过泵不断的把热水源源不断的输送给用户或热站，把经过热释放后的二次低温水循环到锅炉系统再加热。
我们采用保持循环水进、出口温差恒定，通过改变循环流量来控制热负荷的方式，是一种新方式。
热负荷Q为式中T为循环水进、出口温差；W为循环流量。
循环水泵采用变频运行方式，连续改变循环流量从而连续控制热负荷，循环泵控制系统框图如图1所示，图1中T※为循环水进、出口温差设定值。
锅炉燃烧过程控制系统
一次风扰动 t
图12－55 各种扰动下的磨煤机出粉特性
1. “一次风——燃料”系统
BD
V1
O2
O2S
M
－
＋V
PI5
＋
－
PI1
＋
－
PI2
×
＋
－
PI3
ps
pss
f(x)
＋
－＋
PI4
一次风量V1 调节机构
给煤量M 调节机构
二次风量V2 调节机构
图12－56 “一次风——燃料”系统
引风量VS 调节机构
2．“燃料——风量”系统
锅炉燃烧过程控制系统
第一节 概述
一、单元机组的基本控制方式
(1)锅炉跟随控制方式 (2)汽机跟随控制方式 (3)机炉协调控制方式
1．锅炉跟随控制方式
BD
锅炉控制 系统
锅炉 主控器
燃烧率μB
锅炉
＋ p0 —
pT
TD
汽轮机控制 系统
汽轮机 主控器
μT 调节阀
汽轮 机
图1 锅炉跟随控制方式
＋ P0
— PE
~ 发电机
Pem
3UI
cos
3
EqU Xd
sin
2．汽机跟随控制方式
锅炉控制 系统
燃烧率μB
锅炉
BD
汽轮机 主控器
TD 汽轮机控制 系统
锅炉 主控器
- p0
+ pT
μT 调节阀
汽轮机
图2 汽机跟随控制方式
＋
P0
— —
PE
~ 发电机
3．机炉协调控制方式
BD
锅炉控制 系统
锅炉燃烧控制
V
控制系统结构图
锅炉燃烧控制
锅炉燃烧控制
控制系统原理图
B f(x) × B PI f(x) D V PI O2
Gp1(s)
Gp2(s)
控制系统SAMA图
锅炉燃烧控制
3.引风控制系统
pv pv0
控制系统原理图
AF
AF
PI f(x) + ∑
+
pv0 PI
F(x) ∑ Gp(s) pv
G
前馈—反馈控制 控制系统结构图
锅炉燃烧控制
采用热量信号的燃烧控制系统
D Pb d dt Σ _ PI _ PI V _ + Q2 D f(x) Pf0 Pf
PT
+ PI
PTs _
√￣
+
+ ＜ Qr PI B
＞
f1(x)
× + PI
f2(x)
+
Σ
变比例带
V
G
锅炉燃烧控制
给煤机转速 速度级压力 Pr P1 I × PI σP 燃油量 ∑ IB _ + ＜ PI A G B0 至给煤机控制 V 送风机 引风机 Vm1 磨一次 风量挡 板 Vr V1 V2 层燃料 风挡板 × _ ＞ PI PI K ∑ PI f(x) ∑ _ n ∑ 送风量磨一次风量 Vm1 O2% V ∑ ∑ ∑ ∑/n _ PI _ √￣ PI _ ≮≯ P 一次风温 P1 f(x) Pf Pfo _ PI Qm1 Vm1 ÷ 给煤机转速指令 n0 一次风压 磨煤机温度 θm0 Pv Pv10 n 1 θm _
PI d/dt ∑
Pb
…
n1 ni
控制系统结构图
锅炉燃烧控制
模拟量控制系统(MCS)燃烧控制系统
燃烧控制系统由以下子控制系统构成： • 燃料主控系统； • 磨煤机一次风量控制系统； • 燃油压力/流量控制系统； • 一次风压控制系统； • 磨煤机煤位（负荷）控制系统； • 二次风量控制系统； • 辅助风挡板控制系统； • 炉膛负压控制系统。
燃料主控系统
燃料主控制系统是燃料控制系统与机组负荷控制系统之间 的接口。该系统的作用有两个方面： • 燃料主控制系统将来自负荷控制系统的锅炉负荷指令分配 给各台处于运行中的磨煤机一次风量控制系统。当运行磨煤 机均处于自动控制方式时，燃料主控用于同步各台磨煤机之 间的出力；当其中部分磨煤机处于手动运行方式时，燃料主 控将锅炉负荷指令的变化分配给正在处于自动方式的磨煤机。 • 燃料主控制系统根据二次风偏差信号决定是否对燃料指令 进行限制。当二次风偏差大于允许偏差时，将对燃料指令加 以限制，以实现富氧燃烧，避免冒黑烟现象的发生。
一次风量 送风量 锅炉负荷指令 燃煤总量 燃油流量
总风量
1 1 Ts
<
D
手动控制
IA
1 1 Ts
磨煤机投 自动的台数
f (x)
K
d dt
27 燃料主控制系统原理图
磨煤机一次风量控制系统
• 当锅炉负荷指令变化时，由燃料主控制系统将锅炉负荷指 令处理运算后得到相对于各台磨煤机的负荷指令信号。磨煤 机的负荷大小是通过调节进入各台运行磨煤机中的一次风量 来控制。
锅炉燃烧控制系统设计
摘要锅炉燃烧控制系统最重要的任务是保持锅炉蒸汽压力稳定。
当负载量改变，使蒸汽压力的变化，通过调节燃料量（或送风量），从而改变炉膛发热量，最终使蒸汽压力稳定。
其次，我们应该保证燃料的经济燃烧，既不能因为空气不足而冒黑烟，也不能因为空气过多而导致热量损失增加。
所以燃料量和空气量应保持一定的比例，或者说烟气中的氧气浓度应保持在一定的值。
最后，鼓风量还要和引风量要相配合，以保持恒定的炉腾负压。
如果负压太小，炉烟气外冒会影响设备和操作员工的安全；如果负压过大，使大量冷空气漏入炉中，导致热损失增加，降低了燃烧效率。
