铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统设计学士学位论文.doc

铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统
摘 要
300MW机组一次风控制系统及磨煤机出口温度设计主要由燃烧控制系统进行控制，它是保证锅炉运行的基本系统。
燃烧控制系统主要由三个子系统组成：燃料控制系统、送风控制系统和引风控制系统。燃烧控制系统的基本任务是及时响应单元机组主控系统发来的锅炉指令（BD），去改变进入锅炉的燃料量和送风量，同时为了保证炉膛负压，及时改变锅炉的引风量，以保证机组的能量供需平衡。
一次风是用来在制粉系统中输送煤粉到炉膛燃烧的。一次风由一次风机出来分成两路。一路通过空气预热器加热为一次热风，另一路不经过空气预热器为一次冷风，两路风分别经过调节挡板后混合至适当温度，进入磨煤机。磨煤机出口的煤粉由一次风输出，经过制粉系统管路，分别送到炉膛四角的该磨煤机层的4个煤粉喷嘴后，吹入炉膛。正常运行时，一次风总风量由CCS通过调节一次风机动叶开度及热风再循环门开度来实现。
锅炉二次风除由风量控制外，从炉前风箱进入炉膛还要通过风箱控制挡板。各层风室（八层）均设有风室挡板，风室挡板开度控制为层控制，即同一层的四个执行器同步动作。此系统的作用是合理分配燃烧器各层喷嘴之间的配风，而不是调节总风量。根据各部分风所起的作用，二次风又分为辅助风、燃料风和燃尽风。它们分别采用不同的方式控制。

关键词：燃烧控制系统　一次风　磨煤机

Abstract
300MW units Primary air, Secondary air control system design control systems primarily by the burning of control,it is essential to ensure that the boiler operation system.
Combustion control system is mainly composed of three subsystems : the fuel control systems, control systems and fans from the air control systems. Combustion control system is a timely response to the basic tasks of system modules were made to control the boilers instructions (BD), to change the volume of fuel into the boiler and enter volume, and to ensure that chamber pressure and timely change from the air of boilers to ensure energy supply and demand were balanced. [16]
In primary air milling system is used to transport Coal powder to combustion chamber. primary air from an air-compressors is divided into two routes out. All through the air preheat devices for heating a sirocco, another road without air preheat devices for a bone-chilling, respectively, after adjusting damper after two loads mixed to the appropriate temperature and entered Pulverizer exports by primary air Coal powder export pipeline system after milling, respectively sent to the chamber .4 Pulverizer level 4 Coal powder nozzles, blown burner. Normal operation, a total amount of air from the air-CCS through adjust Primary air fan open degrees and the secondary air opened the door for recycling to achieve.
Secondary air major disturbances mixed with the oxygen and Coal powder fire complementary role.
Boilers Secondary air, the air of control, from entering the chamber is also front Boilers bellows through bellows control damper. Various wind Room (8 floor) have the air damper room, a damper for the control room to air layer control, with the level of implementation by the four simultaneous movements. The system is the role of rational allocation of burning vehicles between various nozzles with the air, rather than regulate the total amount of air. According to various parts of the role played by the air, the air is divided into two complementary air, air and fuel burn air. They were used in different ways control.

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Key words : combustion control system　Primary air　MILL

