[科普中国]-均衡燃烧

背景

燃煤锅炉的一次风速和管内煤粉浓度及二次风的大小对燃烧效果有很大的影响，尤其在燃用低质煤时其影响更为显著。国内许多电站锅炉在实际运行过程中，时常发生因四角配风不均，风煤比例失调，从而造成锅炉爆管，燃烧器烧损变形，一次风管堵粉和一次风管着火等事故。这就需要一个直观可靠的监测一次风量和煤粉浓度的手段。另外，从燃烧控制的角度来看，如果燃烧控制系统不仅能保证常规的风煤调节，而且能实现各燃烧器煤粉浓度的自动调节，使其达到基本均衡，则必将大大改善锅炉的燃烧品质，减少事故的发生。1

均衡燃烧实现方法均衡燃烧主要通过均衡燃烧控制系统实现，它包括系统的原则性设计、功能设计、信号测量、控制系统模拟和逻辑部分设计、硬件结构设计和软件结构设计。系统内的子系统—风粉在线监测系统在中间储仓式锅炉上实现了煤粉浓度、一次风速的计算机实时监测，有效地提高了锅炉燃烧的安全性和经济性。均衡燃烧控制系统则以风粉在线监测系统为基础，采用各燃烧器的煤粉浓度为反馈量，实现各燃烧器的煤粉浓度的闭环控制，保证各燃烧器的煤粉浓度基本相等，以实现均衡燃烧控制，改善燃烧品质。

均衡燃烧控制系统简介风粉在线监测装置通过测量一次风速和有关温度，采用热平衡法间接测法。各个一次风管的煤粉浓度。该装置为系统自动提供了较为正确的煤粉浓度信号，同时可通过大屏幕显示器采用棒状图、曲线和数字量的方式直观地反映何只燃烧器出口的煤粉浓度和风速，为锅炉运行人员监视燃烧器的风粉情况和及时调整燃烧工况提供了可靠手段。

配有中间储仓式制粉系统的电站锅炉的给粉量是根据机组负荷及工况的变化，它通过改变给粉机转速来调节的。目前，大多数火电厂采用交流变频调速技术控制锅炉给粉或给煤童.采用变频器调速可较好地控制给粉机的转速，同时电动机与给粉机刚性连接，机械传动效率大为提高，大大提高给粉机的可控性和可靠性，节能效益也十分显著。

新的控制策略采用主蒸汽压力和各台燃烧器的煤粉浓度作为反馈量，以主蒸汽压力主调节器和多个煤粉浓度副调节器组成一个较为复杂的串级控制系统，称为均衡燃烧控制系统.能保证各燃烧器的煤粉浓度或给粉量和一次风量(也即煤粉浓度)基本相同，改善燃烧品质，最终实现主蒸汽压力的闭环控制，保证锅炉稳定运行时，主蒸汽压力稳定，变负荷时，增强锅炉的负荷调峰能力，从而提高了锅炉响应负荷变化的能力和运行的安全性。

控制系统原则性方案锅炉燃烧控制系统必须完成以下三个方面的基本任务:

（1）使燃料燃烧所提供的热量满足蒸汽负荷的要求，即通过改变燃料和空气供应量来适应蒸汽负荷，以维持主蒸汽压力；

（2）保证锅炉燃烧的经济性，即送风量和燃料量保持恰当的比例，以达到完全燃烧和热损失最小的目的;

（3）维持炉膛压力在一定的范围内，以保障锅炉安全运行，这是通过调节引风量，使它随时和送风量相对应来实现的。

均衡燃烧控制系统能较好的完成前两个任务，即实现主蒸汽压力闭环控制和锅炉的均衡燃烧。根据主要技术要求和实际燃烧控制的现状，提出如图所示的的均衡燃烧控制系统方案。

功能均衡燃烧控制系统主要具有以下功能:

1，风粉在线监测系统功能

（1）智能数据采集前端采集现场的模拟量(一次风温、煤粉温度，风粉混合温度);

（2）主机定时将实时数据采集回主机，并进行二次处理;

（3）历史数据的存储及报表打印功能;

（4）模拟图显示，棒图刷新，实时趋势图及历史趋势图的绘制显示;

（5）所有数据(包括一次风速、煤粉浓度)可通过RS232/RS485串口向外部(其它系统)提供;

（6）简单实用的燃烧器优化管理和燃烧诊断功能。

2，手动控制功能

根据锅炉、汽轮机工作特点，在控制系统发生故障或对控制设备进行检修、更换以及机组出现非正常运行工况时，运行人员必须能够操作控制台上的手动/自动站对一系列设备进行手动控制.主要手动控制功能有:

按各燃烧器煤粉浓度显示值实现各给粉机变频调速手动控制;

按各燃烧器煤粉浓度显示值实现每一层给粉机变频调速层操手动控制;

按各燃烧器一次风量显示值实现各一次风手动控制;

主蒸汽压力手动控制。

3，自动控制功能

以各燃烧器煤粉浓度测量值为反馈信号实现各给粉机闭环自动控制;

以各燃烧器一次风量测量值为反馈信号实现各一次风闭环自动控制;

主蒸汽压力闭环自动控制。

4，手动/自动控制方式无扰切换功能。

各给粉回路的手动/自动控制方式无扰切换;

主蒸汽压力手动/自动控制方式无扰切换。2