第十章燃烧控制系统分析与设计《热工自动控制系统》第十章燃烧控制系统分析与设计§10.1 比值控制系统101§10.2 锅炉燃烧过程及其控制10.2§10.3 燃料量控制系统§10.4 送风量控制系统§10.5 炉膛压力控制系统§10.6 燃烧控制系统举例106§10.7 练习题107101§10.1 比值控制系统比值控制系统比值控制系统：保持两个变量成比例变化的控制系统控制系统。

按定比值控制按简单比值控制性质结构分变比值控制分复杂比值控制一比值控制1一、比值控制1.1. 单闭环比值控制系统（定比值）单闭环比值控制系统（定比值）θ1γ1÷PIZ γ2I 0θ211.1. 单比值控制系统（定比值）单比值控制系统（定比值）单闭环比值控制系统的特点特点：可以实现从动变量随主动变量变化；特点：可以克服从动变量自身的扰动影响。

缺点：主动变量不可控，若其产生大幅波缺点：动，从动变量也很难跟上。

22.2. 双闭环比值控制系统（定比值）双闭环比值控制系统（定比值）双闭环比值控制系统的特点特点：可以可以克服从动变量自身的扰动影响克服从动变量自身的扰动影响；；特点：可以克服主动变量自身的扰动影响；系统升降负荷只需改变主动变量的设定值，从动变量就会按比例同时改变主动主动//从动变量就会按比例同时改变。

33.3. 串级比值控制系统（变比值）串级比值控制系统（变比值）生产过程要求变量的比值随第三个参数的需要而变化I 0θ2执行器控制器2对象2对象1Y控制器1Y 0-÷-测量变送器测量变送器θ1串级比值控制系统（变比值）3. 串级比值控制系统（变比值）33.串级比值控制系统的特点特点：副回路是一个闭环比值系统；特点：系统按Y 的控制指标自动修正比例定值；以比值控制为手段，以保证目标参数精确跟踪为目的。

确跟踪为目的102§10.2 锅炉燃烧过程及其控制一、燃烧控制系统的基本任务二、汽压被控对象的动态特征三、燃烧过程控制系统的整体结构四、燃烧过程控制系统的组成原则五、燃烧控制系统基本方案六六、小结燃烧控制系统的主要任务P T锅炉控制燃烧控制给水控制汽机控制负荷控制旁路控制蒸汽温度控制～MW燃料风量化学能热能燃烧控制系统的主要任务使燃料燃烧提供的热量适应锅炉蒸汽负1. . 使燃料燃烧提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要；荷的需要保证锅炉安全、经济、环保运行。

.2. . 保证锅炉安全、经济、环保运行。

相关因素燃料种类制粉系统结构相关因素：燃料种类、制粉系统结构、燃烧设备、锅炉运行方式。

燃烧设备锅炉运行方式燃烧控制系统的调节手段过热蒸汽再热蒸汽高压缸排汽锅炉给水送风量送风机燃料量引风量引风机一燃烧控制系统的基本任务一、燃烧控制系统的基本任务☆维持蒸汽压力稳定目标：压力稳定←手段：调整燃料量蒸汽压力反映了锅炉侧的蒸汽产量和汽机侧的负荷耗汽量的平衡关系。

蒸汽压力稳定←→能量供需平衡一燃烧控制系统的基本任务一、燃烧控制系统的基本任务☆确保燃烧过程经济目标：燃烧经济←手段：调整送风量保证有足够的送风量使燃料得以充分燃烧；同时，尽可能减少排烟损失。

燃烧经济性←→最佳风煤配比一燃烧控制系统的基本任务一、燃烧控制系统的基本任务☆维持炉膛负压稳定目标：负压稳定←手段：调整引风量目标手段调整引量负压过高：炉膛喷灰、喷火，甚至爆炸；负压过低：炉膛漏风，排烟损失大，引风机电耗高。

负压过低炉膛漏风排烟损失大引风机电耗高炉膛负压稳定←→引、送风量平衡一、燃烧控制系统的基本任务一燃烧控制系统的基本任务☆保证燃烧过程的环保性设备：脱硫设备、低氮燃烧器、循环流化床控制：优化风煤配比，调整火焰中心位置控制优化风煤配比调整火焰中心位置燃烧控制系统的调节手段过热蒸汽再热蒸汽高压缸排汽锅炉给水送风量送风机燃料量引风量引风机控制量对被控制量的影响关系被控量控制量蒸汽压力燃料量烟气含氧量送风量炉膛压力引风量从变化的根源——蒸汽压力着手研究二汽压被控对象的动态特征二、汽压被控对象的动态特征MWP TμTP b～送风量M燃料量研究：燃烧强度M →主蒸汽压力P T调节汽门开度μT →主蒸汽压力P T汽轮机采用液压调速系统时汽压被控对象的动态响应曲线蒸汽压力：能量供需平衡的重要表征参数汽轮机采用功频电液调节系统时汽压被控对象的动态响应曲线三、燃烧过程控制系统的整体结构三燃烧过程控制系统的整体结构主蒸汽压力控制燃料量送风量引风量M 控制V 控制V s控制四、燃烧过程控制系统的组成原则四燃烧过程控制系统的组成原则◆迅速改变炉膛燃烧率，适应外部负荷变化◆控制系统能迅速发现并消除燃烧率扰动确保燃料送风和引风等参数协调变化◆确保燃料、送风和引风等参数协调变化五五.燃烧控制系统基本方案方案一.燃料－空气系统●方案. 燃料空气系统方案二带氧量校正的燃料空气系统●方案二. 带氧量校正的燃料－空气系统方案一：燃料－空气系统方案一：燃料空气系统分析（1）●串级控制系统主调（主汽压力调节器）接受主汽压力偏差产生燃烧率①燃料调节子系统●指令LD;副调（燃料调节器）根据设定值LD调节燃料量M ●副调（燃料调节器）根据设定值LD调节燃料量M;●既能快速维持汽压稳定，又能消除内回路中的二次扰动由燃烧率指令LD调节送风量V ②送风调节子系统●由燃烧率指令LD调节送风量V。