目 录

铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统
摘要 I
ABSTRACT II
1 引言 1
2 火电厂简介 2
2.1 火电厂基本生产过程 2
2.2 火电厂系统简介 4
2.2.1 燃烧系统 4
2.2.2 汽水系统 4
2.3 风量控制系统简介 4
3 燃烧系统概述 6
3.1 燃烧过程 6
3.1.1 煤粉气流的燃烧过程 6
3.1.2一次风量 6
3.1.3 一次风速 6
3.1.4 一次风煤粉气流的初温 7
3.2 燃烧控制系统 7
3.2.1 燃料控制系统 7
3.2.2 送风控制系统 7
3.2.3 引风控制系统 7
3.3 氧量控制与风量的调节 7
3.4 燃烧器出口风率、风速的调整 9
3.4.1 一次风率、风速调整 9
3.4.2 辅助风的调整 10
3.4.3 燃料风的调整 11
3.4.4 过燃风的调整 11
3.4.5 三次风的调节 12
3.5磨煤机控制 12
3.5.1中间储仓式制粉系统的磨煤机出口煤粉温度控制 12
3.5.2直吹式制粉系统的煤粉温度的控制 13
4 铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统设计 14
4.1 送风控制系统 14
4.1.1 总风量的测量 14
4.1.2 送风机控制逻辑 15
4.2 一次风控制系统 15
4.2.1 一次风控制系统的构成 15
4.2.2 一次风控制逻辑 17
4.2.3 组态图分析 17
4.3 分散控制系统简介 18
4.3.1 INFI—90分散控制系统简介 18
4.3.2 INFI—90 功能码概述 19
4.3.3 INFI—90组态 19
5 铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统分析 20
5.1 一次风机动叶调节 20
5.1.1 一次风机动叶全关指令 21
5.1.1 几种特殊情况………………………………..…………………………21
5.2 磨煤机一次风冷风调节挡板 22
5.2.1 自动方式下的运行 22
5.2.2 A/M手动状态但无跟踪时的运行 23
5.2.3 A/M 处于跟踪并且手动时的运行 23
5.2.4 几组逻辑控制指令 24
5.3 磨煤机一次风热风挡板调节 24
5.3.1 被调量的产生 25
5.3.2 手自动的转变 25
5.3.3 无扰切换 26
结论 27
致谢 28
参 考 文 献 39
附录 A 1.1 30
附录A 1. 2 31
附录 A 1.3 ................................................................................................................32
附录 A 1.4....……………………………………………………………………….33
附录 A 1.5..………………………………………………………………………...34
附录 A 1.6................................................................................................................35
附录 A 1.7…………………………………...……………………………………..36
附录 A 1.8………………………………………………………………………….37

铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统
1 引言
随着人类社会的不断发展，能源需求量也相应地增加。电力工业是能源工业的重要组成部分。电力是实现国民经济现代化和生活进步的主要物质基础，电力工业的发展程度已成为衡量一个国家经济和社会发达程度的重要标志。从总体上看，我国的电力工业发展迅猛，取得了举世瞩目的成就。
可以说，中国的电力工业正在腾飞。火力发电厂在我国电力工业中占有主要地位，是我国重点能源工业之一，大型火力发电机组在国内外发展很快，600MW以上机组开始逐步发展。
近年来热工自动化专业发展非常快，无论是测量技术控制理论还是仪表设备控制装置以及控制系统的构成与以前相比都已有了很大的变化现在DCS系统已在我国大型火电厂中普遍应用。另外控制理论发展也很快在经典的控制理论和现代控制理论的基础上新的控制理论和控制策略不断涌现并且在生产实践中得到应用。如专家系统模糊控制神经元网络控制技术等等。以现代控制理论为基础的自适应最优控制具有状态变量观测器的状态变量控制以及预估算法控制等都得了广泛的应用。
铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统
燃烧控制是锅炉机组运行中最为重要的一个方面,对于大型火电厂煤粉锅炉,燃烧配风又是运行控制的一个主要方面。锅炉运行中燃烧配风是否合理,直接影响到机组运行的经济性和安全性。而具体的锅炉设备和燃用的煤质,都有最佳的配风方式。配风方式是否合理首先直接影响锅炉机组运行的经济性,如果风量过小或者和燃料分配不匹配,会造成炉膛火焰中心偏低和燃料燃尽率较差,导致锅炉热效率和蒸汽温度偏低;如果风量过大,会造成炉膛火焰中心上移和煤粉颗粒在炉膛燃烧区域的停留时间缩短,从而导致减温水量、机械不完全燃烧损失和风机单耗增加。所以配风不合理,会影响到锅炉热效率、机组循环效率和厂用电率,从而影响机组运行的经济性。
现今运行的机组,对自动控制的要求越来越高,锅炉燃烧自动控制是一个主要内容;对燃烧的自动控制,基本是通过对燃料量和配风量的计算,加之锅炉氧量的校正来实现,所以必需要求锅炉机组有设计合理的风量控制系统。只有在风量控制系统完善和合理的情况下,才能达到对锅炉燃烧深入和精确的控制,才能保证机组运行有更高的安全、稳定和经济水平。

