锅炉燃烧控制系统教学
燃气锅炉的控制系统及其操作方法
燃气锅炉的控制系统及其操作方法随着我国经济的快速发展，燃气锅炉的应用越来越广泛。
燃气锅炉控制系统是整个锅炉系统的关键所在，能够确保燃气锅炉的安全、高效、稳定地运行。
本文将对燃气锅炉控制系统及其操作方法进行探讨。
一、燃气锅炉控制系统的组成燃气锅炉控制系统主要由以下几个部分组成：自动控制系统、填料控制系统、液位控制系统、排污控制系统、加药控制系统、给水控制系统和燃气供应系统。
这些系统在燃气锅炉的生产过程中，相互协调作用，以确保锅炉的安全、稳定、高效运行。
1.自动控制系统自动控制系统是燃气锅炉的核心，主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
其主要功能是监测锅炉出水温度、烟气温度、压力等参数，根据这些参数来指挥燃烧器的工作，并对锅炉的运行状态进行调整。
自动控制系统可以实现批量自动生产，提高生产效率，降低人工干预的可能性，大大提高了燃气锅炉的安全性和稳定性。
2.填料控制系统燃气锅炉填料控制系统主要用于控制内部填料的加注量和压力，确保填料的均匀分布以及压力的平衡。
填料控制系统主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
在锅炉生产过程中，系统可以根据锅炉负荷的变化来调整填料的量和压力，从而保证锅炉的工作效率和稳定性。
3.液位控制系统液位控制系统主要用于控制锅炉水位以及补给水的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
它可以精确地控制锅炉内部水位，确保锅炉的充水量和污水排放的流量。
液位控制系统的合理设计和操作，可以保证锅炉的稳定性、安全性和高效性。
4.排污控制系统燃气锅炉排污控制系统主要用于控制废气排放和污水排放的流量。
它主要由控制器、执行机构、传感器和通讯线路等组成。
排污控制系统的作用非常重要，一般情况下污水和废气排放对环境造成的危害很大。
通过排污控制系统的运行，可以减少对环境的污染，保证锅炉运行环境的清洁和安全。
5.加药控制系统加药控制系统主要用于对锅炉内部水进行磷酸盐和硫酸盐等药品的添加。
锅炉燃烧控制系统
PI4
燃料量调节机 送风机风量调节机
构
构
燃烧控制基本方案
引风机风量调节机 构
第一部分 燃烧控制系统概述
画一画燃 烧控制系 统总貌图
课程目录
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
燃烧控制系统概述 被控对象的动态特性 燃烧控制系统设计要点 直吹式锅炉燃烧控制系统 锅炉燃烧控制系统实例
第二部分 被控对象的动态特性
从这张图我们受到什么启发？
一次风扰动 t
各种扰动下的磨煤机出粉特性
第四部分 直吹式锅炉燃烧控制系统
二、原则性方案1
BD
V1
M
＋
－
PI1
＋
－
PI2
O2
O2S
－
＋V
PI5
×
＋
－
PI3
ps
pss
f(x)
＋
－＋
PI4
一次风量V1 调节机构
给煤量M 调节机构
二次风量V2 调节机构
“一次风——燃料”系统
引风量VS 调节机构
由于直吹式锅炉特性， 燃烧过程控制的三个控制系统在直吹式锅炉燃烧过程控制 中已演变成六个控制系统：燃料控制系统、 磨煤机一次风量控制系统、磨煤机出口温 度控制系统、一次风压力控制系统、送风控制系统（又称风量控制系统）和炉膛压力 控制系统。
第四部分 直吹式锅炉燃烧控制系统
二、原则性方案
煤粉量
给煤量与一次风一起扰动 给煤量扰动
学习目标
本课程主要介绍火电厂锅炉燃烧控制系统。通过该课程学习，结合上海培 训基地DCS培训平台过程实验装置上的实操，使热工专业人员熟悉DCS组态软 件的使用，掌握燃烧控制系统的内容、相关逻辑的设计要点以及逻辑调试、参 数整定过程。
《锅炉燃烧控制系统》课件
05
燃烧控制系统的应用与案 例分析
燃烧控制系统在工业锅炉中的应用
工业锅炉是燃烧控制系统的重要应用领域之一，通过采用先进的燃烧控 制系统，可以提高锅炉的燃烧效率、降低能耗和减少污染物排放。
