锅炉燃烧自控系统

锅炉燃烧自控系统（精选十篇）

锅炉燃烧自控系统 篇1

在所有工业燃烧环节过程中,为了中,为了保证锅炉燃烧过程的稳定、可靠以及经济以及经济性,所有的锅炉技术指标都必须遵循相关遵循相关要求。利用锅炉燃烧过程计算机自动控制自动控制装置和先进的变频调速技术来改善。此装善。此装置利用检测承汽压力、温度和炉膛内负压膛内负压等量运行值,利用计算机控制鼓、引风机、引风机以及炉捧的转速,改变鼓、引风量以及给量以及给煤量,使炉膛的负压和汽包水位及温度都及温度都得以控制使保锅炉燃烧运行使用保持在用保持在最佳工况。

目的是解决了能否及时匹配锅炉热配锅炉热负荷和出力之间存在的问题,就是蒸汽的是蒸汽的供需矛盾。当前国内由于供汽量的不稳量的不稳定,因为基本工艺还是依靠工经验进行调验进行调节,不能满足热需要量的随时变化,而且化,而且人工调节往往存在供气过大这一现象,供现象,供汽质量相对较差,而且浪费大量的热量。的热量。利用热工数学偏微分数横转换计算和计计算和计算机应用技术控制相结合,供汽量始终在量始终在炉膛温度变化的之后传统难题得以解决,可为达到精确的蒸汽供给进行实时调整,而且系统通用性好、扩展性强,而且直观易操作。

2 锅炉计算机自控系统模型设想

通过微机将智能控制技术和变频调速技术相结台作用在蒸汽锅炉燃烧系统的自控变频调速装置,在给水、煤及送、引风鼓风等项目上达到自动控制以及燃烧工况最优控制,使得锅炉最佳化运行状态,从而达到现代锅炉系统安全稳定的运行同时又节能降耗的目标。

当代国内工业锅炉的燃烧系统基本上都是多变量耦合系统,其中作为输入量的鼓风及引风量和给煤量以及输出量的炉膛负压和蒸汽压力具有一定复杂性。作为供热的唯一来源的燃料,给煤量的参数调整直接关系到在锅炉中的汽包压力的变化和蒸汽量,在整个系统中它的地位无法替代,是关键的控制因素。而鼓风量的变化则决定着锅炉中风煤比和相应的燃烧状况的不同,其炉膛损失量及炉膛温度的差异得以体现,锅炉是否能够合理经济稳定的运行都依靠它。当送风量变化的同时也导致引风量随之变化,达到稳定炉膛负压的效果。这三个控制回路组成了控制系统相互通力合作调整,确保锅炉燃烧系统在运行过程中的经济、灵活以及安全性。(如图2.1)

由于锅炉燃烧过程存在较大的延时,而且各项参数存在实时时变化,整个过程复杂而且繁琐,建立精确的数学模型相当有难度 ;各输入和输出参数之间的耦合关系比较复杂,锅炉负荷变化范围从零到最大,并且负荷随时变化,PID控制难以实现。为使这些问题得以解决,更精确更有效的模糊控制方法产生,从而满是当前国内生产需求。

利用人工智能的控制方案和模糊控制理论,此燃烧系统的高压主汽压力控制特性得以控制,随时间变化的延迟,主汽压调节系统以燃料量来维持恒定的汽包压力 ;利用送风量的自寻优控制特性,调节系统的送风量以及PID控制调节系统来确保引风量控制炉膛负压和维持炉膛负压的稳定性。

在锅炉燃烧控制过程中对具有较大时间滞后对象模糊控制的控制能力在主汽压中还存在一定的提升,所以在计算机模糊控制系统中植入SMITH预估控制模块,对纯时间滞后对象的控制能力大幅度提高。当前通用的模糊控制器环节输出形式有两种,即比例输出和积分输出,比例输出虽然阶跃响应较快,但是属于有差控制,积分输出虽可近似无差控制,但是往往响应较慢而且超调较大。因此采用二者相结合系统的比例积分输出结构,拥有有超调小的同时具备暂态时间短优点。

模糊控制算法具有阶跃响应速度快、精度高、变化参数不敏感等特性,对于对象智能控制具有良好适应性。模糊控制器SMITH预估植入,对控制系统的具有纯时问滞后的控制能力得到较高的提升,模糊SMITH控制无论从控制的迅速性还是对变化参数的适应性都要远远优越常规SMITH控制。

锅炉燃烧自控系统 篇2

与燃烧运行优化系统

广州市峻宇计算机科技有限公司

2008年6月

一、概述

目前国内火电厂入炉煤质的监测主要采用取样、秤重、烘烧、灼烧、氧弹分析等手段与方法，一个煤样从取样到提供分析结果往往需要几个小时，具有严重的滞后性，煤质采样分析结果往往不能反映锅炉的实际入炉煤质，不利于锅炉的燃烧运行调整，影响锅炉运行的安全性和经济性。

火电机组的运行经济性最终体现在发电煤耗上。由于缺乏对入炉煤热值的在线监测，无法进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算。不利于机组运行经济性分析，以及节能降耗措施的实施与评估，也不能适应未来竞价上网运行机制的要求。

电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧运行优化系统CQMS采用先进的人工智能神经网络技术，利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，建立煤质在线监测数学模型，通过锅炉运行数据分析计算入炉煤质，实现入炉煤质的在线软监测，并进一步实现燃烧运行优化，在线指导锅炉燃烧运行调整。

二、系统功能

1．入炉煤的热值及工业成分在线软测量

入炉煤质的变化最终会反映在锅炉的运行参数数据中。在锅炉系统结构不变的条件下，锅炉运行参数与入炉煤质之间有着复杂的内在关系。CQMS利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，采用人工智能神经网络技术，建立锅炉运行参数与入炉煤质之间的关系模型，实现煤的热值、挥发份、灰份和水份的在线监测。根据煤质量监测结果对煤的着火及燃烧稳定性和煤的燃尽特性进行在线分析。

系统以一段时间内（如5分钟，时间可调整）的移动平均值提供入炉煤质监测结果，并以曲线方式显示，便于用户监视入炉煤质的变化趋势。2．煤质变动异常警示

燃烧工况的异常往往是由于入炉煤质变化，而运行人员未察觉，未能进行及时的燃烧调整引起的。系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质变化幅度达到预警值时向用户报警，以提醒运行人员加强燃烧监视与调整，避免燃烧恶化影响锅炉运行安全。3．实时性能计算

系统基于入炉煤质软测量，实时计算锅炉效率及机组实时发电煤耗。可根据用户的要求进行热值统计、班组考核和实时发电成本计算。4．燃烧优化操作指导

锅炉的负荷和入炉煤质对燃烧工况有很大影响，随着负荷和入炉煤质的变化，运行人员应及时进行燃烧调整，才能获得最佳的运行炉效。系统根据锅炉运行历史数据，在线分析当前负荷和入炉煤质工况条件下，各种燃烧运行方式的经济性，从而找出最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等），提供给运行人员作燃烧调整参考。5．系统自适应

本系统是采用人工智能神经网络技术，根据锅炉运行数据来建立煤质计算模型的。随着时间的推移，锅炉设备运行特性以及现场测点精度会有变化。为解决这些变化对系统产生影响，采用自适应技术，根据最新的锅炉测点数据，在线自动完成对煤质监测模型的校正，保证本系统能适应锅炉运行条件的变化，使监测系统长期可靠有效。

6．使用安全、投资小、运行维护成本低

煤质监测分硬件测量和软测量两类。硬件测量一般要在现场安置放射源，对人身安全有隐患。另外，硬件测量系统价格昂贵，后期的运行维护成本高。近年来，人工智能技术的发展为煤质的软测量提供了一个有效途径，由于其使用安全、投资小、运行维护成本低，正在为工程应用所接受。

三、系统实施方案 1．系统结构

系统配置一台计算机通过网络与SIS或DCS连接，获取机组实时数据。CQMS计算机与SIS或DCS的数据通信是单向的（系统只读数据不写数据），以保证SIS或DCS的运行安全。电厂应提供SIS或DCS的网络数据通信接口软件（模块）。CQMS计算机将计算结果通过网络发送到客户端，供用户监控使用。2．数据采集

根据电厂提供的SIS或DCS的网络数据通信接口，开发数据采集软件，并到现场安装，采集1-2个月的机组运行实时数据，同时电厂提供数据采集期间的入炉煤质分析数据（化学车间提供）。3．建立模型及软件集成

根据所采集到的数据建立初始监测模型，在此基础上进行应用系统软件集成，需1-2个月时间。4．系统现场安装试运行

系统到现场安装，并进行调试、完善、试运行。5．系统验收

与电厂讨论确定系统验收条件和方法，并对系统进行测试验收。

四、经济效益分析 1．直接经济效益

锅炉的运行经济性与司炉的燃烧运行经验密切相关。不同司炉的运行水平客观上存在差异，即使是同一司炉，受主观因素的影响，在不同的时间，其运行水平也可能存在差异，因此凭经验进行的锅炉燃烧调整操作具有一定的随意性。

司炉的燃烧运行经验蕴涵在锅炉运行数据中。本系统具有燃烧优化功能，能根据锅炉运行历史数据，在线分析出不同负荷、不同入炉煤质工况条件下，最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等）。其实质就是从锅炉运行历史数据中提取运行水平较高的司炉的运行经验。以某电厂300MW机组为例，对同一负荷、同一入炉煤质工况，锅炉运行效率最大相差约0.6%，预计通过燃烧优化可提高锅炉的整体运行水平，炉效可提高约0.3%，年节约标煤2139.9吨，年直接经济效益128.4万元。

以某电厂300MW机组设计参数为依据，炉效提高0.3%的经济效益估算如下：

1．100%负荷耗煤133.89T/H，煤热值为20306KJ/Kg，炉效为91.32%，折算成标煤，年耗标煤为：

B=133.98*24*365*20306/29270=814227.5吨标煤/年

2．考虑80%的负荷率，炉效提高0.3%节省标煤为：

B0.8B0.80.3814227.52139.9吨标煤/年

91.323．平均标煤价格按每吨600元计算，年节约燃料费用为：

600*2139.9=128.4万元/年

2.间接经济效益

近年来，由于动力煤供需关系失衡，导致许多电厂锅炉入炉煤质波动较大且频繁。由于缺少入炉煤质的在线监测，运行人员很难根据煤质变化及时进行燃烧调整，导致锅炉燃烧效率降低，甚至燃烧工况恶化，威胁锅炉运行安全。本系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质有较大变化时，及时提醒运行人员注意，加强燃烧监视与调整，必然会提高锅炉运行效率，避免燃烧恶化导致事故发生，产生较大的经济效益。