2 火电厂简介
2.1 火电厂基本生产过程

图2.1 火电厂生产工艺

发电厂是把各种动力能源的能量转变成电能的工厂。根据所利用的能源形式可分为火力发电厂、水利发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、风力发电厂等。
火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂。按其功用可分为两类，即凝汽式电厂和热电厂。前者仅向用户供应电能，而热电厂除供给用户电量外，还向用户供应蒸汽和热水，即所谓的“热电联合生产”。
火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。上图是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。
燃煤用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。
在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收煤在燃烧过程中放出的热量。部分水在水冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。
汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一个小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。
释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。
以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。
除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。大型火电厂的保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备的运行状况，同时还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。
2.2 火电厂系统简介
2.2.1 燃烧系统
燃烧系统由锅炉的燃烧部分、输煤部分和除灰部分组成。锅炉的燃料――煤，由皮带机输送到煤粉仓的煤斗内经给煤机进入磨煤机，磨成煤粉，风粉混合后经入炉膛燃烧烟气经除尘器后排出炉渣经碎渣机成为细灰排到储灰场。
2.2.2 汽水系统
汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等组成它包括汽水循环、化学水处理和冷却水系统等。 水在锅炉中被加热成蒸汽经过过热器变成过热蒸汽再通过主蒸汽管道进入汽轮机由于蒸汽不断膨胀高速流动的蒸汽冲动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。作功后的蒸汽温度和压力很低被排入凝汽器冷却凝结成水经过加温和脱氧又给水泵打入高加进入锅炉。

铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统
2.3 风量控制系统简介
风量控制系统分为二次风控制和总风量控制两部分。火焰锅炉的风量控制系统比较复杂，共分为两部分，一部分是风箱处的二次风流量控制，控制的手段是风箱上的二次风档板，以控制进入锅炉的二次风量。一部分是送风机风量控制，控制的主信号取自喷射风挡板的母管压力，目的仍然是控制每台送风机的通风量，控制手段是调节送风机的动叶角度，从而改变送风机的风量，以维持喷射风挡板的母管压力。在该锅炉的送风系统中，二次风流量测量设计两台流量变送器，直接测量风箱的通风量，取平均值后经密度补偿和开方，加上磨煤机"A"一次风流量，作为二次风档板控制系统的主信号，给定值信号是从燃料控制系统来的磨组主控制器的磨指令信号，调节器输出信号控制二次风档板的开度。风量控制采用每侧风箱单独控制，所以一侧风箱就构成一套控制系统。共A、B两个系统构成二次风箱控制系统。主汽压力系统中的磨煤机指令信号，同样也作为风量系统的设定值，因为即作为煤量的要求信号，也作为风量系统的要求信号，通过调节二次风挡板的位置，控制进入炉膛的风量。见附图2.2

图2.2 二次风挡板

 送风机控制采用炉底热风母管压力信号作为主信号，作为调节器的测量值，两个调节器完成两台风机的控制，调节送风机动叶的角度，从而改变送风机的出力以维持炉底热风母管压力。蒸汽流量信号作为风量控制系统的给定值，作为负荷信号平衡燃料量和空气量之间的协调关系。

