炉膛压力控制系统

应用于火力发电厂的燃烧控制系统

炉膛压力控制系统是火力发电厂燃烧控制系统的一个重要组成部分，炉膛压力的稳定与否直接关系到机组运行的安全性与经济性。针对炉膛压力单回路调节系统，参考了国内外一些600MW燃煤发电机组的控制策略，提出了炉膛压力测量回路的信号处理模型，对如何进行压力测量信号的采集处理以减少系统波动的方法进行了详细的研究分析。

主要系统

锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数（2.45Mpa- 27MPa ，400℃-570℃），并对外输出热能的特种设备。锅炉控制的主要目的是调节锅炉出口的蒸汽压力、流量和温度，使其达到所希望的数值。为此，需要对燃料、空气和水三者的量进行调节。锅炉是一个复杂的系统，对锅炉工况造成影响的因素之一是来自外部和内部的扰动，如燃料发热量的变化或热力系统工况的变化等。控制器或控制系统根据锅炉出口蒸汽参数实际值偏离其设定值的大小和方向，调节燃料量、空气量和水量，使锅炉出口参数与其所希望的值相一致。

工作原理

锅炉除配有相应的仪表系统外，主要有以下控制系统：汽包液位控制系统；燃料控制系统；过热器和再热器出口蒸汽温度的控制系统；燃烧器程序控制系统等等。不同类型的锅炉，尽管其控制系统不尽相同，但是它们的工作原理大体是相同的。

而其中最重要的系统是燃烧控制系统。其主要功能是控制炉膛的燃料的空气的输入量，或控制燃烧率，以适应锅炉负荷的变化。对锅炉运行和控制系统来说，锅炉出口蒸汽压力的变化经常作为燃料量的输入和蒸汽量的输出之间不平衡的一个标志。引起蒸汽压力变化的因素很多，其中主要的扰动量是燃料量（内扰）和蒸汽量的变化（外扰）。燃烧控制系统的基本要求是：迅速适应外界负荷需求的变化；及时消除锅炉燃料侧的自发扰动；维持调节过程中各被调量在允许的范围内；保证锅炉运行的安全性和经济性。燃料控制系统一般包括燃料控制、引风控制和鼓风控制三个子系统。

燃料控制子系统中，蒸汽压力的实际值相对于其设定值的偏差输入到蒸汽压力控制器，经控制运算后输出调整锅炉燃烧率的指令信号；燃烧控制器根据锅炉燃烧率的指令信号的变化调整入炉燃料量。

同时，锅炉燃烧率的指令信号也加入到鼓风控制子系统中，对鼓风量进行调整。为保证燃烧的过程的经济性，即保证燃烧过程合适的燃料和风量的比值，常采用具有烟气氧量校正调节的鼓风控制系统，形成有燃料量前馈调节的串级控制系统，在保证送风量与燃料量基本成比例的粗调的基础上，进一步通过氧量校正对送风量进行调节，保证烟气含氧量等于设定值，实现经济燃烧的细调。

引风控制子系统的任务是通过调整锅炉引风量，保证炉膛负压（除卧式内燃炉）在规定的范围内。由于蒸汽量的波动和送风量是引起负压变化的主要原因，可将蒸汽量或送风量作为前馈信号引入调节器，提高引风系统的稳定性，减小炉膛负压的动态偏差。

锅炉控制首要任务是保证设备稳定运行，对于大多数锅炉保证其安全运行的最基本条件是维持合适的炉膛负压，相对安全而言，引风控制比燃料控制更重要。而且炉膛负压对经济燃烧影响较大，他影响着燃烧状况和排热量损失。所以实际锅炉控制系统中，把负压控制（引风控制）回路定义为第一控制回路，给燃料控制回路反而是第四控制回路，以表示负压控制安全级别最高。例如煤粉锅炉若引风机故障导致无引风时，继续往炉内输入燃料，可能导致炉膛爆炸这样的恶性事故，所以在锅炉连锁报系统设计中，引风控制回路的级别最高，即引风故障导致低级别的给煤控制产生联锁保护，而给煤故障并不会触发引风控制联锁保护。同时炉膛负压的测量易受到锅炉正常维护操作（热水锅炉打开锅炉正面的小门观察燃烧情况，打开锅炉侧面小门清理灰渣）的干扰，也容易受到负压取样管堵塞（煤粉锅炉的灰渣易堵塞取样管）而给出错误信号。因此，本次课程设计的内容需要考到许多工厂实际问题，十分具有实践性和挑战性。

锅炉发生主燃料跳闸(MFT)时，炉膛压力急剧变化，常规的自动控制策略显得束手无策。对炉膛压力控制策略进行了优化，通过引风机动叶的快速动作，在锅炉MFT时将炉膛压力快速调整到正常范围。

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