由于煤炭价格的上涨，各电厂对机组运行的经济性日益重视。机组运行经济性最终体现在发电煤耗上。本系统基于入炉煤热值在线监测，可进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算，必将对机组运行经济性分析，节能降耗措施的实施与评估，具有较好的推动作用，产生较大的经济效益。另外，本系统的实施对未来电厂竞价上网也具有重要的意义。

五、CQMS应用实例

应用实例为1025t/h中间储仓式乏气送粉双炉膛结构四角切圆燃烧锅炉，四层一次风（甲、乙、丙、丁），五层二次风（A、B、C、D、E），两层燃烬风（OFA、OFB）。

下面两图为煤质软测量测试结果。共取了160个工况点，蓝线为煤质实验室分析值，绿线为软测量值。煤的热值测量标准差为0.543MJ/Kg，平均相对误差为2.5%，挥发分测量标准差为0.725%，平均相对误差为2.9%。可以看出，软测量结果能很好反映煤质的变化趋势，足以满足锅炉燃烧运行调整的需要。需要指出的是，在实际使用过程中，由于神经网络的特点，随着神经网络样本数据的增多，模型的计算精度会进一步提高。

煤的低位热值软测量结果

锅炉燃烧自控系统 篇3

摘 要：由于循环流化床锅炉燃烧系统具有参数分布广、非线性、时变和大滞后等控制难题，因此分析了该系统的结构与工艺特点。运用多智能体建模方法，将系统进行机理分析分解为若干个子系统，并找出子系统输入输出变量之间的关系，建立被控对象的子系统的数学模型。采用多智能体预估和控制方法，给出循环流化床锅炉燃烧系统的多智能体预估控制算法。仿真结果表明采用该建模和控制方法，能够取得满意的控制效果。

关键词：循环流化床锅炉；多智能体；预估；控制

中图分类号：TP13；TP273

近年来，我国北方雾霾越来越严重，究其原因，我国的能源结果以煤炭为主，火电装机总量高达8.81亿千瓦，因此我国大力发展清洁燃烧技术。循环流化床锅炉以其燃烧效率高、污染少、燃料范围广的优势，在近年来得到大规模的应用。在控制过程中，床层溫度是一个直接影响锅炉能否经济安全运行的重要指标。但是由于循环流化床锅炉燃烧过程中伴随着强烈的热交换和化学反应，而且煤炭燃烧具有大的热惯性，通过给煤量调节床层温度滞后较大，这些情况大大增加了循环流化床锅炉建模的复杂性，因此采用普通的控制手段，很难有良好的效果。

循环流化床锅炉燃烧过程存在着复杂的流体动力学特性和传热传质特性，难以得到被控对象的精确模型，目前大部分的控制系统数学模型是依靠原始数据辨识或者依赖技术人员经验积累来实现的。文献[1]在总结研究循环流化床锅炉的动态特性后，建立了循环流化床锅炉的自整定智能控制器并成功应用于国产75t/h循环流化床锅炉床层温度的控制。文献[2]针对循环流化床锅炉汽温被控对象的高阶特性，将Smith预估器应用到大滞后系统中，设计出一种结合系统数学模型，参考内膜原理的自适应解耦控制系统。然而，循环流化床锅炉燃烧系统存在着大惯性、强耦合以及调节给煤量的大滞后特性，致使被控对象难以控制；Smith预估器对于大滞后系统来说要求得到系统被控对象的精确数学模型，否则一旦模型误差发生大的变化，系统可能进入不稳定状态。

近年来，多Agent系统MAS（Multi-agent System）已成为一个热门的研究方向。Agent模型最初是作为一种分布式智能计算模型被提出来的。二十世纪八十年代Bratman[4]提出了Agent的基本模型，模型包含三个基本的要素：信念（Belief）、期望（Desire）和意图（Intention），各自表示其Agent所具有的认知、能力以及要实现的意图，各个Agent的独立行为动作，都是基于三个基本要素，通过与外界以及和其他Agent之间的交互来完成的。

对于现实中复杂的、大规模的系统有必要采用多Agent系统，多Agent不但具有求解自身内部的参数，而且还可以通过相互合作，来解决系统整体复杂的问题。它们具有如下特点：

（1）各个Agent具备处理自身信息和解决自身问题的能力；

（2）各个Agent独自存储并且处理自身的数据；

（3）各个Agent之间是异步通信和并行计算的。

MSA系统由多个Agent组成，它们通过相互之间以及与环境之间通讯、协作来共同完成复杂的任务，和传统建模方法和控制方式比起来，具有更灵活的适用性、更高的效率、分布式的感知与作用、内在的并行性[5]、改良的系统性能、容错控制、鲁棒性。因此多Agent系统近年来得到学者们深入的研究，并且在医学、航天和交通控制等领域也得到广泛的应用。

本文在分析循环流化床锅炉燃烧过程系统内部结构和工艺特点的基础上，采用一种多智能体模型描述不确定、大滞后、强耦合的循环流化床锅炉燃烧过程的运动特性，将复杂的系统分解为多个子系统模型。子系统数学模型比整体系统模型更易求得而且可以大大降低输出对输入的时延，采用一种多智能体预估控制算法，以期提高控制效果的满意程度[6]。

1 循环流化床锅炉燃烧系统结构分析与多智能体建模

循环流化床锅炉燃烧系统结构复杂，本文采用多智能体建模方法，通过利用Agent的局部连接规则、机理方程和局部细节模型，建立该复杂系统的一种多智能体模型。

循环流化床锅炉按结构分，由炉体、给煤系统、一次风系统、二次风系统、分离器、回料器、尾部烟道等组成。通常锅炉本体分为密相区和稀相区两部分。

循环流化床锅炉燃烧过程可以看成是由相互关联的四个部分组成，即密相区、稀相区、分离器和回料器，假设每一部分中包含有一个Agent模块，这些Agent模块分别为Agent1、Agent2、Agent3、Agent4。它们能够长期获取数据，发现规则并且建立周期性的模型。分别对这四个部分进行分析，列出动态物料平衡和动态能量平衡方程，用大量实例数据训练Agent模块，建立子系统智能体模型。

根据某型循环流化床锅炉的运行状况，提出了如下简化假设：

（1）不考虑石灰石的加入及其化学反应；

（2）各部分均为均质对象，即温度和密度均匀分布；

（3）锅炉与外界完全绝热，密封良好；

（4）分离器内没有换热装置，且不发生燃烧反应。

1.1 建立密相区Agent模型

密相区是锅炉本体的下半部分，燃烧的颗粒浓度较高。密相区具有复杂的多输入多输出结构，建立以煤、一次风、回料器、稀相区对密相区的沉降为输入，以排渣、密相区对稀相区的扬析为输出的动态平衡方程。

密相区床料质量平衡方程为：

式中，MA1为密相区质量，Fc为给煤量，FA1，A2为稀相区对密相区的扬析量，Fd为排渣量， 为单位时间内密相区内煤炭燃烧量，FA4，A1为回料器返料量，FA2，A1为稀相区对密相区的扬析量。相对于给煤量Fc和燃烧量 ，其他各分量对密相区质量的影响较小，可以忽略不计。

密相区燃烧热量平衡方程为：

QF1为单位时间一次风带入的热量，可表示为：

QF1=Vg1Sg1CgTA1 （5）

其中，Vg1为一次侧风速，Sg1为一次侧风入口截面积，Cg为空气比热容。

Qc为单位时间给煤带入的热量；

Qc=FcCgTA1 （6）

QA4，A1为单位时间返料带入的热量。

QA2，A1为单位时间稀相区对密相区沉降物料的热量；QA1，A2为单位时间密相区对稀相区扬析的热量。

QA2，A1=FA2，A1CgTA1=α1MA1CcTA1 （7）

QA1，A2=FA1，A2CgTA1=（1-α1）MA1CcTA1 （8）

其中，α1为沉降分离效率修正因子，一般取0.05。

Qd为单位时间排渣排出的热量；

Qd=FdCcTA1 （9）

為单位时间密相区煤燃烧产生的热量；

（10）

其中，Hc为煤炭的热值，Carvalho[11]给出了燃烧速率 的关联式。

（11）

式中，k1为燃烧速率系数；dc1为密相区煤炭颗粒直径；ρo2为密相区氧气浓度，ρc1为密相区煤炭颗粒浓度。

为单位时间密相区辐射输出的热能。

（12）

其中，β1为传热系数；S1为受热面；Tw为受热面温度。

将式（3）-（12）带入到热量平衡方程式（2）中，可得：

假设计算机采样周期为ΔH（ΔH足够小）时，式（12）可近似为：

其中，d0为密相区输出对一次风的滞后时间。从上式可以看出，在实际控制过程中，一般通过调节一次风速Vg1及密相区颗粒浓度ρc1来调节温度的。

整理得：

（15）

式中，Z12（k）为密相区的系统输出温度TA1，Z11（k-d0）为一次侧输入风速Vg1，Z10（k）为煤炭颗粒浓度ρc1，v1是扰动。

（16）

其中，a、b是与密相区质量MA1有关的参数，c、d与煤炭颗粒的直径和氧气浓度有关。可以用最小二乘法来辨识式（15）中的参数。

令：

Y=[Z12（k+1）Z12（k+2）…Z12（k+n）]T

（17）

其中，Y=AUT，即可通过A=Y（UT）′辨识出系统参数，由于密相区质量MA1会缓慢变化，所以式（16）中的模型参数会变化，所以在线用最小二乘法辨识这些参数，最终得到密相区的Agent模型。

