【文章內容簡介】 值與鍋爐負荷有關，一般 在 之間。?很難直接測量，但是可用煙氣氧含量百分數(shù) A0來衡量。在完全燃燒情況下，存在以下近似式 = 21/(21A0) ()?當 = 時，相應 A0為 （O 2%）.最佳的氧量值與負荷關系為 A0 = 6D/50 ()式中， D 為負荷百分數(shù)。 燃燒過程控制系統(tǒng)的方案設計由于鍋爐是一個復雜的控制對象，其中有很多環(huán)節(jié)，它們之間是相互聯(lián)系的。本文針對鍋爐燃燒過程對熱效率影響進行研究和控制系統(tǒng)的設計。鍋爐燃燒過程的控制與燃料種類、燃燒設備以及鍋爐形式有密切關系。以燃煤鍋爐來討論燃燒過程的控制，要提高燃煤鍋爐的熱效率，需要做到強化燃燒，以減少不完全燃燒熱損失；控制適當?shù)目諝膺^剩系數(shù)，減少鍋爐排煙熱損失及其它熱損失；保證鍋爐安全運行，保持爐膛一定的負壓。下面就控制系統(tǒng)設計詳細介紹。9 / 43 蒸汽壓力與燃料控制系統(tǒng)對熱效率的影響當鍋爐燃料熱量（燃料量或燃料發(fā)熱量）增加時，爐膛熱量增加，汽包壓力增大，使蒸氣流量 D 增加，進而使蒸氣壓力 Pm 增大，最后達到新的平衡。在燃料熱量擾動 Δu 的作用下，蒸氣流量 D 和蒸氣壓力 Pm 的階躍響應如圖 、b所示。10 / 43圖 鍋爐燃料熱量增加時蒸氣流量 D 與過熱蒸氣壓力 Pm 階躍響應曲線從圖 可以看出，在其他條件不變時，蒸氣壓力變化反應了鍋爐燃料量的變化；反過來，通過改變燃料量就可以控制蒸氣壓力 Pm。從蒸氣壓力的響應曲線可以看出，其動態(tài)特性近似為單容過程。從原理上講，通過燃料量調節(jié)來實現(xiàn)對蒸氣壓力控制應該是比較容易的，但由于燃燒系統(tǒng)本身比較復雜，變量、參數(shù)之間相互影響很大，因此需要單獨設計一套燃料控制系統(tǒng)。11 / 43從前面的分析可知，當蒸氣流量 D 發(fā)生擾動或出現(xiàn)其他干擾，蒸氣壓力 Pm將偏離設定值，可通過改變燃料量 M 使 Pm 回復并保持在設定值。為了保持燃燒的經(jīng)濟性，還要控制送風量 F，以適應燃料量 M 的變化。為了保證足夠的送風量 F 使燃料充分燃燒，在蒸氣流量 D（負荷）增大時，應先增大送風量 F，然后增加燃料量 M；在負荷減小時，應先減小燃料量 M，然后減小送風量 F。必須對燃料與送風兩個單回路控制系統(tǒng)（這里為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)）的基礎上增加選擇控制環(huán)節(jié)，實現(xiàn)燃燒過程交叉限幅協(xié)調控制方案，控制系統(tǒng)框圖如圖 所示，其工作原理如下。在穩(wěn)態(tài)時，燃料量和燃料設定值相等：M=M0，送風量與燃料量成最佳配比：F=βM。若負荷增加，燃料設定值 M0 增大。對送風控制回路而言，高選器的兩個輸入信號中 M0M，高選器輸出 M0 輸出乘以 β 后作為設定值 βM。輸入風量調節(jié)器，風量調節(jié)器通過增大送風調節(jié)風閥開度使送風量 F 增大；而對燃料控制回路來說，雖然 M0 增大，但在此瞬間，送風量 F 還未改變，固有 M0F/β 不變，因而此時燃料流量仍維持 M 不變。隨著送風量 F 增大，低選器輸出 F/β 不斷增大，燃料閥門開度增大使燃料流量 M 不斷增加，最后在新的穩(wěn)態(tài)達到平衡：M=M0，F(xiàn)=βM。12 / 43圖 空燃比交叉限幅控制系統(tǒng)框圖當負荷減小時，燃料設定值 M0 減小。