熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)自動化控制簡介

1、第4期2010年7月鍋爐制造BOILERMANUFACTURINGNo4Ju120lO文章編號：CN23—1249(2010)04—0050—02熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)自動化控制簡介劉建華，郭旺(1哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150046；2哈爾濱鍋爐廠工業(yè)鍋爐公司，黑龍江哈爾濱150046)摘要：對于熱水鍋爐而言，燃燒系統(tǒng)控制可分為送風(fēng)控制、爐排轉(zhuǎn)速控制、爐膛負(fù)壓控制，此三部分相互關(guān)聯(lián)。本文就熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的任務(wù)、手段、

2、燃燒系統(tǒng)主要被控參數(shù)、燃燒系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制原理、燃燒系統(tǒng)自動控制具體實(shí)現(xiàn)的方案做了簡要概述。關(guān)鍵詞：熱水鍋爐；燃燒系統(tǒng)；自動化控制；調(diào)節(jié)中圖分類號：TK229文獻(xiàn)標(biāo)識碼：BIntr0ducti0n0fAutocontrol0fHotWaterBoilerCombustion——systemLiuJianhua，GuoWang(1HarbinBoilerCoLtd，Harbin150046，China；2HarbinIndustrialB

3、oilercompany，Harbin150046，China)Abstract：Forhotwaterboiler，combustion—systemincludesairsupplycontrol，rangerotatespeedcontrol，burnernegativepressurecontro1ThethreepartsareconnectedCatrelsoftuskmeasures，parameter，theoryand

4、projectforthermoboilerareintroducedinthispaperKeywords：hotwaterboiler；combustionsystem；autocontrol；adjust0引言制、爐膛負(fù)壓控制，此三部分相互關(guān)聯(lián)。熱水鍋爐的燃燒控制主要解決的是鍋爐的熱平衡問題。當(dāng)外網(wǎng)的負(fù)荷變化時，相應(yīng)的一、二次風(fēng)量分配也會變化。因此，鍋爐的燃燒控制即要控制給煤量，也要控制一、二次風(fēng)的給風(fēng)量。也就是要根據(jù)外網(wǎng)的負(fù)荷變

5、化情況來控制鍋爐的給煤量。根據(jù)鍋爐燃料的供給速度來控制鍋爐的一、二次風(fēng)量，再根據(jù)鍋爐出口煙氣的含氧量對風(fēng)／煤比進(jìn)行自動調(diào)整。燃燒系統(tǒng)控制是鍋爐自動控制系統(tǒng)一部分。燃燒系統(tǒng)控制又可以分成送風(fēng)控制、爐排轉(zhuǎn)速控1燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的任務(wù)燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的第一個任務(wù)是維持鍋爐出口熱水溫度保持穩(wěn)定，克服自身燃料方面的擾動，保證負(fù)荷與出力的協(xié)調(diào)；第二個任務(wù)是使燃料量與空氣量相協(xié)調(diào)(風(fēng)煤比)，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性；第三個任務(wù)是使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，維持爐

6、膛壓在一定范圍內(nèi)。2燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的手段由于鍋爐在運(yùn)行過程中負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生變化，收稿日期：2010—02～l8作者簡介：劉建華(1977一)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，2001年畢業(yè)于長沙電力學(xué)院熱能動力工程專業(yè)，從事鍋爐設(shè)計(jì)工作。學(xué)兔兔www.xuetutu.com第4期劉建華，等：熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)自動化控制簡介5l這樣必須隨負(fù)荷變化及時調(diào)整燃料量，鍋爐中進(jìn)出熱量的平衡體現(xiàn)為鍋爐出口熱水溫度，負(fù)荷調(diào)節(jié)即溫度調(diào)節(jié)，溫度調(diào)節(jié)通過燃料量的調(diào)

7、節(jié)即爐排轉(zhuǎn)速的改變來實(shí)現(xiàn)。因此在具體的控制設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷來設(shè)定爐排轉(zhuǎn)速——粗調(diào)，根據(jù)鍋爐出口熱水流量來細(xì)調(diào)爐排轉(zhuǎn)速；根據(jù)爐排轉(zhuǎn)速來設(shè)定送風(fēng)——粗調(diào)，由煙氣含氧量來細(xì)調(diào)送風(fēng)量，再根據(jù)送風(fēng)來調(diào)整引風(fēng)以維持負(fù)壓。細(xì)調(diào)過程在規(guī)則控制中實(shí)現(xiàn)，粗調(diào)在大的負(fù)荷變動中采用。粗調(diào)要求有比較準(zhǔn)確的爐排轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的對應(yīng)表、鼓風(fēng)與引風(fēng)的對應(yīng)表。細(xì)調(diào)要求有準(zhǔn)確的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對應(yīng)表及規(guī)則表可寫入程序并可在界面中修改。3燃燒系統(tǒng)主要被控參數(shù)1)鍋爐出口水溫：鍋爐出口