3 燃烧系统概述
3.1 燃烧过程
燃烧过程是激烈的高速化学反应过程，同时放出光和热。燃烧反应过程是在很复杂的条件下进行的，与一系列过程有关，如辐射传热过程、扩散过程等。它们同时进行并相互影响。对于气体燃料燃烧过程，燃料与氧化剂均处于同一种物态，称为均相燃烧。固体颗粒和液滴燃烧，燃料与氧化剂处于不同物态，称为异相燃烧。
3.1.1 煤粉气流的燃烧过程
煤粉和空气进入炉膛后，卷吸炉内高温烟气，产生对流换热，炉膛火焰的辐射换热，促使煤粉气流温度迅速提高，而后着火，开始强烈燃烧。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热，它包括加热煤粉和空气所需要的热量、燃料中水分蒸发和加热所需要的热量、挥发分热解所需要的热量。
在煤粉炉中，除了着火热之外还有着火速度问题。煤粉气流的着火总是从局部开始，传播出去。火焰传播速度就是着火速度。它涉及到着火的稳定性。有些煤的煤粉气流火焰初步速度较低，当一次风速高时，着火就不稳定，甚至发生灭火现象。
3.1.2一次风量
减少煤粉气流中一次风量，使着火热显著降低。因而在吸卷相同的烟气量的前提下，可将煤粉气流加热到更高的温度，加速着火过程。但一次风量不能太小，否则着火初期得不到足够的氧气，化学反应速度减慢。当煤中挥发分和灰分确定后，气粉比对火焰传播速度影响很大。当达到最佳气粉比时，火焰传播素的达到最高值。挥发分越大，灰分越低，气粉比最佳值越高。一次风量应相应增加。
3.1.3 一次风速
若一次风速过高，则通过单位截面气流流量增加，温度提高，速度减慢。着火延迟。但一次风速过低，又容易烧坏燃烧器喷口。煤中挥发分越高，火焰传播速度越快，相应一次风速可提高些。
3.1.4 一次风煤粉气流的初温
一次风温度越高，所需要着火热越少，着火速度越快。对于挥发分高的煤种一次风温过高又使着火区离喷口太近，易烧坏喷口。燃用挥发分少的无烟煤时，为了保证着火的稳定性，通常采用热风送粉，而且要求热风温度高达35-400℃。燃用挥发分较高的烟煤，可以不采用热风送粉，要求空气预热器出口热风温度也较低，为250-300℃。
3.2 燃烧控制系统
燃烧控制系统是一个复杂的综合性控制系统，从控制理论来讲，可称它为多输入/多输出的多变量控制系统。单元机组中各部分之间联系密切，相互影响大，设计时不仅要考虑制粉系统是直吹式还是中储式，机组运行方式是带变动负荷还是带基本负荷，滑压运行还是定压运行，还要考虑燃料品种的变化和投入燃料供给装置的台数不同等等，因此设计的燃烧控制系统是不相同的。燃烧控制系统是由三个子系统即燃料控制系统、送风控制系统、引风控制系统组成的。
3.2.1 燃料控制系统
燃料控制系统的任务在于进入锅炉的燃料量随时与外界负荷要求相适应。因为汽压是锅炉燃料热量与汽轮机需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特性，因此汽压可以作为燃料控制系统的被调量。
3.2.2 送风控制系统
送风控制系统的任务在于保证燃烧的经济性，具体说就是保证燃烧过程中有合适的燃料与风量比例。而送风量和燃料量的最佳比例K是随不同负荷不同燃料品种变化的，因此需要运行人员确定好修正系数。
3.2.3 引风控制系统
对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近与大气压力，则炉烟往外冒出，影响设备正常工作和工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气漏入炉内，降低了炉膛温度，增大了引风机负荷和排烟带走的热量损失。引风控制系统的任务是保持炉膛负压维持在比大气压力低20—50Pa左右。