工业锅炉的燃烧控制系统通常包括燃料供应系统、空气供应系统、燃烧 器控制系统等，通过协调控制这些系统，实现锅炉的稳定燃烧和高效运
03
根据燃烧方式，可分为 层燃炉、室燃炉、循环 流化床炉等。
04
根据用途，可分为工业 锅炉和电站锅炉等。
03
燃烧控制系统的工作原理
控制系统的基本组成
01
02
03
04
传感器
用于检测锅炉运行状态和燃烧 参数，如温度、压力、流量等
。
控制器
根据传感器采集的数据进行计 算和控制，输出控制信号。
执行器
根据控制信号调节燃烧设备的 运行，如调节阀、电机等。
04
燃烧控制系统的关键技术
燃烧控制技术
燃料控制
根据锅炉的负荷需求，调整进入锅炉的燃料 量，确保锅炉稳定运行。
燃烧效率优化
通过调整燃料和空气的配比，提高燃烧效率 ，降低能耗。
点火与火焰监测
自动点火并监测火焰状态，防止锅炉熄火， 确保安全运行。
排放控制
控制燃烧过程，减少有害气体和颗粒物的排 放。
温度控制技术
燃烧反应过程中，燃料与空气中的氧气发生化学反应，释放出能量，同时生成废气 和灰渣。
锅炉燃烧系统通过合理组织燃烧，提高燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的高 效利用。
锅炉燃烧系统的组成
锅炉燃烧系统主要由燃烧 器、炉膛、送风系统、排 烟系统、灰渣排放系统等 组成。
燃烧器是燃烧系统的核心 部件，负责提供燃料和空 气的混合物，并组织燃烧 过程。
《锅炉燃烧系统》PPT课件
角度一次风导向锥,采用螺栓连接固
定在一次风管突扩台阶上
5、内二次风和外二次风风量和旋流
强度可调
6、形成一个“三高区”（煤粉浓度
高区、高温烟气回流混合区、高湍
动能区）
7、选取合理的内、外二次风导向锥
的角度 19
编辑版pp
未燃尽碳 NOx 停留时间
燃尽区
燃尽风口 NO 还原区
燃烧器 燃烧器 燃烧器
主燃区
为了防止煤粉浓缩器的磨损，在煤粉浓缩器的迎风面上贴 有耐磨陶瓷。
防止冲“掉牙”
编辑版pp
利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度 在OPCC燃烧器中，靠近燃烧器处有个负压区，热烟气回
流促进着火并提高了燃烧效率。同时，在稳燃环中安装了 阻隔环，可使内二次风和外二次风向外扩展。因此，火焰 还原区域扩大，火焰长度被缩短，扩大的还原区域提高了 “焰内还原NOx”的能力。
一个好汉三个帮
5
编辑版pp
6
编辑版pp
单个煤粉燃烧器的一次风管
安装尺寸图
编辑版pp
关键结构1——煤粉浓缩器
燃烧器有一个锥型的煤粉浓缩器，两级煤粉浓缩器 对煤粉采用径向浓缩。煤粉浓缩器给煤粉一个径向 的速度分量，提高火焰稳燃环附近的煤粉浓度，提 高燃烧效率，提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣 及降低NOx排放。
23
贴壁风 喷口
还原 风喷 口
上层燃 烧器
为什么采用如此多的燃烧器
• 为了提高锅炉的安全性和经济性，趋向于 采用小功率燃烧器因为单只燃烧器功率过大， 会带来以下问题： • （1）炉膛受热面局部热负荷过高，易于结 渣。 • （2）炉膛受热面局部热负荷过高，易引起 水冷壁的传热恶化和直流锅炉的水动力多值性。
前墙标高（m）
燃烧过程自动控制系统ppt课件
图7-16 燃烧调节系统组合示意图
三、汽压调节对象的生产流程及其动态特性
汽压调节对象生产流程示意如图7-17(b)所示。燃 料与相应的送风量进入炉膛，燃料燃烧产生的热量被布 置在炉膛四周的蒸发受热面吸收而产生蒸汽，蒸汽流经 过热器加热成过热蒸汽，过热蒸汽由蒸汽管道送入汽轮 机做功。
§7-3燃烧过程自动控制系统分析
一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅 炉燃烧过程安全经济地运行。因此，当负荷改变时，锅 炉将需要进行燃烧的调整。