1.2 稀相区Agent模型

同样地把稀相区Agent看成系统整体中的其中一个Agent2，稀相区有三个输入和二个输出，建立其动态能量平衡方程。

稀相区床料质量平衡：

（18）

式中，MA2为稀相区质量；FA3，A2为分离器对稀相区的沉降速率；FA2，A3为稀相区对分离器的扬析速率； 为单位时间内稀相区内煤炭燃烧量。

稀相区动态能量平衡方程为：

（19）

式中， （20）

其中，QA2为稀相区能量，TA2为稀相区温度。

QF2为单位时间二次风带入的热量；

QF2=Vg2Sg2CgTA2 （21）

其中，Vg2为二次侧风速，Sg2为二次侧风入口截面积。

QA3，A2为单位时间分离器对稀相区沉降物料的热量，QA2，A3为单位时间稀相区对分离器扬析物料的热量；

QA3，A2=FA3，A2CcTA2=α2MA2CcTA2 （22）

QA2，A3=FA2，A3CcTA1=（1-α2）MA2CcTA2 （23）

其中，α2为沉降分离效率修正因子。

为单位时间稀相区煤炭燃烧产生的热量；

（24）

其中，单位时间内稀相区内煤炭燃烧量 可由式（24）确定。

（25）

式中，k2为燃烧速率系数；dc2为稀相区煤炭颗粒直径；ρc2为稀相区煤炭颗粒浓度。

为单位时间稀相区辐射输出的热能。

（26）

其中，β2为传热系数；S2为受热面。

由上述公式联立可得：

（27）

同理，可得稀相区运动方程：

（28）

式中，Z23（k+1）为稀相区系统的输出温度TA2，Z20（k-d1）为二次侧输入风速Vg2，Z12（k）为稀相区的煤炭颗粒浓度ρc2，v2为扰动，d1为滞后时间。

（29）

同样地，用最小二乘法可辨识得到稀相区Agent模型。

相应地建立分离器（Agent3）和回料器（Agent4）的动态能量平衡方程。

（30）

式中，QM为废气带走的热量。

QM=（Vg1Sg1+Vg2Sg2）CgTA3 （31）

同理，将式（27）整理得：

（32）

这样通过辨识可得到分离器Agent数学模型。回料器一般采用高温发料，运行稳定时，可认为回料器中能量基本保持不变。

即： （33）

2 多智能体预估控制算法实现

由于循环流化床锅炉结构复杂，传统控制思想存在着控制效率低下，抗干扰能力不足，难以克服系统中的大滞后和强耦合等问题。多智能体预估控制是将模型信息与检测信号分散化，采用模型误差反馈校正，滚动优化控制参数，能够控制复杂的被控对象[7-9]。

表示子单元ΣA1的智能体预估器， 表示子单元ΣA2的智能体预估器。各个子单元智能体预估器之间的通信依靠系统的物理结构进行，我们假设在子单元上设计的预估算法可以得到整体系统运行状况。

假设子单元ΣA1的控制输入相对于控制输出的滞后是D12，子单元ΣA2的控制输入相对于控制输出的滞后是D23。因此可以得出预算法：

式中： 、 分别是Z12、Z23的预估值。

假设Zij的期望值是 ，并且系统输入输出的期望与预估值之间存在某种关系，即：

其中：p为可调参数，且-1

根据上式可得：

同理可得：

其中：p1、p2为设计参数。

结合预估算法得到多智能体控制算法：

其中：a1、a2、a3、b1、b2、b3为系统辨识参数；p1、p2为设计参数。

3 仿真分析

循环流化床锅炉燃烧系统模型的数据来源于某锅炉厂220t/h循环流化床锅炉，采集其2011年度运行数据，辨识出各个子系统Agent模型及其之间的关联关系，然后设计多智能体预估控制算法，采用子系统数学模型和实际系统的输出误差进行反馈校正，滚动优化控制参数，来实现对被控对象的控制。并且具有较好的控制效果。

用MATLAB进行仿真，并和常规PID控制进行对比，仿真结果如图4和图5所示。图4为正常情况下的多智能体预估控制和常规PID控制的效果图，图5为在引入扰动后的控制效果图。可以看出，多智能体预估控制可以降低大的超调并且在要求范围内使系统更快的达到稳定。经对比可以说明该方法设计的系统具有良好的稳定性以及抗干扰能力。

4 结束语

本文采用多智能体建模方法，并对循环流化床锅炉进行机理分析，把原本复杂的系统分散成若干个小系统模型，并给出传递控制参数的多智能体模型，建立相应的智能体预估器。利用多智能体预估控制算法，可以使系统受到扰动后更快的稳定下来，具有较强的鲁棒性。多智能体预估控制方法是把复杂的系统结构离散化，预估仅仅根据模块信息，然后控制局部，当子单元出现故障，可以依赖预估信息进行处理，降低系统的停车率。随着对多智能体系统的深入研究，其得到越来越多的专家学者的认可，目前已在智能交通、航天航空等领域得到广泛应用。

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作者简介：吉晓青（1987.09-），女，河北任县人，硕士研究生，研究方向：检测技术。

民用采暖锅炉燃烧系统的优化 篇4

唐山阿波罗热能设备有限公司主要生产家用和商用全自动采暖锅炉, 具有自动控制室温、自动点火的连锁装置, 在华北地区深受用户欢迎。按燃烧装置提供的热量分为2万kcal、3万kcal、4万kcal、15万kcal等型号。锅炉由上煤系统、供风系统、燃烧系统、锅炉本体系统、排烟系统、煤斗及电气系统组成。

图1所示为家用采暖锅炉的结构图。

煤经螺旋上煤机由燃烧装置——火盆底部进入, 鼓风机将新鲜空气鼓入火盆外部的风盆, 空气则通过火盆四周的风孔进入燃烧装置内, 与煤发生化学反应, 燃烧产生的热量通过热辐射和热传导的方式传递给炉膛内的水管, 废气由烟囱排出。锅炉所用燃料主要是经筛选的无烟煤, 其粒度为5～20mm。煤在燃烧器内层燃, 所产生的煤灰沿火盆边沿溢出, 落入炉膛底部的冷灰斗中, 少量较细的灰尘则被烟气带走。电气系统中, 室温控制器与锅炉出口水温感应器、送风机、上煤机自动连锁, 当温度达到客户设定的温度时, 送风机和螺旋上煤机自动停止;当温度低于客户设定的温度时, 送风机和螺旋上煤机自动启动;并为保持火种, 每20min自动启动。

据锅炉用户及售后服务反馈的信息, 15万kcal锅炉在使用及维修中存在诸多问题, 影响了锅炉的使用效果。燃烧系统的好坏, 直接影响供暖系统的正常运行、热效率和使用成本。因此, 对传统的锅炉进行全新概念的改造是非常必要的。

1 改造前锅炉的概况

阿波罗锅炉为全自动锅炉, 当室温高于客户设定的温度时, 锅炉自动停止供暖;当室温低于客户设定的温度时, 锅炉自动启动供暖。并且锅炉为保持火种, 每20min自动启动。15万kcal的商用采暖锅炉由4套独立的燃烧装置组成。每套燃烧装置均由1套独立的上煤系统、供风系统、燃烧系统组成。自2001年运行以来, 对于有多个燃烧系统的大型锅炉, 主要存在如下问题。

(1) 燃烧效率低。

锅炉热效率为80%, 煤的利用率不是很高。

(2) 锅炉的体积大, 生产成本高。

因1台锅炉有几个上煤系统、送风系统和燃烧系统, 设备多, 体积较大。安装和运输不方便, 生产成本也较高。

(3) 故障率高。

因1台锅炉设备多, 使用和维修很不方便, 加上频繁启动, 故障率也较高, 给维修人员增加了劳动强度。

(4) 电能耗量大。

为了延续火种, 原来设计每隔20min启动一次, 启动频繁, 电耗能较多, 且浪费了一定的燃料。

2 锅炉改造方案及特点

2.1 改造方法

(1) 改进燃烧装置。

锅炉燃烧系统设备多, 易出现故障, 维修工作量大, 加之火盆的材质为耐热铸铁, 质量比较大, 维修不方便。因此, 把4套燃烧系统设计为1套燃烧系统, 并将火盆由原来的整体式设计为分体式, 改造前后火盆的结构如图2、图3所示。上半部分用4条螺栓固定在风盆上, 下半部分固定在风盆的进煤处, 中间留有2mm的间隙, 同时也增大空气与煤的接触面积, 燃烧更加充分, 使锅炉的性能有了很大提高。

(2) 改进上煤系统。

将4套小管径螺旋绞笼改用1个大口径的绞笼, 相应螺旋绞笼上煤无缝钢管由原来的D45mm改为D75mm, 增加了上煤量, 加大了上煤颗粒, 降低了转速。这样, 使煤与空气有了更充分的接触时间, 燃烧更加充分。

2.2 改造后锅炉的主要结构特点

(1) 锅炉热效率提高。

改造后的锅炉, 热效率由原来的80%提高到93%, 煤的利用率提高了。

(2) 锅炉体积减小, 生产成本降低。

将4个燃烧装置改为1个大型燃烧装置, 相应的燃烧系统、上煤系统和送风系统也由4套改为1套设备。在提供相等热量的情况下, 锅炉的外形体积的尺寸由原来的 (2100×2100×2150) cm (长×宽×高) , 减小到 (1600×1600×1800) cm, 节省了占地面积, 同时降低了锅炉的生产成本。

3 使用效果分析

该锅炉从2005年8月份投入生产至今, 取得了如下效果:

(1) 提高了锅炉热效率。

(2) 简化了燃烧系统, 操作和维修方便, 故障率低, 工作可靠, 运行平稳, 设备的维护费用降低和维修量大大减少, 节约了使用费用, 客户满意, 在华北地区深受用户欢迎。

(3) 减小了锅炉的外形尺寸, 降低了制造成本。

(4) 节约了燃料。改造前, 为了延续火种, 在室温达到要求的情况下, 每隔20min启动一次, 启动频繁, 消耗电能较多。改造后, 增大了燃烧器的体积, 使燃烧器内的煤炭燃烧持续时间增加了, 启动时间每次比原来延长了20min, 比原来节约电能50%, 同时也节约了燃料, 由原来的每小时燃烧25.9 kg降低到现在的21.6kg。

(5) 研发的新型锅炉得到了用户的好评, 使销售量由原来的1年270多台增加到目前的1年520多台, 为公司创造了良好的经济效益。

4 结语

锅炉低负荷燃烧调整措施 篇5

一、把好掺配煤关

1、由于煤场劣质煤多、优质煤少，同时如果来车很多的话，输煤为了减轻自己的压车压力，很多差煤都往仓里上，造成煤质很差燃烧不稳，锅炉容易灭火。所以要求二控值长严格调度输煤专业，绝对保证B、D仓的煤是优质煤，并且上个班要对下个班前四个小时的煤质负责。

2、由于原煤仓下煤不畅，加之雨雪天气煤湿结冻，给煤机断煤频繁发生，所以要求二控值长严格调度输煤专业，尽量从干煤棚取煤，如确需掺湿煤，干湿比例不能超过三比一，并且干湿煤尽量在皮带上混合好后再进原煤仓。

