火电机组燃烧控制系统
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燃烧控制系统的任务 （2）保证燃烧过程的经济性
过量空气系数 （氧量）
保证燃烧过程的经济性是提高锅炉效率
的重要方面，它是通过维持进入炉膛的燃料
量与送风量之间的最佳比值来实现，即在有
足够的风量使燃料得以充分燃烧的同时，尽
可能减少排烟造成的热损失。（如何获得最
大燃烧效率？无法直接测量）
火电机组燃烧控制系统
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
➢主蒸汽压力的动态特性 主蒸汽压力pT受到的主要扰动有二个，其
一是燃烧率μB扰动称为基本扰动或内部扰动；
其二是汽轮机耗汽量D的扰动，称为外部扰动。
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
(1)内扰（燃烧率）下主蒸汽压力源自动态特性火电机组燃烧控制系统
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
火电机组燃烧控制系统
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
火电机组燃烧控制系统
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单元机组过程控制系统简介 ➢负荷控制
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单元机组过程控制系统简介
➢ 负荷控制系统可接受AGC指令、运行人员的手动负荷指令 (MAN)和频差指令△f；
➢ 对于幅度较小、变动周期短的电网频差，可由汽轮发电机组自 身的调节系统完成，频差指令称为一次调频指令；响应速度快， 但属于有差调节（原动机调速器）；
➢ 锅炉控制
主要参数：主汽压力、温度，汽包水位，炉膛负压， 烟气含氧量等。
锅炉汽包水位的控制：给水调节门开度、给水泵转速； 锅炉蒸汽温度的控制
– 过热蒸汽：燃烧器摆角、喷水减温 – 再热蒸汽：分隔烟道挡板法、改变燃烧器倾角、喷水减温(不
经济)
锅炉的燃烧过程控制：燃料量的控制，送风、引风的控 制。炉膛负压(稳定性)，烟气含氧量(经济性)。
主蒸汽压力 pT 的动态特性与汽 轮机的调节装置有 关，下图为汽轮机 功率不变时，锅炉 燃烧率μB扰动下主 蒸汽压力pT 变化的 阶跃响应曲线：
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
➢ 汽轮机调节阀门开度不变时，锅炉燃烧率μB扰动下主蒸汽压力pT 变化
的阶跃响应曲线：
此时主蒸汽压力pT是一个
火电机组燃烧控制系统设计
王玮
Email：wwang@
1 单元机组基本流程
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1 单元机组基本流程
燃料系统
灰渣系统
风烟系统
发配电系统
汽水系统
循环水系统
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1 单元机组基本流程 ➢汽水循环
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燃烧控制系统
➢问题： 一个稳态运行的机组，因何要调整燃烧
控制系统？诱因是什么？
火电机组燃烧控制系统
正常运行时，可靠地完全关闭，截断流量特性； 汽轮机甩负荷时，旁路系统迅速打开，泄压、
保护再热器、维持锅炉正常运行。
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单元机组过程控制系统简介
➢辅机控制
磨煤机控制：
给煤机转速→给煤率→磨煤机负荷 一次风压、一次风流量调整 热风门、冷风门挡板开度→出口温度
除氧器控制：
压力控制：抽汽进汽阀门； 水箱水位：进入除氧器的凝结水。
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单元机组过程控制系统简介 ➢汽轮机控制
目的：使汽轮发电机组尽快满足外界负荷的变 化，同时保持转速恒定。
控制方案：转速为控制信号，以汽门开度为调 节手段改变汽轮机功率，使汽轮机的主动力力 矩与发电机的发力矩相平衡。
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单元机组过程控制系统简介 ➢旁路系统
机组启停过程中和机组事故状态下起调节和保 护作用，保安系统。
有自平衡能力的被控对象。汽
包压力pb与主蒸汽压力pT 之差 Δp2随燃料量和进入汽轮机的
蒸汽流量的增加而增加。
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
火电机组燃烧控制系统
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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➢ 对于变化幅度较大、周期较长的变动负荷，则需改变汽轮发电 机的同步器来实现，称为二次调频。
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单元机组过程控制系统简介
➢ 负荷控制
基本控制方式 汽轮机跟随控制方式 锅炉跟随控制方式 机炉负荷协调控制方式
注：一般都有上述四种控制方式，可根据需要通过 逻辑开关切换到任意一种方式。
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单元机组过程控制系统简介
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燃烧控制系统的任务
➢锅炉燃烧过程是将燃料化学能转变为蒸汽 热能的转换过程。燃烧过程控制的任务是 使燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的 需要，并保证锅炉安全经济运行。
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燃烧控制系统的任务
（1）维持蒸汽压力稳定 锅炉出口压力或机前压力信号反映了燃料
燃烧所释放的热量与蒸汽所携带热量间的平 衡关系，汽压的变化表示两者间失衡，此时 必须相应地调整燃料供应量，以适应变化了 的蒸汽负荷的需要。
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燃烧控制系统的组成
燃料量控制系统
锅
炉
燃
烧 控
送风控制系统
制
系
统
以燃料量为调节变量，主蒸汽 压力为被调量，通过调节进入 炉膛的燃料量，维持主蒸汽压 力的稳定。
以送风量为调节变量，烟气含 氧量为被调量，通过调节进入 炉膛的送风量，使烟气含氧量 达到设定的最佳值，保证燃料 燃烧所需的空气量和燃烧过程 的经济性。
引风控制系统
以引风量为调节变量，炉膛压 力为被调量，通过调节引风量 维持炉膛压力的稳定。
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燃烧控制系统
锅炉燃烧控制系统 燃料量控制系统 送风控制系统 引风控制系统
调节变量 燃料量B
被控对象
被调量 主蒸汽压力pT
送风量V
烟气含氧量O2
引风量G
炉膛压力plt
锅炉燃烧控制系统是一个多输入多输出的非线性多变量强耦合 控制系统。
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
➢ 锅炉燃烧过程被控对象的动态特性是指机
组运行过程中各种扰动引起的各被调量变
化的动态关系，锅炉燃烧过程被控对象的
动态特性主要有以下三个：
主蒸汽压力pT 在内、外扰动下的动态特性； 烟气含氧量O2在送风量扰动下的动态特性； 炉膛压力plt 在引风量扰动下的动态特性。
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燃烧控制系统的任务
锅炉燃烧过程的上述三项控制任务是不可 分开的，它的三个被控参数（被调量）（即 蒸汽压力、过剩空气系数或最佳含氧量、炉 膛压力）与三个调节量（即燃料量、送风量、 引风量）间存在着关联。因此燃烧控制系统 内的各子系统应协调动作，共同完成其控制 任务。
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
火电机组燃烧控制系统
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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2 燃烧过程控制对象的动态特性
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燃烧控制系统的任务
（3）维持炉膛压力稳定 锅炉炉膛压力是否稳定反映了燃烧过程中进入炉膛
的风量与流出炉膛的烟气量之间的工质平衡关系。若 送风量大于引风量，炉膛压力升高，太高的压力会造 成炉膛向外喷火；反之，送风量小于引风量炉膛压力 下降，过低的压力会造成漏风而降低炉膛温度，影响 炉内燃烧工况，经济性下降。所以说，炉膛压力是否 在允许范围内变化，关系到锅炉的安全经济运行。