對燃料控制回路，由于送風量 F 還未來得及改變，因而有 M0F/β，低選器輸出變?yōu)?M0，使燃料調節(jié)器設定值減小，控制燃料流量 M 減??；對送風控制回路，由于 MM0，高選器輸出仍為 M，隨著燃13 / 43料流量 M 不斷減小，高選器輸出減小，送風量 F 也不段減少，一直到新的穩(wěn)態(tài)值F=βM0。這樣就保證了再負荷變化的動態(tài)過程中，有足夠的風量供給，以保證燃料的充分燃燒。 送風控制系統(tǒng)對熱效率的影響通過前面的分析可知，為了使鍋爐適應負荷的變化，必須同時改變送風量和燃料量，維持過熱蒸氣壓力 Pm 穩(wěn)定。送風控制系統(tǒng)的目的就是保證風量燃料的最佳配比，使鍋爐在高熱效率狀態(tài)運行。現(xiàn)在常用過量空氣系數(shù) 衡量風量燃?料配比，最佳 值與鍋爐負荷有關。由于煤粉流量不易測定，即使給粉量一定，?煤質也會變化，發(fā)熱量有高有低，不能保證燃料與空氣的合理配比。如何控制過?？諝庀禂?shù) ，保證燃燒過程的經(jīng)濟性是比較困難的。而煙氣中的 O2 含量與之間有比較固定的關系，通過測量和控制鍋爐煙氣中的 O2 含量就可實現(xiàn)過量?空氣系數(shù) 的測量和控制，也就實現(xiàn)了風量燃料配比的控制。因此，可在圖 空氣燃料比交叉限幅控制系統(tǒng)的基礎上，將送風控制系統(tǒng)設計成帶有氧量調節(jié)的串級比值控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)簡化框圖如圖 所示。14 / 43圖 帶氧量校正的串級送風控制系統(tǒng)框圖副回路實現(xiàn)送風量 F 與燃料量 M 的比值控制。M 測量誤差或煤質變化使氧含量 出現(xiàn)的偏差，有氧含量調節(jié)器進行調節(jié)，使 等于氧含量設定值 0。而氧含???量設定值 0是由負荷 D 經(jīng)過函數(shù)計算得出的。煙氣中的 O2含量本來就很小，如果在爐膛和取樣點之間的煙道漏入空氣，或測氧儀器取樣管露入空氣，就會造成很大的測量誤差，為了保證測氧計的快速性還應滿足一定要求，才能適應自動調節(jié)的要求。另外，送風流量測量的準確性受到被測空氣壓力、溫度的影響，因此在送風流量測量部分必須進行壓力與溫度的補償校正，以保證送風流量檢測的準確性。15 / 43 爐膛負壓控制系統(tǒng)對熱效率的影響爐膛負壓控制系統(tǒng)通過調節(jié)煙道引風機的風量，將爐膛負壓 pf控制在設定值，以保證人身和設備的安全和鍋爐的經(jīng)濟運行。引風控制過程的慣性很小，控制通道和干擾通道的動態(tài)特性都可以近似為比例環(huán)節(jié)。由于空氣流量存在脈動，被調量反應太靈敏會出現(xiàn)激烈跳動，需要采用阻尼器進行濾波，濾除高頻脈動，保持控制系統(tǒng)平穩(wěn)。爐膛負壓的主要擾動——送風量 F 進行前饋補償，這樣就構成如圖 所示的爐膛負壓前饋反饋復合控制系統(tǒng)。圖 爐膛負壓前饋復合控制系統(tǒng)框圖16 / 43鍋爐燃燒控制系統(tǒng)由燃料量、送風量、爐膛負壓三個密切聯(lián)系、相互協(xié)調的控制子系統(tǒng)組成。燃燒控制系統(tǒng)接受蒸氣壓力調節(jié)器的信號，調節(jié)燃料及燃燒過程的其他參數(shù)，使鍋爐的過熱蒸氣壓力穩(wěn)定在設定值。鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)的簡化框圖如圖 所示。