二、把好给煤机下煤关

由于原煤仓内壁不滑，同时老煤板结严重，所以原煤仓下煤不畅，对直吹式的锅炉更影响机组的负荷和锅炉燃烧的稳定。尤其是给煤机长时间不下煤，一则会造成煤粉分离器出口温度高（150℃），跳磨煤机，更加剧炉膛燃烧的扰动和不稳定；再则如给煤机下煤挡板关闭不及时或关不动，会造成热风上走，烧坏烧焦给煤机皮带。所以要求值长、机长：

1、积极合理调动敲煤临聘人员，值内设专人加强对临聘人员的监督，把临聘人员分成三组，其中两组（6人）对B、E四台断煤严重的给煤机重点蹲守敲煤，另一组（3人）机动负责其他给煤机，这样各负其则，临聘人员才会提高责任心。

2、每个值加强对敲煤临聘人员的培训，提高敲煤技巧，这样既省力又不堵煤。

3、当发现给煤机上插板和下挡板故障时，值长要立即联系炉控和火电运检公司人员进行处理，处理不好快速手动摇开，以便启给煤机下煤。

4、因为B、D原煤仓上的优质煤，所以当这两个仓对应的任一给煤机断煤时，应加强燃烧的监视，适当投油稳燃，下煤正常燃烧稳定后退油。

三、把好炉膛燃烧关

1、制粉系统的调整

制粉系统参数的调整的好坏，直接关系到炉膛燃烧的稳定。所以要求副控及以上的人员从以下方面来进行调整：

a、一次风压、一次风温、一次风速

一次风压根据磨煤机的台数和下煤量而定，一般磨煤机入口风压为8.5~9.5MPa，压力高、下煤量小，会导致煤粉分离器出口温度升高，同时会导致磨煤机大瓦温度上升跳磨；压力低下煤量大，会导致煤粉吹不出去,堵磨堵粉管。

一次风温与冷热风挡板开度有关，根据下煤量和煤粉分离器出口温度而定，一般控制270~290℃,，煤粉分离器出口温度控制在50~150℃，温度低容易堵粉管,温度高造成跳磨，煤粉管内自燃烧坏粉管。另外为了保证锅炉的效率，提高锅炉燃烧的稳定性，磨煤机冷风挡板（除了给煤机断煤之外）一般不要开启。

一次风速正常情况决定一次风压，一般控制在23~30m/s，风速过低容易造成堵粉管，风速过高会造成煤粉炉内停留时间短,燃烧不完全，火检不稳定监视不到火。b、煤粉的浓度

煤粉的浓度是决定煤粉燃烧的重要因素，浓度低燃烧不旺，造成燃烧区的温度低，锅炉的热负荷低，燃烧恶化直至灭火。浓度高，容易堵管，严重的会造成爆燃放炮。具体控制是由负荷风挡板开度和磨煤机的料位，一般控制风粉比在1：1左右。C、煤粉的细度

煤粉的细度是决定煤粉燃烧完全与否，煤粉越细与空气的接触面积越大，越容易燃烧，但是耗磨煤机的电量；煤粉越粗，越不易燃烧，也不易完全燃烧，释放出热量，同时会带走炉膛的热量，造成炉膛燃烧区的温度降低，锅炉燃烧恶化直至灭火。煤粉的细度通过煤粉分离器折向角的开度控制，其开度一般在3左右，实在还粗，则调到4，煤粉细度一般控制R90数值小于10。

煤粉越粗，通过煤粉分离器时则通过率低，其余的则通过回粉管重新进入磨煤机进行研磨，这样既增加电耗又降低了制粉系统的出力，同时煤粉分离器出口温度也不易控制。d、容量风挡板

容量风挡板是调节一次风携带煤粉进入炉膛的能力，启磨煤机时可以保持开度在5%，但是给煤机启动5分钟，磨煤机建立料位后，需立即开启容量风挡板，至少开到30%，否则容易堵磨。然后根据锅炉负荷的需要对容量风挡板进行操作，煤好时最大开到50%，煤差时最大开到65%。

当任一侧给煤机断煤时，应立即关小对应的容量风挡板（20%左右），适当加大另一侧给煤机出力，防止煤粉分离器出口温度高跳磨带来燃烧扰动。旁路风是用来暖磨和建立磨煤机通风量的，当然当煤粉分离器出口温度低时，可以适当开启旁路风挡板，提高其温度。e、磨煤机的火检

磨煤机的火检是检查喷燃器内煤粉燃烧的情况，当燃烧不完全时，火检是监视不到火焰的。在火检冷却风机运行正常的情况下，每台磨煤机四个煤火检失去三个，则跳磨煤机，带来炉膛燃烧的扰动。所以当煤粉燃烧不完全火检监视不到火焰时，需投油助燃。f、磨煤机的钢球

磨煤机钢球量决定煤粉的细度，可以从磨煤机电流上看出，正常维持磨煤机电流在142~149A之间（D磨煤机电流在110A左右），如果电流达不到，则需加钢球，现在6台磨煤机都需要加钢球。同时加钢球是一个定期工作，磨煤机运行时依据电流每次加50~80个。其中D磨煤机钢球与其他磨煤机钢球型号材质不一样。

2、锅炉风量的调整 a、送风量

锅炉燃烧的风量正常以炉膛的氧量来衡量，一般维持在3~4个氧量，尤其在煤差时更要控制锅炉的风量不能过大，因为煤差时炉膛燃烧中心的温度低，同时过多的煤粉不完全燃烧本身需要吸收和带走热量，如果再加上比火焰中心温度更低的送风（300℃左右），相当于对炉膛的冷却，降低炉膛的温度，不利于炉膛的稳燃。当然风量不能过小，否则容易发生炉膛爆燃。

冬天由于环境温度较低，所以锅炉燃烧的风量尽量控制，不宜过大。同时要尽量开启二次风再循环挡板，提高送风机入口风温，提高二次风温，保护空预器，防止低温腐蚀。b、辅助风挡板的调整

前后墙对冲燃烧的辅助风挡板调整很重要，如果不注意就会影响火焰的中心和火焰刷壁，同时不利于火检的监视。要求同层火嘴辅助风挡板基本保持一致的开度，由于前墙远离风机，前墙比后墙开度大5%，这样基本平衡对冲。为了建立“金字塔”火焰，要求下面的辅助风挡板比上面的开度大，开度基本为80%、70%、60%。同时为了煤粉的完全燃烧，燃烬风挡板的开度为30~40%。中心风视喷燃器投入情况开启，一般为100%。

3、炉膛温度的控制

锅炉燃烧的稳定关键取决于锅炉火焰中心的温度，当锅炉热负荷达到最低稳燃的临界负荷时，此时煤粉燃烧所释放的热量与受热面吸收的热量、其他介质带走的热量相平衡，如果此时存在比炉膛中心温度更低的介质进入炉膛，势必会冷却火焰，降低火焰中心温度，恶化燃烧，最终导致灭火。

象一次风机的冷风挡板、粉管的吹扫风挡板开启、送一次风机的动调控制不当、锅炉本体的人孔门未关、锅炉本体的漏风、空预器的漏风、辅助风挡板的调整、磨煤机的冷态启动等等都可能导致锅炉灭火。

四、其他因素的把关

1、吹灰

为了干净锅炉的受热面，提高受热面的传热系数，防止锅炉结焦，所以定期吹灰。由于煤质很差，所以规定每个星期一、三、五的白班，机组申请负荷带到500MW以上，对锅炉本体、水平烟道、尾部烟道进行吹灰，要求一、三、五早班的值长联系输煤，所有煤仓上好煤，如果当天煤质较差或输煤设备故障，则可以延期吹灰，吹灰时要求锅炉专工必须到场。

如果吹灰时发生锅炉燃烧不稳或掉焦的情况，则立即投油稳燃，停止吹灰。

2、掉焦

因为煤质差异，如果灰的熔点比较低，这样锅炉就容易结焦，为了抑制结焦，应该提高锅炉燃烧的过剩空气系数。炉膛掉焦时负压先正后负，此时除了立即将引风机静调切为“手动”外，还需投油稳燃。

3、水封

因捞渣机故障或补水中断，炉底水封如果发生破坏，此时大量的冷风从炉底进入炉膛，造成炉膛燃烧不稳，尤其是冬天。此时应立即投油稳燃，关闭捞渣机液压关断挡板，尽快恢复水封。

4、煤质的突变

直吹式制粉系统如果煤质发生突变，则直接影响炉膛的燃烧，并且速度和强度比中储式要剧烈的多，所以要求监盘人员要加强燃烧的监视，一旦发现煤质突然变差时，要及时投油稳燃，然后对燃烧做出调整，燃烧稳定后方可退油。

总之锅炉燃烧调整是一个非常细腻的工作，需要精调细烧，同时需要加强监视，通过火焰电视、火检强度、锅炉的汽压汽温变化及时发现炉膛燃烧工况的变化，燃烧不稳时立即投油稳燃，燃烧稳定后退油。

1、当锅炉在低负荷运行时，监盘人员一定要集中精力，提高监盘质量，加强对各仪表的分析，对出现的异常作出正确判断和正确处理；同时，由于锅炉负荷低，所以要做好锅炉突然熄火的事故预想，杜绝锅炉熄火后事故扩大。

2、经常检查来煤情况，了解煤质及表面水份；同时要查阅上班来煤情况，要根据机组负荷、粉仓粉位、给粉机转速等情况判断不同时间所烧不同煤种，提前做好相应的燃烧调整工作。应经常到就地观察炉火及排烟颜色。

3、加强燃烧调整，应根据不同负荷、不同煤种有针对性地调整，要参照大修后低负荷试验报告进行调整；在调整燃烧时，首先将运行的各一次风尽量调平，同时要保持合理的给粉机台数，保持集中燃烧，避免给粉机转速过低或过高运行（400t/h炉保持在380~550转/分，670t/h炉保持在550~700转/分），停用的给粉机一次风门要及时关闭；二次风量要合理，可适当增大氧量运行，但应避免过大，停用给粉机的上部二次风门要及时关至10%。

4、当需要停用给粉机时，正常情况下一定要从上向下对角停运，当下层给粉机出现问题而需要停运时，也要及时关闭相应的一次风门，同时要做好防止燃烧不稳的事故预想；当不能确保燃烧稳定时，一定要先投油助燃。

5、可解除浓稀相补风自动，适当提高浓稀相燃烧器壁温度并保持在上限稳定运行，但要避免将浓稀相燃烧器烧红。

6、制粉系统要保持平稳运行，一次总风压要尽量保持在低限运行，一次风温尽量保持在上限运行；应经常检查给煤机来煤情况，防止给煤机突然断煤而影响燃烧，当出现给煤机突然断煤时，要及时对一次总风压进行调整，同时要加强对燃烧的调整，必要时要投油助燃。在开停磨时，操作一定要稳定，避免一次风压大幅波动，同时要经监盘付值班同意。