3.3 氧量控制与风量的调节
当外界负荷变化而需调节锅炉出力时，随着燃料量的改变，对锅炉的风量也需做相应的调节，送风量的调节依据主要是炉膛氧量。
进入炉内的总风量主要是有组织的燃烧风量（辅助风、燃料风、过燃风，有时还有三次风），其次是少量的漏风。当锅炉负荷发生变化时，伴随着燃料量的改变，必须对送风量进行相应的调节。
送风量调节的依据是炉膛出口过量空气系数，一般按最佳过量空气系数调节风量，以取得最高的锅炉效率。锅炉氧量定值是锅炉负荷的函数。运行人员通过氧量偏置对其进行修正，以便在某一负荷下改变氧量。氧量加偏置后，送风机自动增、减风量以维持新的氧量值。
锅炉运行中，除了用氧量监视供风情况外，还要注意分析飞灰、灰渣中的可燃物含量，排烟中的CO含量，观察炉内火焰的颜色，位置、形状等，依此来分析判断送风量的调节是否适宜以及炉内工况是否正常。
　　一般情况下，增负荷时应先增加风量，再增加燃量；减负荷时应先养活燃料量再养活风量，这样动态中始终保持总风量大于总燃料量，确保锅炉燃烧安全并避免燃烧损失过大。近代锅炉的燃烧风量控制系统多用交叉限制回路实现这一意图。在机组增负荷时，锅炉负荷指令同时加到燃料控制系统和风量控制系统。由于小值选择器的作用，在原总风量未变化前，小值选择器输出仍为原锅炉煤量指令，只有当总风量增加后，锅炉煤量指令才随之增加；减负荷时，由于大值选择器的作用，只有燃料量（或热量信号）减小，风量控制系统才开始动作。当负荷低于30%MCR时，大值选择器使风量保持在30%不变，以维持燃烧所需要的最低风量。
对于调峰机组，若负荷增加幅度较大或增负荷较快时，为了保持汽压不致很快下降，也可先增加燃料量，然后再坚持着增加送风量。低负荷情况下，由于炉膛内过量空气相对较多，因而在增加负荷时亦允许先增加燃料量，随后增加风量。
锅炉送风量调节的具体方法，对于离心式风机，通过改变入口调节挡板的开度进行调节，对于轴流式风机，通过改变风机动叶的安装角进行调节。除了改变总风量外，有时还需根据燃烧要求，改变各二次风挡板的开度，进行较细致的配风。在调节风量时应注意观察风机电流、风压、炉膛负压、氧量变化，以判断调节是否有效。
现代大容量锅炉都装有两台送风机，当两台送机都在运行状态，又需要调节送风量时，一般应同时改变两台送风机的风量，以使烟道两侧的烟气流动工况均匀。风量调节时若出现风机的“喘振”（喘振值报警），应立即关小动叶，降低负荷运行。如果喘振是由于出口风门误关闭引起的，则应立即开启风门。
3.4 燃烧器出口风率、风速的调整
3.4.1 一次风率、风速调整
在一定的总风量下，燃烧器保持适当的一、二风出口率、风速，是建立良好的炉内工况和稳定燃烧所必需的。
通常用一次风率来表示一次风量的大小，它是指一次风量占锅炉总风量的百分数。煤粉燃烧器的一次风率和着火过程密切相关。一次风率越大，为达到煤粉气流着火所吸收的热量越大，达到着火所需的时间也越长。同时，煤粉浓度也因一次风率的增大而降低，这对于挥发分含量低或难以燃烧的煤是很不利的；当一次风温低时，尤其如此。但一次风率太小，煤燃烧之初可能氧量不足，挥发分析出时不能完全燃烧，也会影响着火速度并产生燃烧损失。从燃烧角度考虑，一次风率的大小原则上只要能满足燃尽挥发分的需要就可以了。
一次风速对燃烧器的出口烟气温度和气流的偏转产生影响。若一次风速过大，着火距离拖长，燃烧器出口附近烟温低，使着火困难。此外，一次风中的较大颗粒可能因其动能大而穿过激烈燃烧区不能燃尽，使未完全燃烧损失增大。但一次风速也不宜太低，否则气流孱弱而无刚性，很易偏转和贴墙，且卷吸高温烟气的能力也差。对于低挥发分的煤，将影响着火和燃烧；对于高反应能力的煤，着火可能太靠近燃烧器，从而引起喷嘴烧损。此外，风速过低时煤粉管容易堵塞。