其中燃料量控制子系統(tǒng)使鍋爐跟蹤外界負荷的變化，將過熱蒸氣壓力 Pm穩(wěn)定在設定值；送風量控制子系統(tǒng)保證鍋爐燃燒系統(tǒng)的高效率；爐膛負壓控制子系統(tǒng)保持爐膛負壓值穩(wěn)定。這三個控制子系統(tǒng)組成了不可分割的整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，共同保證鍋爐燃燒系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性以及外界負荷變化的適應性 [10]。圖 鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)的簡化框圖17 / 43第 3 章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)硬件選型鍋爐處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等因素，與燃燒有直接關系，從各種燃燒裝置的實際運行都可知道：如果空氣量不足，燃燒不充分，燃燒效率低；但空氣過多也會使排煙帶走的熱量增加，鍋爐設備的控制任務是根據(jù)生產(chǎn)負荷的需要，輸入變量與輸出變量之間存在著嚴重的相互關聯(lián)。所以鍋爐控制系統(tǒng)設計包括多方面因素。 鍋爐燃燒系統(tǒng)儀表選型 測量儀表選型鍋爐控制系統(tǒng)中測量的選型參數(shù)如表 所示：表 鍋爐控制系統(tǒng)中測量的選型參數(shù)測量信號 位號 參數(shù)范圍燃料量 FI001空氣流量 FI002 280(T/h)排煙量 FI003飽和蒸汽量 FI004 65(t/h)過熱蒸汽壓力PI102 ～(MPa)煙氣含氧量 OI001 ～(％)爐膛負壓 PI103 80～20(Pa)過熱蒸汽溫度TI101 435～460(℃)減溫后蒸汽溫度TI102 400(℃)18 / 43? 負荷式壓力計負荷式壓力計基于重力平衡原理。其主要型式為活塞式壓力計。被測壓力與活塞以及加于活塞上的砝碼砝碼的重量相平衡，將被測壓力轉換為平衡重物的重量來測量。這類壓力計測量范圍寬、精確度高（可達177。%） 、性能穩(wěn)定可靠，可以測量正壓、負壓和絕對壓力，多用作壓力校驗儀表。單活塞壓力范圍計測量達 ～2500MPa，此外還有測量低壓和微壓的其他類型的負荷式壓力計。在測量壓力過程中，選擇 2 個活塞式壓力計。? 氧化鋯分析器氧化鋯是一種氧化鋯固體電解質作為敏感元件將氧氣，這種分析器的優(yōu)點是靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應快、測量范圍寬，而且不需要復雜的采樣和預處理系統(tǒng)，它的探頭可以直接插入煙道中連續(xù)的分析煙氣中的氧含量。在測量煙氣氧含量過程中，選擇 1 個氧化鋯氧分析器。 執(zhí)行機構的選型執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的操作環(huán)節(jié)，其作用是根據(jù)控制器送來的控制信號改變操作介質的大小，將被控變量維持在所要求的數(shù)值上，執(zhí)行器按其操作的介質的不同有多種形式，如自動調節(jié)閥，電磁閥、電壓調整裝置、電流控制器件、控制電機等。自動調節(jié)閥是能夠按照所輸入的控制信號自動改變開度的閥門，按其工作能源形式可分為氣動、電動、液動三大類。無論是氣動執(zhí)行器還是電動執(zhí)行器，首先都需要接受來自調節(jié)器的輸出信號，19 / 43以作為執(zhí)行器的輸入信號即執(zhí)行器動作