7、机组升降负荷时，操作要谨慎缓慢，吸、送风量要及时跟踪调整，将氧量保持在最佳值运行。炉膛负压不宜过大。

8、防止锅炉漏风，特别是火嘴处和炉膛底部漏风。炉底出渣时要通知副值班员并征得同意。

9、牢固树立“安全第一”思想，摆正安全与经济的关系，不允许抱着侥幸心理过分追求节省燃油而忽视燃烧的稳定；在不能保证锅炉安全运行时，一定要及时投油助燃，并确认油枪着火良好。同时，严禁用停用下部给粉机的方式来提高汽温运行。

锅炉机组燃烧调节方式及其意义 篇6

【关键词】锅炉；调节；燃烧

1.燃料量的调节

1.1对配有中间仓储式制粉系统的锅炉

中间储仓式制粉系统的特点之一是制粉系统运行工况变化与锅炉负荷并不存在直接的关系。当锅炉负荷（出力）发生变化时，需要调节进入炉内的燃料量，它通过投入（或停止）喷燃器只数或改变给粉机转数、调节给粉机下粉挡板开度来实现的。

当锅炉负荷变化较小时，只需改变给粉机转速就可以达到调节的目的；改变给粉机的转数是通过平型控制器的加减完成的。当锅炉负荷变化较大时，用改变给粉机的转数不能满足调节幅度的要求，则在不破坏内燃工况的前提下，可先以投、停给粉机只数进行调节，而后再调节给粉机转数，弥补调节幅度大的矛盾。若上述手段仍不能满足调节需要时，可用调节给粉机挡板开度的方法加以辅助调节。

投、停喷燃器（相应的给粉机）运行方式的调节，由于喷燃器布置方式和类型的不同，投运方式也不相同。当需投入备用的喷燃器和给粉机时，应先开启一次风门至所需开度，对一次风管进行吹扫；待风压正常时启动给粉机给粉，并开启喷燃器助燃的二次风，观察着火情况是否正常。反之，在停用喷燃器时，则先停给粉机并关闭二次风，一次风吹扫数分钟后再关闭，以防一次风管内煤分沉积。为防止停用的喷燃器受热烧坏，有时对其一、二次风门保持适当开度，以冷却喷口。

给粉机转数调节的范围不宜太大，若调至过高，则不但会因煤粉浓度过大堵塞一次风管，而且容易使给粉机超负荷和引起煤粉燃烧不完全。若转数调至过低，则在炉膛温度不太高的情况下，由于煤粉浓度不足，着火不稳，容易发生炉膛灭火。

单只增加给粉机转数时，应先将转数低的给粉机增加转数，使各给粉机出力力求均衡；减低给粉机转数时，应先减转数高的。

对于喷燃器布置在侧墙的锅炉，可先增加中间位置的喷燃器来粉，对四角布置的喷燃器锅炉，需要相对称的增加给粉机转数。

用投入或停止喷燃器运行的方法进行燃烧调节，尚需考虑对气温的影响。在气温偏低时，投用靠炉膛后侧墙的喷燃器或上排喷燃器。气温偏高时则停用靠炉膛后侧的喷燃器或上排喷燃器。

有时由煤粉仓死角处煤粉的堆积或煤粉自流等原因将给个别给粉机的给粉量调节带来一定的困难。此时，对 来粉量的调节将是一个细致而麻烦的工作。这就需要反复的开、停给粉机，或开关给粉机下粉挡板，用木锤敲打、振动给粉机上部空间，促使煤粉仓内沉积的煤粉进行流动或迫使流动较大的煤粉沉积下来。这种调节操作较为笨拙、繁重，但能达到调节要求。

1.2燃油量的调节

采用进油调节系统的调节方法是：当负荷变化时，通常利用改变进油压力来达到改变进油量的目的。当负荷降低较大时，则需大幅度降低进油压力，以便减少进油量。这样就会因油的压力低而影响进油的雾化质量。在这种情况下不可以盲目降低油压，而需采取停用部分油嘴的方法来满足降低负荷的需要。

采用回油进行调节的系统则是控制回油量来调节进入炉膛的油量，其回油形式有内回油和外回油两种。内回油系统对负荷的适应性较强，能适应70%的负荷变化。外回油系统虽然负荷变化时雾化角可基本不变，但低负荷雾化质量将会下降，而且这种喷嘴加工要求较高，故目前国内很少采用。

2.锅炉风量的调节

锅炉的风量控制是通过送风机进口导向挡板调节的。经调节后送风机送出的风量，经过一、二次风的配合调节才能更好的满足燃烧的需求。一、二次风的风量分配应根据它们所起的作用进行调节。一次风量应满足进入炉膛风粉混合物挥发分燃烧及固体焦碳质点的氧化需要。

二次风量不仅满足燃烧的需要，而且补充一次风末段空气量不足，更重要的是使二次风能与刚刚进入炉膛的可燃物混合，这需要有较高的二次风风速，以便在高温火焰中起到搅拌混合的作用。混合得越好，则燃烧得越快越完全。

一、二次风还可调节由于煤粉管道或喷燃器的阻力不同而造成的各喷燃器风量的偏差，以及由于煤粉管道或喷燃器中燃料浓度偏差所需求的风量。此外，炉膛内火焰的偏斜、烟气温度的偏差，火焰中心的位置等均需利用风量的调节加以调整。

3.喷燃器出口风速及风率的调节

3.1调节的目的及配风条件

保持适当的喷燃器出口一、二、三次风的出口速度和风率是建立正常的炉内空气动力场和稳定燃烧的必要条件。

一次风速过高会推迟着火的时间；过低则会烧损喷燃器出口管，并可能造成一次风管内煤粉沉积一直阻塞管道。二次风速过高或过低都可能破坏气流与燃料的正常混合、搅拌，从而降低燃烧的稳定性和经济性。

喷燃器出口断面的尺寸及流速决定了一、二、三次风量的百分率。风率的变化也将对燃烧工况有着很大的影响，当一次风率过大时，为达到风粉混合物着火温度所需的吸热量就要多，因而达到着火所需的时间就延长。这对挥发分低的燃煤着火很不利，如一次风温较低就更为不利。对挥发分较高的燃煤由于着火容易，着火后要保证挥发分的及时燃尽故需要有较高的一次风率。

3.2喷燃器出口风速及风率的调节方法

四角布置的直流喷燃器调节。由于四角布置直流喷燃器的结构布置特性较大，风速的选择和调节范围也较广，一般可用下述方法进行对一、二次风出口速度的调解：①改变一、二次风率百分比；②改变各层喷燃器的风量分配；③对具有可调节的二次风挡板的直流喷燃器，可用改变风速挡板位置来调节风速。

4.炉膛负压的控制和引风的调节

4.1监视和控制炉膛风压是反映燃烧工况是否稳定及判断事故的重要参数

当炉内燃烧工况发生变化或炉内受热面发生漏泄、爆破时必将立即引起炉膛风压发生变化。运行实际表明，当锅炉的燃烧系统发生异常情况或故障时，最先反映出来的就是炉膛风压的变化。所以锅炉运行中必须监视好炉膛负压，并按照不同的变化情况做出正确的判断，据此再及时地进行必要的调节和处理。

4.2炉膛风压和烟道负压的变化

在锅炉运行中，燃烧所产生的烟气需经引风机及时的排入大气中。如果排出炉膛的烟气量等于燃烧产生的烟气量，则进出炉膛的物质保持平衡，则炉膛风压就要发生变化。

运行中即使在送、引风调节挡板开度保持不变的情况下，由于燃烧工况总有小量的变动，故炉膛风压也总是脉动的，反映在炉膛风压表上就是其指针经常在控制的左右轻微晃动。

当燃烧不稳时，炉膛风压将产生强列的脉动，炉膛风压表的指针也相应作大幅度的剧烈晃动。此种现象的出现，往往是灭火的预兆。这时，必须加强监视表计变化和检查炉内燃烧情况，分析原因，并及时地进行适当的调整和处理。

在烟气流经烟道及各受热面时，将会有各种阻力产生，这些阻力是由引风机的压头来克服的；同时，由于受热面和烟道是处于引风机的进口侧，因此，沿着烟气流程烟道内的负压是逐渐增大的。

烟气流动时产生的阻力大小与阻力系数、烟气重度成正比，并与烟气流速的平方成正比。因此，沿着烟气流程烟道内的负压是逐渐增大的。

烟气流动时产生的阻力大小与阻力系数、烟气重度成正比，并与烟气流速的平方成正比。因此，当锅炉负荷、燃料和风量发生改变时，随着烟气流速的改变，负压也相应的改变。故在不同负荷下，锅炉各部分烟道内的烟气压力是不相同的。锅炉负荷增加，烟道各部分负压也相应增大；反之，各部分负压则相应减小。

当受热面管束发生结渣、积灰以至于局部堵塞时，由于通道减小，烟气流速增加，使烟气流经该部分管束产生的阻力较大，于是出口负压值及其压差就相应要增大。

4.3引风机的调节

引风的调节方法，目前基本上也是通过电动传动装置用改变引风机进口挡板的开度来调节。对于引风机的运行方式需根据锅炉负荷的大小和风机的工作特性来考慮它的合理性。为了保证人身安全，当运行人员在进行除灰、吹灰、清理焦渣或观察炉内燃烧情况时，炉膛负压应保持较正常值高一些。

锅炉燃烧自控系统 篇7

某电厂4×1000MWe超超临界燃煤发电机组, 配引进的日本三菱公司技术设计制造的HG-2953/27.46-YM型变压运行直流锅炉和引进的德国西门子技术制造的N1000-26.25/600/600 (TC4F) 型汽轮发电机。

(一) 燃烧设计特点

制粉系统采用中速磨冷一次风正压直吹式系统, 配上海重型机械厂设计制造的带动态分离器的HP1163/DYN型磨煤机。每台锅炉配备6台磨煤机, BMCR工况下5台运行1台备用。每台磨煤机出口有4根煤粉管道, 通过煤粉分配器分成8根煤粉管道, 分别连接到同层燃烧器的PM分离器上。