关键字：燃烧控制串级控制炉膛负压联机控制一、工业锅炉的工作过程1.1锅炉简介锅炉结构如图所示，主要包括炉膛、汽包、省煤器、炉排以及给水粟、鼓风机、引风机、炉排电机等重要设备。
煤炭通过斜皮带机和平皮带机送至炉排，然后在炉膛内燃烧，最后随排澄电机排出。
炉腊内的烟气则通过省煤器交换热量以较低温状态被引风机排出。
而给水粟则将储水库里的水先经过省煤器送至汽包，其给水量可通过给水调节阀控制。
汽包内的蒸汽通过蒸汽管向外输送以供使用。
锅炉系统主要输入变量是给水量、送风量、给煤量、引风量、蒸汽负荷等，主要输出变量是蒸汽压力、汽包水位、烟气含氧量和炉膛负压、蒸汽流量等。
所以锅炉系统是一个多输入，多输出且相互关联的复杂的控制对象。
系统的输入变量其实就是我们控制方法的控制量，根据控制量的不同可将锅炉系统划分为若干个子控制系统：给煤系统、送风系统、引风系统和汽包水位系统。
当然他们都有自己主要的调节对象，分别为：蒸汽压力、烟气含氧量、炉腊负压、汽包水位。
锅炉控制系统的控制指标为：蒸汽压力在期望压力的±1%，空气燃烧比应该保证±0.4%的过量氧气，汽包水位应控制在±5cni。
其中给煤系统、送风系统、引风系统之间又有紧密的关系，三者共同组成了锅炉燃烧控制系统。
1.2为锅炉结构和工艺流程示意图燃烧的煤层厚度通过闸板控制，炉排转速可由交流变频调速电机控制。
锅炉燃烧过程控制系统
乘法器为燃料调节对象的一部分，选择合适的函数f(x)，则可以做到不管给煤 机投入的台数如何，都可以保持燃料调节对象增益不变，这样就不必调整燃 料调节器的控制参数了。增益调整与平衡器（GAIN CHANGER & BALANCER），就是完成该功能。
三、风煤交叉限制
为了在机组增、减负荷动态过程中，使燃料得到充分燃烧就要保证有足够的风 量。需要保持一定的过量空气系数，因此，在机组增负荷时，就要求先加风 后加煤；在机组减负荷时，就要求先减煤后减风。这样就存在一个风煤交叉
~ 发电机
Pem
3UI
cos
3
EqU Xd
sin
2．汽机跟随控制方式
锅炉控制 系统
燃烧率μB
锅炉
BD
汽轮机 主控器
TD 汽轮机控制 系统
锅炉 主控器
- p0
+ pT
μT 调节阀
汽轮机
图2 汽机跟随控制方式
＋
P0
— —
PE
~ 发电机
3．机炉协调控制方式
BD
锅炉控制 系统
燃烧率μB
锅炉
锅炉主控器
锅炉燃烧过程控制系统
第一节 概述
一、单元机组的基本控制方式
(1)锅炉跟随控制方式 (2)汽机跟随控制方式 (3)机炉协调控制方式
1．锅炉跟随控制方式
BD
锅炉控制 系统
锅炉 主控器
燃烧率μB
锅炉
＋ p0 —
pT
TD
汽轮机控制 系统
μT 调节阀
汽轮机 主控器
汽轮 机
图1 锅炉跟随控制方式
＋ P0
— PE
GV
(s)
KV (Ts 1)2
锅炉控制系统操作手册
锅炉益挖」水泵控剖 电功阀竝创］泄压垃切 参盘设&［数務曲战 爭•疑技令
系统运行原理图
在系统主界面，上面有一排画面切换按钮。如图2
锅炉监控1
水泵疹剖1
电动阎控制1
波压疹剖1
歩数设定
数据曲线
系统报李1
系统运行原理图
3＞用户管理
点击界面切换按钮的泄压控制按钮，系统进入泄压界面，在泄压控制
♦参数设置功能：
本系统参数设定包含蓄热罐温度设定，频率设定、压力设定等。
♦安全防护功能：
系统为了保证整个系统的安全，在没有获得授权的情况下，非值 班运行人员，不得进行任何的操作和参数设定。只有登录的用户才可 以进行相应的操作。
♦系统报警功能：
在系统的正常运行中，为了便于运行人员对设备及运行的参数管 理，当设备出现故障或运行的数据与设定的参数不符时，系统报警， 提醒运行人员。
在安装和拆卸设备相关元器件时，如果未能切断所有电源，有可能
导致死亡或严重的人身伤害和设备损坏。
在安装和拆卸设备相关元器件及相关被控制设备时，必须采取适当 的安全措施并确认设备的供电被切断。
A
警告
设备有可能造成它控制的设备的误操作，这种误操作有可能导致死 亡或严重的人身伤害和设备损坏。
试运行
1、控制柜调试
•手动启动蓄热循环泵，观察蓄热循环泵的运行声音是否异常、状态是否 稳定、正反向运行是否正确。如果有任何异常马上停机检查，直到故障 排除。如果正常，则手动停止蓄热泵。
•启动二号泵，重复上面操作，并注意观测。
•启动三号泵，重复上面操作，并注意观测。
3、 换热泵调试
•首先检查控制柜元器件接线，确保接线正确无误。
用户进入登陆界面后，单击用户登陆按钮。弹出用户登陆对话框。如下图
锅炉燃烧过程控制系统设计方案
锅炉燃烧过程控制系统设计摘要锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备之一。
而锅炉燃烧所用的煤炭、重油等又是极其重要的战略资源,不可再生。
因此锅炉的燃烧控制相当重要,控制不好将造成资源浪费、环境污染和效益低下。
要使锅炉燃烧达到最佳的燃烧状态,锅炉燃烧控制系统对锅炉的燃烧过程进行自动化控制是至关重要的。
燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。
目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。
燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。
本文通过对整个燃烧系统的分析和研究，分别确定了锅炉燃烧控制系统中的主蒸汽压力控制系统和炉膛负压控制系统的控制方案，然后对其控制规律及参数进行选择和整定。
在仪表选型时，采用了先进的数字式仪表，井以PID控制来实现，最后可达到锅炉安全、经济、高效的运行。
论文详细介绍了锅炉控制系统的设计，其中包括硬件结构、系统主要功能、系统硬件配置、软件设计原则、主程序流程等。
系统投入运行后，锅炉的燃烧效率和稳定运行情况都有了明显改善，有利于锅炉高效稳定运行，实现增产降耗的目标。
关键词：锅炉；燃烧控制；PID控制；Control System Design of Boiler Combustion ProcessAbstractBoiler is chemical, oil refining, power generation and other industrial processes essential to one of the important power ed in the boiler burning coal, heavy oil is an extremely important strategic resource, non-renewable.Therefore very important to the boiler combustion control, the control will not result in waste of resources, environmental pollution and low efficiency.To burn combustion to achieve the best state，Boiler combustion control system for automatic control of the combustion process is essential.Power plant boiler combustion control system is the main control system, Including fuel control systems, air volume control system, furnace pressure control system.Currently, most power plant boiler combustion control system still uses PID bustion control system consists of main steam pressure control and combustion rate control cascade control system components,Which control the amount of fuel burn rate control, air volume control, volume control of the wind structure, Respectively, each in different sub-control system Measurement, control means to ensure economic and safe burning fire.Based on the entire combustion system analysis and research, respectively, the boiler combustion control system to determine the main steam pressure control system and the furnace pressure control system of the control scheme，And its control law and parameter selection and setting.In the selection of instruments, the use of advanced digital instrument, well the PID control to achieve,and finally reach the boiler safety, economy, efficient operation.Paper introduces the boiler control system design, including hardware structure, the main function of the system, hardware configuration, software design principles the main program processes.System put into operation, the boiler combustion efficiency and stability of operation has a significant improvement is conducive