一般来说，能保证锅炉稳定着火的一次风率和风速是一个范围。因此调整一次风时，除了着火的稳定性之外，还应比较燃烧的经济性（主要是q4损失的大小）和燃烧的安全性（不结焦、不烧损喷嘴）。此外，制粉系统的出力和经济性、一次风机的能耗、输粉的安全性等，也都应作为一次风率是否合宜的判定依据。譬如，若空气预热器的设备状态较差，漏风较大，那末在这种情况下一次风速取高时，将使一次风压升高。这不仅使风机电耗增加，而且会进一步加剧空气预热器的漏风，降低锅炉的运行经济性。
调节一次风速的方式取决于制粉系统的型式。对于直吹式制粉系统，一次风率由磨煤机入口前的总一次风量挡板调节。当给煤量变化时，一次风量挡板根据给煤机的转速信号，按照一定的数学关系改变其开度。有的系统，为减少挡板阻力，用热风挡板与冷风挡板的同向联动调节一次风量，反向联动调节磨煤机出口温度，省去磨煤机入口前的总一次风量挡板。通常一次风母管压力按一次风母管/炉膛差的测量值控制，而其设定值则为锅炉负荷的函数。
3.4.2 辅助风的调整
辅助风是二次风最主要的部分。主要起振动混合和煤粉着火后补充氧气的作用。其风率和各层之间的分配方式都对燃烧有重要影响。
辅助风的风量和风速较一次风要大得多。一般占到二次风总量的60%-70%，是形成各角燃烧器出口气流总动量的主要部分。辅助风动量与一次风动量之比是影响炉内空气动力结构的重要指标。风动量比过小，则燃烧器出口气流（以辅助风为其主流）不能有力地深入到炉内形成放置大圆，及早上翘飘走，对着火、燃尽均不利；但若风动量比过大，上游气流冲击下游一次风粉（刚性最弱），使一次风粉过早从其本角主流偏离出来，不仅因缺氧而影响燃烧的扩展，使煤粉燃尽变差，而且是赞成煤粉贴墙、结焦和形成高温腐蚀等问题的常见原因。从同角气流来看，风动量比过大，一次风过早混入二次风，也会使着火变得困难。但烧好煤时，这种掺混有利于增强一次风气流的刚性，防止偏转。
对于挥发分低的难燃煤，着火稳定是主要矛盾，应适当增大辅助风量，使火球边缘贴近各燃烧器出口，尤其对于设计中取了较小假想切圆直径的锅炉，气流偏转较为不易，增大辅助风率的作用可能更为明显；而对于挥发分大的易燃煤，防止结焦和提高燃烧经济性是主要的，燃烧高速时要注意不可使輣风过大。
风动量比的适宜还与炉膛切圆的设计特征有关。对于同轴同向单切圆，一次风动量一出喷口就因燃烧膨胀而迅速衰减，但辅助风动量则衰减较慢，因此在各角总风量一定的情况下，增加辅助风的比例往往加速 次风的偏斜，从而使实际切圆直径变大；但对采用了三切圆或者一、二次风反切燃烧的锅炉，设计意图是为了避免结焦，希望形成风挡粉的空气动力结构，在这种情况下，适当提高大切圆的辅助风量可能反而有助于减轻一次风的偏斜和煤粉离析。
辅助风必须保持足够的动量，使之能在一次风粉着火之后穿透到一次风内部去。否则，由于补氧不及时，将会影响到燃烧的继续发展。一部分燃料的燃烧将延伸到炉温已较低的主燃烧区上方进行，燃烧损失变大。在炉膛/差压控制方式下，增大炉膛氧量的结果，就会使辅助风量自动增大。
对于直吹式制粉系统，由于一次风率受制于磨煤机一次风量，因此在总风量一定的情况下（氧量控制），二次风及辅助风的风量、风率、风速均与制粉系统的运行调节有关，在辅助风动量明显感到不足或煤种变化的情况，允许采用适当抵制风煤比的措施来提高辅助风总量。
除了辅助风的总量之外，各层辅助风（包括过燃风）的调节，对燃烧也有一定的影响。过燃风和上层辅助风能压住火焰，不使其过分上飘，是控制火焰位置和煤粉燃尽的主要风源；中部辅助风是则为煤粉旺盛燃烧提供主要的空气量；下部辅助风可防止煤粉离析，托住火焰不致上冲冷灰斗而增大q4损失。