燃烧器采用日本三菱公司 (MH I) 的PM型浓淡燃烧器和MACT燃烧系统, 风粉混合物通过入口PM分离器分配成浓淡两股气流, 分别通过浓相和淡相两只喷口进入炉膛。PM主燃烧器上方增设4层附加风喷嘴 (AA风) 。低[NOx]PM-MACT型八角反向双切圆布置的摆动燃烧器, 在热态运行中一、二次风均可上下摆动, 最大摆角±30°用于调节再热器汽温。

(二) 低[NOx]PM燃烧器

全炉膛八角共布置48只浓相煤粉喷嘴和48只淡相煤粉喷嘴, 极大地降低单只喷口热功率, 适应易结焦煤种, 减少燃烧器区域结焦。一次风粉混合物流经PM煤粉分离器 (通过内部挡块和惯性力的作用, 在弯头处产生浓淡分离) 后, 形成浓淡两股气流, 分别通过各自的管道引入对应的煤粉喷嘴。PM煤粉分离器经过精心的计算和设计, 根据煤种和风量的配比关系, 将煤粉浓淡比分配成6∶4~8∶2, 同时根据浓相和淡相的压降不同, 将一次风量分配成接近于1∶1比例。

这样在浓相喷嘴出口形成了一个高温区和高煤粉浓度区, 不仅有利于煤粉初期的着火, 更加有效地抑制[NOx]的生成。同时在燃烧器出口一定距离后的炉内温度呈逐渐上升趋势, 中心高温区出现推迟的工况, 使后期分级燃烧充分, 更加有效地控制[NOx]的生成。

(三) 低[NOx]分级燃烧

MACT燃烧技术为日本三菱公司开发的炉内脱硝燃烧技术。采用炉内分级燃烧, 实现NOx还原, 在保证锅炉机组燃烧效率的前提下, 通过分级配风, 达到最大限度地降低[NOx]排放的目的。

燃烧系统在燃烧器上方布置两层OFA (OVER F IRE A IR) 喷口, 同时最上层浓相煤粉喷嘴上方7006 mm处布置四组AA (ADD ITIONA IR) 喷口。

锅炉采用较低的过量空气系数1.15, 主燃烧器区域λ=0.75~0.85, 使主燃烧器区域处于高温、高煤粉浓度、高还原性气氛中, 利于煤粉着火的同时最大限度地抑制[NOx]的生成量。在7006mm的高度空间内, 已生成[NOx]将处于还原区。AA喷口区域以上为二次燃尽区, 用于煤粉的后期燃尽。

二、锅炉燃烧系统调整数据

(一) 锅炉燃烧系统氧量控制运行试验

锅炉燃烧系统氧量控制运行试验如表1所示。由表1的测试结果可以看出, 各负荷下, 随着运行氧量的减小, 干烟气热损失明显降低, 未燃碳热损失上升, 但飞灰含碳量和大渣含碳量变化很小, 未燃碳热损失变化幅度不大。同时, 随着运行氧量的减小, CO排放浓度明显上升 (1000MW负荷较明显) , NOx排放浓度有所降低 (500MW负荷工况除外, 因为此工况对OFA和AA风也进行了调整) 。

(二) 改变OFA风门挡板开度运行试验

改变OFA风门挡板开度运行试验见表2所示。

随着OFA风门挡板开度增大, NOx排放浓度降低, 锅炉效率也降低, 前者效果更加明显。

(三) 改变AA风门挡板开度运行试验

改变AA风门挡板开度运行试验如表3所示。

在保证过热蒸汽温度为额定值的前提下, 随着AA风门挡板开度关小, 过热蒸汽减温水流量逐渐增大, 即为关小AA可提高过热蒸汽温度, 其主要原因是关小AA后, 下部燃烧区域的风量加大, 燃烧加强, 炉膛温度升高, 以辐射吸热为主的分隔屏过热器、屏式过热器和末级过热器的吸热增强。500MW负荷以5.5%的氧量运行, 关小两层AA至20%开度后, 过热蒸汽温度可达到599.7℃, 解决了低负荷习惯运行工况下汽温偏低的问题。

AA风门挡板开度对锅炉效率的影响不大, 但随着AA风门挡板开度的关小, CO排放浓度降低, NOx排放浓度升高, 其主要原因是增加了主燃烧区域的风量 (氧量) 。#1炉满负荷习惯运行工况下的CO排放浓度高达1500μL/L以上 (氧量约3.0%, AA风门挡板开度为75%, OFA风门挡板开度为100%) 的主要原因也就是由于主燃烧区域严重缺氧燃烧不完全而生成大量的CO。

750MW负荷下交替变化两层AA风门挡板开度试验结果与其他负荷下的规律一致:减小上层AA风量可使得燃烧器区域还原性气氛稍弱, CO排放浓度有所降低, 但也会使得NOx排放浓度升高。

(四) 改变油辅助风AUX-1风门开度运行试验

改变油辅助风AUX-1风门开度运行试验如表4所示。

满负荷, 氧量3.0%, Aux-1风门在原始开度时, CO排放浓度相对较高。而适当增加Aux-1风风量 (即为增加主燃烧器区域风量) , CO排放浓度大幅降低。与前面的试验一样, 增加进入主燃烧器区域的空气量后, 燃烧更加充分, 火焰温度提高, NOx生成量增大, 排放浓度升高。增加Aux-1风风门挡板开度会增加NOx排放浓度。

(五) 改变辅助风AUX-2风门开度运行试验

改变辅助风AUX-2风门开度运行试验如表5所示。

此两个对比工况是在增加了Aux-1风风门挡板开度基础之上进行的, 由于Aux-2风的喷口比Aux-1风要小, 其对锅炉运行参数的影响势必要比Aux-1风要小些。实测结果显示:增加Aux-2风风门挡板开度以增加主燃烧器区域运行风量后, NOx排放浓度上升, CO排放浓度变化不明显。

(六) 改变二次风箱入口挡板开度运行试验

改变二次风箱入口挡板开度运行试验如表6所示。

增大二次风箱挡板开度即增加下部主燃烧器区域的风量, 相应也减少了AA风量, 两个负荷下的试验可以得出, 随着二次风箱挡板开度的增大, NOx排放浓度增加, 未燃碳热损失略微降低。从炉膛燃烧状况观察, 增大二次风箱挡板开度后, 后墙火焰比原先要明亮得多, 且穿透力度加强, 黑龙现象得以减轻。

(七) 改变磨煤机组合方式的运行试验

改变磨煤机组合方式的运行试验如表7所示。

1000MW负荷下, BCDEF磨煤机组合比AB-CDE组合工况下, 修正后的排烟温度高约2℃;750MW负荷下, 5台磨煤机投运方式下的排烟温度比4台磨煤机投运高约2~3℃。

NOx排放浓度与燃烧器区域二次风配风方式有关, 难以作磨煤机组合与NOx排放的定性关系。由于A磨煤粉细度较粗, 下几层燃烧器投运时飞灰可燃物较高, 未燃碳热损失要大一些。由于锅炉设计以投运上五 (或四) 层燃烧器来保证汽温, 当投运下五 (或四) 层燃烧器时, 汽温维持在额定值有点困难, 低负荷非常明显。

(八) 对比习惯运行方式小结

1000MW负荷下, 通过实施调整二次风门等措施, 优化后的试验工况CO排放浓度降至100μL/L以下, 解决了锅炉自投运以来CO排放严重超标的问题;通过采取吹灰、关严未投运风门挡板及增加磨煤机分离器电机转速等措施, 降低排烟温度约8℃, 减少干烟气热损失约0.5%;由于增加主燃烧器区域氧量后提高了燃烧中心的温度, NOx排放浓度为285 mg/m3, 比习惯运行工况下高出60mg/m3, 但此排放浓度完全符合国家排放标准。

750MW负荷和500MW负荷下, 通过降低运行氧量, 均提高锅炉效率约0.7%~0.8%。降低氧量运行, 减小了风机电流, 节约了辅机电耗。500MW负荷下, 优化后工况的NOx排放浓度仅比习惯运行方式下高约35mg/m3, 此排放浓度略超出国家排放标准450 mg/m3的要求。但此负荷下, 通过关小AA风门, 提高过热蒸汽温度15~20℃, 使得汽温能维持在额定值。

三、结论

通过燃烧系统调整, 机组效率提高、NOx排放量降低, 并均达到国际优秀水平, 体现了燃烧调整的重要性。燃烧系统风门挡板作为调整手段中的重点调整对象, 其运行开度不是一成不变的, 它应当根据锅炉负荷和煤质的变化进行调整。

循环流化床锅炉燃烧控制系统管窥 篇8

当今社会面对的环境和能源问题相当棘手。在人口和经济不断增长的背景下, 人类社会对于能源的需求在不断增大致使环境受到严重污染。面对这样的问题, 我们需要寻求一种既能降低环境污染还能推动我国经济发展的方法来应对。在能源方面的问题, 主要是煤的能源结构在短期内改变不会很大。众所周知煤炭燃烧会产生大量的二氧化硫, 所以我们在煤炭方面亟待解决的问题就是煤炭的清洁利用, 而设计新型的燃烧锅炉是解决问题的最为有效地方式。循环流化床锅炉 (简称CFB锅炉) 是一种能够高效利用能源的燃烧锅炉, 虽然它具有适应性强、可以有效脱硫等优点, 但是在其燃烧过程中却很难做到自动控制, 从而使该系统不能有效地得到利用, 导致优化燃烧和协调控制的进一步提高得不到保证。现如今通过改善自动控制系统来实现机组的安全运行是十分必要的, 这样才能实现能源的节约和高效燃烧, 使企业的成本大大降低, 提高企业的经济效益。

1 CFB锅炉工艺优点

循环流化床燃烧技术是近几年发展起来的, 由于该技术具有低污染、高效率等诸多优点, 在能源缺乏的今天受到广大业内人士的欢迎。将这种技术运用在锅炉上, 能够使煤炭等能源得到充分的燃烧, 使能源的利用更为彻底, 所以自其发展起来之后得到了广泛的应用。CFB锅炉的主要优点是:

1.1 燃烧效率高

CFB锅炉在燃烧过程中, 燃烧速率比较高, 因其具有的特殊系统可以将燃烧产生的飞灰再次送入锅炉内部进行再次燃烧, 这种循环系统可以使燃烧的效率达到97.5%到99.5%之间。此外与常规锅炉不同的是CFB锅炉能够实现在很大的运行区间内持续高效的燃烧。

1.2 燃料适应性广

CFB锅炉具备简单的燃烧装置和供料设备, 并且又有区别于其他过程的流体动力, 所以在燃烧过程中, 无论何种混合型的燃料都能得到充分的燃烧。锅炉膛内部的燃料能够迅速并且高效的得到燃烧, 此外还能保持床体温度的平衡。