●稳态时LD～M～V，既能保证比值关系，又能保证锅炉燃烧的经济性燃烧的经济性。

③引风调节子系统由引风量调节炉膛压力,保证燃烧安全、经济。

结论：结论结构简单，整定方便M和LD相平衡，负荷变化时能快速改变M ，维持P M=P M 0但M/V 依赖于对M 和V 的准确检测变送V M VO LD +方案二：带氧量校正的燃料－空气系统分析方案二：带氧量校正的燃料空气系统分析①燃料调节子系统同方案一同方案。

②送风调节子系统----串级型比值控制系统◆引入锅炉烟气含氧量信号O2，经校正调节器PI5，对燃料量与送风量之间比值进行修正。

◆最佳烟气含氧量通常随负荷增加而略有减少，以代表锅炉实际负荷的蒸汽流量信号经函数转换器后，作为烟气最佳含氧量的给定值。

◆为克服氧量测量具有较大的惯性迟延，氧量校正回路的工作频率通常低于送风量调节回路。

—Ps ③引风调节子系统为减少送风量改变时送引风之间动态失调而造成炉膛压力s 波动，自送风调节器PI3的输出经动态补偿装置，向引风量调节器引人一前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态P14引人前馈信号，动态补偿装置通常采用微分器，以保证静态时炉膛压力Ps 等于给定值。

小结学习重点：①燃烧控制系统的控制任务；燃烧控制系统的控制任务②燃烧控制系统的被调量；燃烧控制系统的被调量③燃烧控制系统的调节量；④燃统燃烧控制系统需要保证的几个平衡关系。

103§10.3 燃料量控制系统4#主蒸汽调节器燃料量调节器锅炉M P T2#给煤机转速PT03#1#测量M测量P串级结构：当燃料侧存在内部扰动时，基本不影响蒸汽压力，内回路可以迅速加以消除。

中储式制粉系统与直吹式制粉系统燃料系统制粉系统+ 送粉系统=+中储式燃煤锅炉：燃烧和燃料系统相对独立中储式燃煤锅炉直吹式燃煤锅炉：燃烧和燃料系统紧密联系中储式制粉系统直吹式制粉系统直吹式锅炉燃烧过程的特点P t过热器P bM .V 1M 原煤制粉蒸发DV 2V 2V 1送风设备炉膛部分制粉过程被包括在汽压调节通道中，增加了汽压调节通道的惯性和迟延。

如何在负荷变化时，迅速改变进入炉膛的煤粉量，是直吹式制粉系统面临的主要问题。

104§10.4 送风量控制系统含氧量调节器送风量调节器锅炉V O2%送风挡板O20%μVI测量V÷测量O测量M M测2内回路快速保持最佳风煤比；由烟气含氧量作串级校正（经济性）。

氧§10.4 送风量控制系统104为什么在送风量控制系统中加入氧量校正？考虑到煤种、煤质、燃烧状况、运行方式等的变化，有必要对燃料量和送风量的配比关等的变化有必要对燃料量和送风量的配比关系（比例定值）做动态调整从提高机组运行系（比例定值）做动态调整。

从提高机组运行经济性的角度，选择烟气含氧量信号对燃料量和送风量的比值进行串级校正。

风煤交叉限制LD30% V M<>AμMμV升负荷：先加风、后加煤；降负荷：先减煤、后减风；105 §10.5 炉膛压力控制系统前馈V 引风量调节器炉膛V sP s引风机导叶P s 0μV测量变送器信号处理调节引风机导叶开度，改变引风量，调节引风导度，改变引风，维持炉膛负压稳定。

系统实施中需要考虑的实际问题煤①给煤机、给粉机、送风机、引风机运行台数的变化及动态补偿问题；②给煤量的测量及煤质校正问题；③氧量的软测量问题。

106§10.6 燃烧控制系统举例煤粉量31：给煤量扰动时的响应曲线2：一次风量扰动时的响应曲线13: 二者同时扰动时的响应曲线t2对于直吹式制粉系统，通过改变一次风量吹出磨煤机中的蓄粉是解决制粉系统惯性和迟延出磨煤机中的蓄粉，是解决制粉系统惯性和迟延问题的有效方法。

“一次风——燃料””次风燃料系统LDP S____++++P S0PI 1PI 2PI 3PI 4V S V M V 1小结学习重点学习重点：；①直吹式锅炉燃烧系统的特点；②风煤交叉限制逻辑的构成及工作原理。