辅助风在燃烧器各层之间的分配方式与煤种、燃烧器类型、炉型以及运行条件（如热风温度、制粉系统送粉方式）等有关，很难一概而论。但大致可有如下四种：上、中、下均匀分配（均匀型，上大下小（倒宝塔型），中间小、两头大（缩腰型）和上小下大（正宝塔型）。一般来说，倒宝塔型配风对于较差煤种的稳定着火较为有利。从燃烧器整体看，这种方式相当于射出燃烧器喷口的所有煤粉一次风气流，先与较少的二次风气流（由下面上来）混合，再与较多的二次风气流（中部）混合，最后再与上面的大量二次风相混，这样使空气沿火焰行程逐步加入，实际上体现了分级送风的原理，所以对燃用贫煤、无烟煤等较差煤质时是较适宜的。
3.4.3 燃料风的调整
燃料风是在一次风口内或一次风口周围补入的纯空气。后者称为周界风，前者有夹心风、十字风等几种。目前国内300MW和600MW切圆燃烧锅炉燃烧器普遍设置周界风。在一次风喷口的周围采用周界风（二次风的一部分）可以扩大燃烧器对煤种的适用范围。在燃用较好的烟煤时，可起到推迟着火、悬托煤粉、遏制煤粉颗粒离析，以及迅速补充燃烧所需氧气的作用。因此，对挥发分较高的易燃煤来说，其周界风量挡板可以开大些。但周界风有阻碍高温烟气与出口气流掺混、降低煤粉浓度的一面，当燃用低挥发分或难着火煤时，会影响燃烧的稳定性。故当使用贫煤或无烟煤时，应适当关小甚至全关周界风的挡板，以减少周界风量和一次风的刚性，扩大切圆直径，使着火提前，适应煤种着火的要求。
为了避免周界风阻碍一次风直接卷吸高温烟气的不利影响，出现了夹心风型燃烧器。夹心风为纯空气，它的风量不大但风速很高（一般大于50M /S）。其作用不仅可从已着火的煤粉气流中心及时补氧，而且可加强一次风的刚性，减小偏转。
3.4.4 过燃风的调整
国外电站锅炉设计过燃风的分段进行。在过燃风未混和前，燃料在空气燃料比小于1的情况下强烈燃烧，由于缺氧及燃烧温度相对低，抵制了火焰中心NOx的产率；当燃烧过程移至过燃风区时，虽然氧浓度有所增加，但火焰温度却因大量辐射放热而进一步降低，使这一阶段的NOx生成量也不太大。这样，由于避免了高的温度与高的氧浓度这两个条件的同时出现，因而实现了对NOx生成量的控制。但根据国内对部分300MW和600MW机组锅炉所做的过燃风专项试验，发现CE型炉的过燃风挡板开度NOx的排放并无明显影响。出现这种现象的原因主要是大风箱的结构限制了过燃风离开主风口的距离和过燃风风速。
适当增加过燃风量还可使燃烧过程推迟，火焰中心位置提高，有利于保持额定汽温。反之，则可使汽温下降。因此，过燃风量的调节必要时也可作为调节过热汽温、再热汽温的一种辅助手段。
总之，通过对主燃烧区的过量空气系数的调节，过燃风量可以实现对燃烧器在区域的温度分布的控制，从而有助于解决有关燃烧的某些问题。
3.4.5 三次风的调节
国内燃用无烟煤的锅炉几乎全部设计为中储式热风送粉系统，在燃烧器上相应开有三次风喷口。三次风相对于炉内的高温烟气来说是一股冷气流，它对无烟煤的燃烧影响较大。三次风风量一般在20％左右。若三次风风量过大，会使燃烧区域温度下降，燃烧延迟，飞灰可燃物含量增加，影响锅炉的经济性；由于火焰中心提高，还会使过热蒸汽超温，影响锅炉的安全性。三次风风量过小，制粉系统出力降低，煤粉水分增加。此外，三次风风量的大小还会影响到摆式燃烧顺的调温效果。三次风停用与投用相比较，由于三次风动量对燃烧中心位置的抑制作用，使燃烧器喷口摆相同角度时的调温幅度要大得多。
3.5磨煤机控制
3.5.1中间储仓式制粉系统的磨煤机出口煤粉温度控制