to efficient and stable operation of the boiler to achieve the target yield and reducing consumption. Keywords: Boiler; combustion control; PID control;目录摘要 (I)Abstract (III)第一章引言 (1)第二章锅炉的组成及工作原理 (1)2.1 锅炉的基本构造 (1)2.2 锅炉的工作原理及过程 (3)2.2.1 燃料的燃烧过程 (4)2.2.2 水的气话过程 (4)2.2.3 烟气向水传热过程 (5)第三章锅炉燃烧控制系统设计 (1)3.1 锅炉燃烧控制系统的任务 (1)3.2 锅炉燃烧控制系统的组成 (2)3.2.1 主蒸汽压力控制系统 (2)3.2.2 炉膛压力控制系统 (5)3.3 锅炉燃烧控制系统中被控变量的选择 (6)3.4 锅炉燃烧控制系统的控制方案 (7)3.4.1主蒸汽压力控制系统方案的确定 (7)3.4.2 炉膛压力控制系统控制方案确定 (14)3.5 锅炉燃烧控制系统的实施 (17)3.5.1 锅炉燃烧控制系统控制器规律的选择 (17)3.5.2 主蒸汽压力控制系统控制器规律的选择 (18)3.5.3炉膛压力控制系统控制器规律的选择 (19)3.6 锅炉燃烧控制系统中控制器的正、反作用的选择 (20)3.6.1 主蒸汽压力控制系统控制器正、反作用的选择 (20)3.6.2炉膛压力控制系统控制器正、反作用的选择 (21)3.7锅炉燃烧控制系统的参数整定 (21)3.8仪表的选择 (25)3.8.1 变送器的选择 (25)3.8.2 控制器的选择 (26)3.8.3 调节阀的选择 (27)第四章利用MATLAB对锅炉燃烧控制系统仿真 (28)4.1建立数学模型 (28)4.2 控制系统参数整定 (29)4.3 控制系统Simulink仿真 (33)第五章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (38)第一章引言工业锅炉在工业生产中，尤其在冶金、电力和化工生产中占有重要地位，其控制效果的好坏，效率的高低，一直倍受工业界的关注【1】。
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原煤进入磨煤机被磨成煤粉，由送入磨煤机 的风作为动力，将煤粉送入煤粉仓储存起来。
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（一）控制任务 (1) 保证磨煤机磨成煤粉的细度符合规定，
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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重要方面， 它是通过维持进入炉膛的燃料量与送风量之间的最佳比 值来实现，即在有足够的风量使燃料得以充分燃烧的同 时，尽可能减少排烟造成的热损失。
3．维持炉膛压力稳定
锅炉炉膛压力是否稳定反映了燃烧过程中进入炉膛 的风量与流出炉膛的烟气量之间的工质平衡关系。若送 风量大于引风量，炉膛压力升高，太高的压力会造成炉 膛向外喷火；反之，送风量小于引风量炉膛压力下降， 过低的压力会造成漏风而降低炉膛温度，影响炉内燃烧 工况，经济性下降。所以说，炉膛压力是否在允许范围 内变化，关系到锅炉的安全经济运行。
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锅炉燃烧过程的上述三项控制任务是不可分开的， 它的三个被控参数（被调量）（即蒸汽压力、过剩空气 系数或最佳含氧量、炉膛压力）与三个调节量（即燃料 量、送风量、引风量）间存在着关联。因此燃烧控制系 统内的各子系统应协调动作，共同完成其控制任务。 二、汽压被控对象的动态特性 （1）燃烧率扰动下的汽压动态特性。
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第三章 锅炉燃烧控制系统
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一、燃烧控制系统的基本任务 电站锅炉燃烧过程实质是将燃料化学能转变为蒸汽
热能的能量形式转换过程。燃烧过程控制的根本任务是 使燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，并保证 锅炉安全经济运行。 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。在单元机组中，锅炉 蒸汽压力控制与汽机负荷控制是相互关联的，锅炉燃烧 控制系统的任务是及时调整锅炉燃料量，使锅炉的能量 输出与汽机为适应对外界负荷需求而需要的能量输入相 适应，其标志是蒸汽压力的稳定。
在我国煤粉细度是用70号筛子上煤粉颗粒的百分
数（R70%）来表示。煤粉太粗会增加机械未完全
燃烧损失；煤粉太细又会增加磨煤机的耗电量。 因此，煤粉细度是制粉系统的主要的质量指标。