1.3 污染物排放较低

CFB锅炉能够有效的将燃烧产生的气体例如二氧化硫和氮氧化物进行控制。在锅炉进行燃烧过程中膛内的温度一般在850到900摄氏度之间, 这个区间的温度能够有效的进行脱硫反应, 加之在这个过程中能够多次反复利用脱硫剂, 也能使原料得到节省。

1.4 经济效益好

相比较而言, CFB锅炉的投资和运行费用要高于常规的锅炉, 但是脱硫装置和常规锅炉相比要低15%到20%, 此外CFB锅炉能够高效的利用煤炭资源, 对于环境产生的污染很小, 在燃料燃烧时产生的灰渣还能得到再次利用, 所以总体来讲, CFB锅炉产生的经济效益要高于常规锅炉。

2 改造CFB锅炉的必要性

一些企业在将CFB锅炉投入使用后, 暴露出很多问题来, 例如在燃烧过程中, 由于诸多因素造成的DSC不能自动控制风量和燃料, 从而降低了自动投入率。面对当今社会能源匮乏的局面, 提高能源的利用效率是解决问题的有效途径之一, 而改善锅炉的燃烧过程才能实现能源的清洁燃烧, 从而为企业降低成本, 带来更高的效益。但是在实际的操作过程中, 由于操作技术人员在操作系统方面的水平参差不齐, 从而使得机组不能实现长期稳定的运行, 然而, 如果采用手动操作能源消耗会比较高。提高CFB锅炉的运行水平, 才能使得能源得到清洁燃烧, 从而为企业降低投入成本, 在节能的基础上推动经济的发展, 所以改造CFB锅炉是很有必要的。

3 项目改造的可行性

CFB锅炉的燃烧机理相比较常规锅炉来讲是很复杂的。为了优化CFB锅炉的控制装置, 我们必须抓住重点来解决相关的问题。在燃烧过程中, CFB锅炉的膛内表征燃烧状况的重要参数是其粒子浓度, 只有合适的粒子浓度才能实现CFB锅炉对于燃料的高效燃烧, 此外我们也知道影响传热效率的重要因素也是粒子浓度。所以对于技术人员来说合理的控制粒子浓度才能使CFB锅炉的燃烧过程保持其高效性。但是在实际操作过程中, 粒子浓度是不能得到测量的, 所以技术人员要根据对于CFB锅炉的燃烧过程进行数学建模, 从而通过模型进行粒子浓度的观测, 接着进一步将系统进行优化。而达到要求指标的主要是其一, 当工况或者燃煤品质发生改变时, 在不调整控制参数的条件下, 控制系统也可以维持闭环控制。其二, 在改造后能够使蒸汽压力、蒸汽温度、堂内温度等主要的控制目标大于常规锅炉的控制指标。其三, 在改造之后可以使锅炉高效的运行, 运行效率一般要大于99%, 从而使系统的安全性得到保证。其四, 在实现控制系统的优化后, 要将节能效率与手动控制相比至少提高1%。

4 改造方案的论证

运用XD-APC优化控制组态软件包为基础来优化控制系统。在实施优化之前需要为系统增加硬件设备, 例如XD-APC优化控制组态软件的控制机、网卡等网络连接设备, 此外在进行改造时还需要保证设备正常运行, 正常使用执行机构等。在自行开发的循环流化床的控制基础上, 对循环流化床锅炉进行优化, 技术人员可以根据装置的具体特点采用相应的实施方案进行优化改造。对于系统的优化, 主要优化风控制回路、引风控制回路、主汽压力控制回路等, 实现优化的指标是能够在没有任何现场设备障碍的情况下, 使需要优化的控制回路都能实现自动控制, 为机组的安全经济运行提供保证。DCS系统上可以加挂一种XD-APC上位软件, 这种软件与现场设备不会发生直接的联系, 通过DCS系统进行输出和输入数据运行, 从而可以在不更改硬件设备的基础上, 实现取得设备在工作时的现场数据。在系统上可以采用OPC的通讯方式, 由于其具有安全可靠的特点, 技术人员一般采用这种方式进行系统优化。因为不用改变其系统的原有组态, 所以在优化过程中DCS的功能也不会受到很大的影响。

5 改造后得到的效果

在改造后CFB锅炉能够自动调节其内部的蒸汽结构和负荷;在发生煤质变化等情况下, CFB锅炉也能正常的维持正常的负荷和蒸汽压力, 无论是工况稳定还是变化比较大, 负荷误差都可以在允许的范围内进行变化。在改造后锅炉能够根据需要对所需风量进行自动调节, 也能使膛内维持合适的含氧量, 从而使膛内压力很稳定。这样也能保证优化系统可以合理的实现控制的需求。此外设备在改造之后能够自行对故障进行诊断, 并根据诊断的结果实现自动切换的功能, 一旦系统内部的设备发生故障或者主要仪表出现问题时, 系统可以切换到DCS的手动状态, 从而保证系统以后工作的顺利进行。如果设备或者系统没有任何故障或者问题时, CFB锅炉能够将自动投运的效率实现为100%, 对能源的利用更为有效。与优化前相比CFB锅炉能够更加节能环保, 将污染降到最低。

6 结束语

面对能源的匮乏问题, 提高能源的利用效率是最为有效地解决办法。作为新兴的燃煤锅炉, 虽然CFB锅炉具有效率高、污染低、经济效益高的特点, 但是在具体投入使用后还是会因为各种因素的影响出现一些问题, 只有采取有效的措施, 才能使CFB锅炉更好的发挥它的功能, 有效地推动社会和经济的发展。

摘要：随着工业科技的发展, 循环流化床锅炉也随之发展起来, 这是一种先进的燃煤锅炉, 它具有燃烧效率高、污染低的特点, 也因此具有较高的经济效益, 在业内来讲是被很多技术人员看好的具有很好地发展前景的一种锅炉。但是在其燃烧过程中, 主要的难点是燃烧的控制。文章就此问题进行分析, 通过将系统进行优化来实现机组的安全经济运行。

关键词：循环流化床锅炉,燃烧控制系统,意义,方案

参考文献

[1]赵长宇, 陈东升, 郭勇.循环流化床锅炉燃烧控制系统的优化[J].中国电力教育, 2011, (21) :56-57.

锅炉燃烧自控系统 篇9

褐煤是我国电力主要用煤之一, 根据其生成的年份分为老年性褐煤和年轻褐煤, 对于我国内蒙地区的大批褐煤锅炉, 所燃用褐煤的水份大部分均高于30%, 某工程褐煤水份接近40%, 对于这样高水份的褐煤, 采用中速磨和热空气干燥将使磨的干燥出力严重不足, 煤粉水份将超过20%, 影响锅炉稳燃和燃烧效率。

按我国电力行业标准“大容量煤粉锅炉炉膛选型导则”5.2.1条规定, 对Mar>30% (收到基水份) 的褐煤锅炉宜采用风扇磨直吹式系统, 因此对内蒙地区高水份褐煤 (全水份>30%) 应采用风扇磨和热炉烟/热风二种干燥介质, 保证足够的干燥能力, 使煤粉水份为6%左右。

华能某2×600MWe燃煤发电机组的锅炉由哈尔滨锅炉厂自主开发技术设计制造, 并以其优越的性能和稳定的运行, 标志着中国风扇磨高水份大容量褐煤燃煤机组进入一个新阶段。对于高水份褐煤的高参数化具有广阔的发展前景。

华能某电厂2×600MWe亚临界燃煤机组于2008年3月相继投入商业运行, 其中#4机组锅炉效率91.9%、锅炉NOx排放量为313.4 mg/m3、不投油稳燃42.9%BMCR, 各项参数均达到设计要求, 并达到世界先进水平。

2 锅炉设计特点

华能某电厂2×600 MWe亚临界燃煤发电机组, 配哈尔滨锅炉厂自主开发的技术设计制造的HG-2030/17.5-HM13型控制循环锅炉。

锅炉本体设计特点

华能某2×600 MW机组二期工程的锅炉为亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉, 锅炉采用平衡通风、直流式燃烧器八角布置切圆燃烧方式, 设计燃料为伊敏褐煤。锅炉以最大连续负荷 (即BMCR工况) 为设计参数, 在机组电负荷为667.28 MW时, 锅炉的最大连续蒸发量为2 030 t/h。机组电负荷为600 MW (即额定工况) 时, 锅炉的额定蒸发量为1 932.17 t/h。

锅炉炉膛断面尺寸20 193 mm (宽) ×20 052 mm (深) , 炉膛全高80 260 mm。锅炉为紧身封闭, 锅炉构架全部采用钢结构。

锅炉为单炉膛八角布置的直流燃烧器, 切向燃烧, 配8台风扇磨煤机, 正压直吹式系统, 每角燃烧器为四层一次风喷口, 燃烧器为固定式, 不摆动;在BMCR工况燃用设计煤种时, 6台磨煤机运行。

采用内螺纹管膜式水冷壁的强制循环系统 (简称CC+) , 膜式水冷壁为光管加扁钢焊接型式。

锅炉的锅筒、过热器出口及再热器进出口均装有直接作用的弹簧式安全阀。在过热器出口处装有两只动力控制阀 (PCV) 以减少安全阀的动作次数。

采用五级过热器和两级再热器。汽温调节方式为喷水调节, 过热器采用三级喷水。减温器采用笛管式。

每台锅炉装有二台两分仓容克式空气预热器。

在锅炉的尾部竖井下集箱按惯例装有容量为5%的起动疏水旁路。锅炉起动时利用此旁路进行疏水以达到加速过热器升温的目的。

机组既可按定压运行, 也可按滑压运行。当锅炉低负荷运行及起动时, 推荐采用滑压运行, 以获得较高的经济性。

燃烧设计特点

设计燃料为褐煤, 对于这种高水份褐煤, 采用正确的制粉系统和燃烧设备, 是锅炉安全运行的保证。二期工程采用8台风扇磨制粉系统、八角切向燃烧器布置、夹心风煤粉燃烧器。

2.2.1 风扇磨八角切向燃烧

根据哈锅在褐煤锅炉的设计经验, 二期工程采用8台风扇磨制粉系统、八角切向燃烧器布置、夹心风煤粉燃烧器是非常有必要的, 风扇磨制粉系统能保证煤粉的干燥和初期燃烧所需的空气量;每角燃烧器分两组, 共布置四层夹心风煤粉燃烧器和两层油燃烧器, 整个燃烧器同水冷壁为固定式, 合理的单只燃烧器热功率的选取, 确保了煤粉初期着火和锅炉的低负荷稳定燃烧。