图3.1中储式制粉系统之控制系统

图3.1为中间储仓式制粉系统的磨煤机出口煤粉温度的控制方案,由于在中间储仓式制粉系统中,磨煤机负压控制采用乏气再循环方法,乏气量的变化对煤粉温度有较大影响, 所以磨煤机出口煤粉温度的控制与磨煤机负压的控制是联系在一起的,再循环挡板的开度指令信号被用作热风挡板的前馈信号。

3.5.2直吹式制粉系统的煤粉温度的控制

图3.2 直吹式制粉系统磨出口温度控制方案

对于直吹式制粉系统,磨煤机出口煤粉温度一般是是通过冷、热一次风挡板开度的协调变化来控制的。控制方案方框图如图3.2所示。当开大热风门时,将关小冷风门,冷、热风挡板开度之和为100% ,可减小煤粉控制系统对一次风量的扰动。当磨组跳闸时,BMS系统将发出信号,关闭热风挡板,打开冷风挡板

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第四章 一、二次风系统

铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统

4 铁岭电厂#4机组磨煤机控制系统设计
燃烧控制系统的基本任务是及时响应单元机组主控系统发来的锅炉指令（BD），去改变进入锅炉的燃料量和送风量，同时为了保证炉膛负压，及时改变锅炉的引风量，以保证机组的能量供需平衡。具体地说，在以汽轮机跟随（TF）控制方式下，由它保证机组的实发功率等于负荷要求指令（LD）；在以锅炉跟随（BF）控制方式下，由它保证主汽压力（PT）等于汽压给定值（SP）。燃烧系统除了及时响应锅炉指令（BD）的要求外，同时借助引风量控制，保证适当的风煤比，以利充分燃烧，能够保证炉膛的压力，防止炉膛的爆燃。
机组主控系统发出的锅炉指令（BD）同时作用到燃料控制系统和送风控制系统（通过给煤机指令和送风机指令），这样就满足了燃料量和送风量的静态配比（即风煤比）。
送风控制系统除了以送风量（FD）作为送风调节器主要信号外，还接受来自锅炉指令（BD）经氧量校正信号后的动态前馈风量指令，以加强对风量的调节。
4.1 送风控制系统
送风控制系统用来满足炉膛的风量要求，以维持燃烧稳定及保证炉膛安全。送风系统由一次风、二次风组成，其中二次风主要用来帮助燃料在炉膛内燃烧，又分为辅助风、燃料风及燃尽风；一次风主要用来将煤粉从磨煤机输送到燃烧器。送风控制系统是根据送风机与氧量修正配合保持合适的空燃比（