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(2) 解决煤粉的输送和防爆，必须对磨煤机出 口风粉混合物的温度提出要求。如果磨制的煤粉温 度过高，则容易引起自燃而导致煤粉爆炸；煤粉温 度太低，即意味着煤粉因流动性差而无法采用气力 输送，且易积粉。如果保证了风粉混合物的温度不 变，则煤粉的湿度也基本上保持不变。
PS PI3 P0
V
VS
热量-空气原则性系统
热量信号（ QDr ）：为克服实际燃料量测量的 困难，以D+C.dp/dt（ QDr）代替燃料量B。
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P0
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引入氧量校正的作用：
当煤质变化时(这种情况是经常发生 的)，根据氧量的多少来适当调整(校正)风 量，可保持最佳风煤比例，保持炉内过剩 空气稳定，保持经济燃烧。 根据锅炉的燃 烧特点，在高负荷时，氧量要稍低一些， 而低负荷时，氧量要稍高一些。
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（2）燃烧控制系统应能迅速发现并消除燃料量的 自发扰动，维持主汽压力稳定。
（3）当外界负荷需要改变时，锅炉的送风量和引 风量应与燃料量协调动作，使锅炉燃烧经济性指标及 炉膛压力参数保持平衡，即锅炉燃烧工况的稳定。
（4）对于单元制运行的锅炉允许主汽压力在一定 范围内波动，特别是滑压运行时汽压变动范围更大。 故，系统中有关参数应加以温度和压力的修正，以提 高参数测量的精确性。
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§3-2 中储式锅炉燃 烧控制策略
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一、概述
中间储仓式锅炉的燃料系统和燃烧过程是相互独立 运行的。燃料系统的任务是将原煤制成煤粉并存入煤粉 仓；进入炉膛的燃料量是由给粉机将存于煤粉仓的煤粉 送入炉膛。
二、制粉控制系统
中储式钢球磨的控制。
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燃烧控制系统的控制方案 燃料—空气系统 具有热量信号的燃料—空气系统 具有氧量校正的燃料—空气系统
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V ＜ M PI1d PI2
V
PS PI3 P0
VS
燃料-空气原则性系统
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V ＜ （M）QDr PI1
B
L
QD（r M）
＞
Vd PI2
在通风量一定时，磨煤机装煤量不仅影响煤粉细 度R70%，而且影响磨煤机出力B，它们之间的关系如 图所示。在保证煤粉细度符合要求的前提下，为使磨 煤机有最大出力，应保持磨煤机的装载量为最佳值。
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(3) 力求降低磨制每吨煤粉的耗电量，提高经济 性。钢球磨煤机制粉的耗电率除了与煤粉细度有关 外，还与钢球的装载量、煤的装载量有关，与煤种、 管道阻力、制粉系统的漏风量也有关。因此，要保 持磨煤机处于最佳出力的工作状态，则必须及时消 除来自各方面的扰动。
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1) 给煤量扰动 制粉系统运行中常会发生因煤块过大、煤太湿、 给煤机工作不正常以及管道布置不合理等造成的断煤 现象；此外还有通风阻力变化引起的通风量变化和煤 粉细度的波动。
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燃烧调节系统的调整原则
(1)要在燃料量、送风量、引风量三个子调 节系统协调动作的基础上进行整定。
(2)调节系统中的有关系数一般是从满足稳 态配比的原则确定，以保证燃料量、送风 量和引风量满足适当的比例关系。
(3)燃烧调节系统中的三个调节量(燃料量、 送风量、引风量)和三个被调量(汽压、过剩 空气系数和炉膛压力)在动态过程中不允许 有过分的超调。
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燃料量扰动下的汽压对象的动态响应曲线
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（2）汽机调门开度扰动下的汽压动态特性 锅炉燃料量不变，汽机调门开度阶跃变化。
汽机调节阀开度扰动下的汽压响应曲线
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三、燃烧控制系统组成的基本 原则
（1）燃烧控制系统在外界 负荷需求改变后应立即改变锅 炉的燃料量，维持燃烧过程的 能量平衡。然而，主蒸汽压力 对燃料量的响应呈现较大的迟 延和惯性，特别是采用直吹式 制粉系统的燃烧过程，如何迅 速改变燃烧率至关重要。