几种燃烧控制方法的分析_李昌卫

几种燃烧控制方法的分析

Analysis on several solutions of combustion control

李昌卫山东电力研究院　250002 朱礼祝山东黄岛发电厂　青岛　266500

王　林

华能山东日照发电厂　276826

作者简介:李昌卫,工程师,1993年毕业于上海交通大学,同年分配到山东电力研究院热控所工作。先后承担了多台机组的FSSS 、CCS 的调试任务,现为聊城600M W 机组调试工地热控专业负责人。

摘　要:随着电力竞价上网的要求,能否最大限度的降低生产成本,使自己的企业具有更大的竞争力,如何保证锅炉经济安全的燃烧是锅炉燃烧自动控制的要求,现在有很多控制方法,例如均衡燃烧、直接能量平衡法等,它们都是现代比较流行的控制方法,都有一定的使用经验,理论都获得考证,但它们到底控制品质如何,能否与本厂实际相符,从实际应用中哪一种最有效,它们的控制原理如何,理论基础如何,各自有何优缺点,投资情况如何,它们能否满足机组的最佳控制要求,能否保证机组的安全稳定运行,这都决定了我们选何方法来进行改造。Abstract :Comparing amont different combustion control solutions e .g .Balancing com -bustion ,direct energy balance control ect .to determine w hich solutio n suits its respective boiler mode to achieve the best effect .

关键词:燃烧控制、自动、经济性、安全、效率Key words :combustion control Autom atic control economics safety efficiency 中图分类号:TM 621.2文献标识码:B

几种燃烧控制方法的分析

在我国电力生产中,竞价上网势在必然,为了增强自己的竞争力,就必须降耗,保证机组安全经

济运行。锅炉燃烧自动控制系统是保证机组安全经济运行的重要控制系统,锅炉燃烧控制系统的控制方案是决定此系统能否稳定经济运行的决定因素。经过几年来的工作,现将几种基于“热量———氧量”信号各控制方法分析如下:

一、直接能量平衡法(基本)

例如我厂的#1、#2机组,就是采用的此种方案,控制系统原理图如下。这个方案使系统克服了煤粉量测量的困难,可快速响应负荷的变化,满足CCS 控制的要求。

锅炉热量信号是由调速级压力和锅炉汽包压力组成,Qg =P1+Cb ＊dPb /dt ,热量信号不仅反映了燃烧率变化的情况,它还能反映燃料品质的变

化。

其中:Qg 表示锅炉可提供的热量信号P1表示汽机侧调速级压力Pb 表示锅炉汽包压力Cb 表示锅炉的蓄热系数

汽机所需热量信号为Q =P1/Pt ＊Pts ,其中:Q 表示汽机所需热量信号P1表示汽机侧调速级压力Pt 表示汽机侧机前压力pts 表示机前压力设定值

山东电力高等专科学校学报

第6卷(2003年) Journal of Shandong College of Electric Power 第2期　第30～32页

图1　控制系统原理图

如上图所示,当负荷扰动时,调速级压力P1首先反映出来(可代替负荷信号的变化),导致汽机需求能量变化,调节器PID1输出信号去调节送粉量;当燃料发生自发性扰动时,由于热量信号能及时反映燃料的自发扰动,并很快地消除扰动,基本上不会因燃料的自发扰动造成负荷波动。

为了使送风快速响应负荷,将汽机需求能量作为前馈引入送风调节器PID2,使其与氧量信号一起来控制送风量,保证炉膛内充分燃料;在动态过程中,如果发生燃料量扰动,而送风调节器得不到燃料量扰动信号,只能得到因燃料量扰动而使烟气中含氧量改变的信号,因此送风量变化比燃料量扰动稍有滞后,其滞后时间取决于氧量测量元件的时间常数,因而会存在风、煤比的动态误差。

引风系统独立一个回路控制炉膛负压,可满足负压控制要求。

二、均衡燃烧控制方案

目前,国内外大型电站锅炉燃烧控制系统的主要任务是保证机组在适应外界负荷变化时总燃料量和风量的调节要求,保证进入炉膛的燃料总量与机组所需的燃料量相符。但这并不能确保燃料量能平均分配至锅炉的每个燃料器。当锅炉容量较大或燃料器数目很多时,只有每个燃料器都按一定的风煤比向炉内送入煤粉和空气,才能使炉内的燃料效果最佳。如果各燃烧器以差异悬殊的比例送

入煤粉和空气,即使炉膛过剩空气系数仍维持在规

定的范围内,就单个燃烧器来说,空气量和煤粉量的不均匀分配,将使有的燃烧器严重缺风,有的严重缺煤,从而带来一系列不良后果。如果其中有一

个煤粉管粉量过多,管道阻力增大,则会发生煤粉沉积,危及完全运行。此外,煤粉偏多的燃烧器附近形成不足的还原性气氛区,使灰的融化温度降低,从而引起局部结渣。正因为燃料分配的非均衡性造成了锅炉燃烧的不稳定、炉膛火焰中心偏斜以及水冷壁的结焦。此方案不仅能保证常规的风煤调节,而且能实现各燃料器煤粉浓度的自动调节,使共达到基本均衡。

此系统可控制锅炉各燃烧器出口的煤粉浓度,结合风量调节系统,使各层燃烧器出口的煤粉浓度

基本相等,且达到最佳风煤比,尽量保证炉内燃料分布比较均匀,燃烧相对稳定;所有燃烧器的煤粉浓度信号的变化量和变化趋势可以反映出进入炉膛煤量的变化及趋势,即所有燃烧器的煤粉浓度是能够提前采集到的快速反映机组总能量变化的信号,因此采用了浓度信号反馈,使每个燃烧器可进行单独死循环控制,加快了锅炉的动态调节能力,加强了对单个燃烧器的调控能力;采用此种方案可有效解决燃料量与给粉机转速的非线性问题,抑制煤粉量内扰对锅炉燃烧的影响,提高锅炉燃烧效率;机组稳定运行时,采用此方案可改善锅炉其它控制系统的调节品质,例如主汽温调节等。

图2　控制原理图

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