正确的炉膛尺寸和四层煤粉燃烧器布置, 确定了炉膛截面热负荷、炉膛容积热负荷和燃烧器壁面热负荷等炉膛关键热力参数, 该参数的正确选取, 保证了锅炉稳定燃烧和燃尽, 特别是保证了炉膛内不结焦, 这对锅炉的安全运行十分重要。

夹心风煤粉燃烧器的应用, 增加了一次风的射流刚性, 同时也提供煤粉着火初期氧量, 减少了燃烧器喷口及上部水冷壁结渣的可能性。

国内600 MW褐煤锅炉, 采用风扇磨制粉系统, 八角燃烧器布置, 为哈锅乃至国内首台, 通过实际运行, 锅炉各方面性能指标均达到了设计要求。

2.2.2 低NOx分级燃烧

八角燃烧器, 六运二备, 每角燃烧器分上下两组, 拉开布置。上组燃烧器下一次风中心到下组燃烧器上一次风间距约为6 800 mm。 上下一次风总高约为15 000 mm。这样确保较低的燃烧器区域热负荷, 低温燃烧防止结焦点发生和NOx的产生。同时一次风喷嘴两两一组, 相互支持, 不投油稳燃可达到45%BMCR以下。

燃烧系统在下组燃烧器上方布置二层OFA (OVER FIRE AIR) 喷口, 在上组燃烧器上方布置三层OFA (OVER FIRE AIR) 喷口, 炉内分级燃烧, 实现NOx还原, 在保证锅炉机组燃烧效率的前提下, 通过分级配风, 达到最大限度的降低NOx排放的目的。

2.2.3 夹心风煤粉燃烧器

不同于以往褐煤一次风喷口采用的十字风, 伊敏工程煤粉燃烧器采用两层夹心风, 将较大的煤粉喷口分成上中下三个部分, 不仅起到增加一次风刚度和托粉的作用, 同时及时补充所需的二次风和喷口冷却风。确保一次风不偏转贴壁引起结焦, 同时及时补充空气充分燃烧并防止烧损喷口。

3 锅炉性能考核数据

华能某电厂在2008年3月对#3#4锅炉机组进行了性能考核试验, 分别进行了锅炉热效率;锅炉最大连续出力;空气预热器漏风率;不投油最低稳燃负荷;空气预热器进出口烟气压降;汽水系统压降;保证额定过热蒸汽温度、再热蒸汽温度负荷范围;污染物排放水平;制粉系统出力及单耗等试验。

试验用煤同设计煤种基本接近。见表1。

试验阶段对不同负荷工况进行性能数据测试。性能参数测试结果见表2。

*已经折算到[O2]=6%的干烟气

从华能某电厂设计方案和试验数据可以看出采用风扇磨八角切圆燃烧方式在燃用高水份褐煤同中速磨四角切圆燃烧高水份褐煤相比具有以下特点:

a.干燥能力强。

b.防爆能力强, 安全性高。

c.易于组织低温燃烧。

d.一次风率较合理, 易于组织合理的燃烧。

e.锅炉总体布置合理, 锅炉房占地面积较大 , 设备初投资小。

f.磨煤机检修周期较短、检修工作量较大。

4 结论

随着我国大容量高水份褐煤锅炉的日益推广, 高参数、高机效的燃煤发电机组在我国的迅速发展, 大容量高参数高水份褐煤锅炉引起了更多的关注, 采用先进的燃烧技术发展大容量风扇磨高水份褐煤锅炉已经成为一种发展趋势, 大力开发超临界、超超临界风扇磨高水份褐煤锅炉具有极大的发展前景和发展空间。

参考文献

(1) 陈春元.褐煤锅炉技术专辑 (J) .锅炉制造, 1992.

(2) 西安热工所.华能伊敏煤电有限责任公司伊敏电厂二期工程3号机组性能考核试验报告 (R) .2008.

锅炉燃烧自控系统 篇10

1 循环流化床锅炉的发展概述

1.1 国内循环流化床锅炉的发展进程

中国是开发沆化床燃烧技术较早的国家。早在20世纪60年代, 我国就开始发震鼓泡 (流化) 床技术。循环流化床锅炉 (CFBB) 技术的研究开始于20世纪80年代初, 第一届全国循环流化床技术研讨会后, 全国各主要大学和科研院所全面开展了CFB技术的研究工作。

近年来, 国内有关动力工程的主要科研院所和重点大学非常重视循环流化床技术的研究, 通过国际流化床会议、国际燃烧学会议等学术交流活动加强与国际间的合作。大量的燃烧研究和实验结果及有关热工控制的研究, 完善了循环流化床传热与热工控制理论, 为循环流化床的设计和商业应用提供了理论基础。

1.2 国外循环流化床锅炉的发展

经过近20年的迅速发展, 国外循环流化床锅炉的技术已趋于成熟。无论是锅炉本身的大型化, 还是各种配套技术和设备, 都已经能适应用户的各种不同要求。

近年来, 由于能源形势的改善, (油、气供应的宽松) , 其他洁净煤燃烧技术的发展以及人们对温室气体的关心, 不少国家循环流化床锅炉的发展有所减缓, 这就使相对落后的循环流化床锅炉的理论研究迅速开展。

2 目前循环流化床的工程控制方法

虽然循环流化床锅炉, 尤其是中小型CFBB得到了大量的推广, 但控制问题一直是CFBB的主要问题之一, 其燃烧自动控制系统基本用不上, 或使用率很低, 实际运行中靠手工操作。其实, CFBB与常规锅炉控制对象相比, 其汽水子系统的控制特性类似于常规锅炉, 主要不同点在燃烧子系统。

CFBB燃烧控制系统包括主汽压力控制、床层温度控制、送风控制及炉膛负压控制, 其中送风控制分为一次风控制和二次风控制。CFBB的主汽压力和床层温度均是通过调节给煤量和一次送风量来实现的, 因而主汽压力和床层温度是具有紧密关系的强耦合变量。同时燃烧系统还具有大迟延和时变的特点。这给燃烧系统实现自动控制带来较大困难。

目前国内外常见的方法一般是以主汽压力控制为主, 按最佳风煤比的原则来调节一次风量, 同时控制床层温度在所要求的范围内。为保证CFBB的安全燃烧, 其床层温度有严格的限制, 一般在850℃~950℃之间运行, 过低不但使锅炉热效率下降, 而且使锅炉运行不稳定, 容易灭火;过高会使炉内脱硫效率下降, 易导致结焦, 从而破坏循环流化床的运行状态, 造成停炉故障。

3 循环流化床锅炉特性分析

3.1 循环流化床锅炉的结构和工作过程

循环流化床锅炉通常由炉膛、气固分离器、灰回送系统、尾部受热面和辅助设备组成。煤和脱硫剂被送入炉膛后, 迅速被炉膛内存在的大量惰性高温物料包围, 着火燃烧, 发生脱硫反应。粗大粒子在被上升气流带入悬浮区后, 在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气流, 并最终形成附壁下降粒子流。被夹带出炉膛的粒子气固混合物进人高温分离器, 大量固体物料, 包括煤粒和脱硫剂, 被分离出来回送炉膛, 进行循环燃烧和脱硫。未被分离的极细粒子随烟气进入尾部烟道, 进一步对受热面、空气预热器等放热冷却, 经除尘器后, 由引风机送入烟囱排入大气。

CFB锅炉由燃烧系统和汽水系统两个子系统组成, 各子系统叉出若干部件构成。床层温度是否处于允许范围内则直接影响锅炉正常运行, 过低则不能保证有效燃烧并可能灭火, 过高则可能引起床料结渣导致停炉。

3.2 循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性

首先, 给煤量输入下的阶跃响应。100%负荷下给煤量阶跃5%, 床温、主蒸汽压力和床压呈单调增加;而炉膛出口烟气含氧量较快减小后有小幅反弹, 这是因为含炭量的迅速增加, 使得炉膛出口烟气含氧量减小较快, 而温度的继续升高又会造成含炭量的减小, 从而烟气含氧量有所回升。

其次, 排渣量输入下的阶跃响应。100%负荷下, 排渣率阶跃20%, 床温降低2.8℃;主蒸汽压力也稍有下降;由于排渣率增加造成的一次风量的加大, 炉膛出口烟气含氧量迅速增加;料层差压以积分形式减少。

再次, 燃烧率输入下的阶跃响应。100%负荷下, 燃烧率阶跃一5% (包括一、二次风和给煤量的阶跃减小) :主蒸汽压力因为风量的减少和炉膛上部温度的降低而逐渐下降。

4 循环流化床锅炉燃烧系统动态特性的影晌因素

4.1 一、二次风的运行方式的影响

如果采取定一次风量、随负荷变化调节二次风量的运行方式, 则在高负荷时, 密相区处于欠氧燃烧状态, 当一次风量阶跃时, 床温先增加后减小, 低负荷时, 密相区处于富氧燃烧状态, 一次风量阶跃时, 床温减小;若负荷变化时采取同时调节一、二次风量的运行方式, 则密相区基本处于富氧燃烧状态, 一次风量阶跃时, 床温减小。

4.2 排渣方式的影响

凡是使床温增大的阶跃, 床温增大量较连续排渣的高, 凡是使床温减小的阶跃, 床温减小量较连续排渣的低。

5 结论

通过对循环流床锅炉燃烧系统的发展历程、基本结构特点和动态特性的分析, 我们不难发现影响循环流床锅炉燃烧系统动态特性的主要因素是一、二次风的运行方式和排渣方式。

摘要：通过对主蒸汽压力、床温、炉膛出口烟气含氧量、料层差压随给煤量、一次风量、二次风量、排渣率及燃烧率的阶跃响应, 仿真模拟对循环流化床锅炉的结构、原理、特点以及燃烧系统的组成以及燃烧系统控制特性分析。

关键词：循环流化床锅炉,燃烧系统,动态特性

参考文献

[1]郝勇生, 沈炯, 侯子良, 等.300MW循环流化床锅炉负荷、床温和床压的动态特性分析[J].动力工程学报, 2010 (3) .

[2]刘汉周, 卢啸风, 唐家毅.300MW循环流化床锅炉分离器入口烟道气固流动特性研究[J].中国电机工程学报, 2009 (32) .

[3]程启明, 李婧, 程尹曼, 等.循环流化床锅炉燃烧过程的多变量解耦控制系统研究[J].华东电力, 2009 (5) .