8、水溫是衡量供求關(guān)系平衡與否的重要指標(biāo)，出口水溫還是送風(fēng)控制回路中送風(fēng)調(diào)節(jié)器的前饋信號，當(dāng)負(fù)荷變化時送風(fēng)擋板立即動作。鍋爐出口水溫調(diào)節(jié)器根據(jù)鍋爐出口水溫的變化，對運(yùn)行的鍋爐按預(yù)定的比例發(fā)出增、減負(fù)荷的信號。2)爐膛負(fù)壓、送風(fēng)量、引風(fēng)量：爐膛負(fù)壓過高或過低都會影響鍋爐的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)燃燒。若爐膛負(fù)壓過小，容易局部噴火，不利于安全生產(chǎn)；若爐膛負(fù)壓過大，則漏風(fēng)嚴(yán)重，從而導(dǎo)致總風(fēng)量增加、煙氣熱損失增大、煤耗增加。爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定是通過爐膛負(fù)壓、送風(fēng)

9、量、引風(fēng)量3個變量參數(shù)信號經(jīng)過控制系統(tǒng)內(nèi)各功能塊的作用，調(diào)節(jié)引風(fēng)變頻轉(zhuǎn)速，控制其引風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)負(fù)荷增大時，熱負(fù)荷調(diào)節(jié)器發(fā)出信號，通過調(diào)速電機(jī)增大給煤量。同時，與給煤量成比例的送風(fēng)量也由于送風(fēng)調(diào)節(jié)器的動作，使送風(fēng)量相應(yīng)增大，此時爐膛負(fù)壓立即下降，需增加引風(fēng)量以保證爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。由于調(diào)節(jié)器要在爐膛負(fù)壓變化后才有輸出，雖然引風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出調(diào)節(jié)了引風(fēng)變頻的轉(zhuǎn)速，但在一段時間內(nèi)爐膛負(fù)壓仍在下降。因此將送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出作為引風(fēng)調(diào)節(jié)器的前饋信號

10、，送到爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)回路的引風(fēng)調(diào)節(jié)器，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器動作時引風(fēng)調(diào)節(jié)器立即動作，以解決測量滯后問題。引風(fēng)量實(shí)際上是送風(fēng)量的微調(diào)。3)煙氣含氧量：煙氣氧含量是檢查鍋爐燃燒系統(tǒng)燃料量與送風(fēng)量是否合適的一個指標(biāo)。一般用過量空氣系數(shù)，即風(fēng)煤比來衡量燃燒效率。過量空氣系數(shù)是通過分析煙氣中氧的含量來設(shè)定的。當(dāng)負(fù)荷或燃煤質(zhì)量發(fā)生變化時，煙氣中的氧含量要發(fā)生變化，因此除了通過氧量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)氧含量外，氧量調(diào)節(jié)器的輸出還作為送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸入信號來校正送風(fēng)量，以

11、保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。鍋爐燃燒系統(tǒng)的三個控制目標(biāo)是相輔相成的，鍋爐出口水溫變化，需要調(diào)節(jié)燃料和送風(fēng)，這勢必會引起爐膛氧含量和負(fù)壓的變化；氧含量變化，需要調(diào)節(jié)送風(fēng)和燃料，同樣要引起出口水溫和爐膛負(fù)壓的變化；爐膛負(fù)壓變化，需要調(diào)節(jié)引風(fēng)和送風(fēng)，反過來也要引起氧含量的變化，因此是一個強(qiáng)相關(guān)、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)。同時，由于實(shí)際過程中燃料的配比不穩(wěn)定，燃料的熱值時好時壞，“負(fù)荷流量”的需要量時高時低，致使被控對象極其不穩(wěn)，所以存在強(qiáng)烈的外部干擾?？傮w說來，鍋

12、爐燃燒對象是一個具有多變量、強(qiáng)耦合、強(qiáng)干擾、大滯后等特性的復(fù)雜過程系統(tǒng)。4燃燒系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制原理通過運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立鍋爐在不同的干擾量(負(fù)荷，環(huán)境溫度)下各可調(diào)量，如一次風(fēng)壓，二次風(fēng)壓及不同的二次風(fēng)量組合，煙氣含氧量、給煤量等，與鍋爐運(yùn)行性能(NO和效率)之間的非線性動態(tài)模型。采用動態(tài)控制，控制鍋爐達(dá)到最佳狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)性能最佳。5燃燒系統(tǒng)自動控制具體實(shí)現(xiàn)的方案控制系統(tǒng)獲取鍋爐的所有狀態(tài)與參數(shù)，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行建模、