锅炉燃烧调节需要包括下列几项内容： 1、燃料量调节 2、送风量调节 3、引风量调节
汽压对象之所以有自平衡能 力是因为汽压升高后，汽机调门 开度不动，而汽机的进汽量DT相 应地增加，自发地限制了汽压的 升高。汽包压力Pd与主蒸汽压力 PT之差△P是随着蒸汽流量增加 而增大的，因此△P2＞△P1。
∆P1 ∆µB
∆P2
µB
0
t
DT
0 Pd,PT
T
t Pd PT
t 0
τB
图 9-5 燃烧率扰动时汽压的阶跃响应曲线 (µT)不变
2．负荷扰动下汽压控制对象的动态特性
⑴在μT扰动时：
在μT扰动下汽包压力控制对象为一阶惯性环节,主蒸汽压力控制对 象为比例环节和一阶惯性环节的并联环节，阶跃响应曲线：
⑵在DT扰动时：
第三节 燃烧过程控制信号的测取 The Collection of Control Signal
蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法
蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法蒸汽锅炉是现代工业中最常见的用于产生高温高压蒸汽的设备之一。
它广泛应用于各种工业领域中，如发电厂、化工厂、食品工业、制药工业、纸业、纺织等。
然而，保证蒸汽锅炉运行的安全性和稳定性是至关重要的。
这就要求蒸汽锅炉具有可靠的控制系统，只有通过正确的控制，才能实现对蒸汽锅炉运行状态的实时监控和调整，从而提高锅炉的效率和安全性。
本文将介绍蒸汽锅炉的控制系统及其操作方法。
一、蒸汽锅炉的控制系统1.控制系统的构成蒸汽锅炉的控制系统主要由以下四个部分组成：（1）燃烧控制系统：燃烧控制系统用于实现蒸汽锅炉的燃烧过程的自动控制，包括燃料供给系统和风扇系统。
（2）水位控制系统：水位控制系统用于监测锅炉内的水位，当水位过高或过低时，控制系统会自动采取相应措施。
（3）压力控制系统：压力控制系统用于监测蒸汽锅炉的压力，当锅炉内的压力过高或过低时，会触发相应的控制程序。
（4）安全保护系统：安全保护系统旨在避免蒸汽锅炉运行过程中发生可能导致人身伤害和财产损失的异常情况。
2. 控制系统的工作原理在蒸汽锅炉的控制系统中，各个部分之间是相互协作的，共同完成对锅炉的监控和控制。
其中，水位控制系统和压力控制系统属于反馈控制系统，利用传感器和控制器进行数据采集和处理，从而实现对锅炉运行状态的实时监控和控制。
另一方面，燃烧控制系统和安全保护系统属于前馈控制系统，其控制程序是预设的，会在发生异常情况时自动启动。
例如，当火焰出现失稳、燃烧不充分或者烟气过热等情况时，燃烧控制系统会自动停止燃烧或者调整气流量，以达到安全和稳定的运行状态。
二、蒸汽锅炉的操作方法1. 蒸汽锅炉的启动在启动蒸汽锅炉之前，要进行准备工作，包括燃料、水、电源等的准备，以及对锅炉各部位的检查。
启动时，需要按照一定的步骤进行，例如加热管先加热炉水，再将火焰烧起到炉膛中。
一般的启动步骤如下：（1）根据需要填加足够的炉水（2）进入点火程序，开启风扇，将空气送至炉膛（3）给炉膛供应合适的燃料，并解除启动火焰控制（4）检查是否有烟气逸出（5）启动汽水循环泵，以确保锅炉正常运行（6）根据实际情况调整炉膛内的火焰和燃料供应量，以充分燃烧2. 蒸汽锅炉的维护和保养蒸汽锅炉的维护和保养是保证其良好工作和延长寿命的关键。
《锅炉的燃烧系统》ppt课件
1〕直流式熄灭器的布置方式
2〕旋流熄灭器的布置方式：
(a)前墙布置 (b)两面墙布置 (c) 半开炉膛对冲 (d)炉底布置
3、直流式煤粉熄灭器
直流熄灭器通常由一列矩形或圆形 喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射 出后，构成直流射流。
直流射流的主要特点是沿流动方向 的速度衰减比较慢，具有比较稳定射流 中心区，且一次风和二次风的后期混合 比较强。
〔2〕一次风速
一次风速过高，会推迟着火，引 起熄灭不稳定。当一次风速大于火焰 传播速度时，就会吹灭火焰或者引起 “脱火〞。一次风速过低，对稳定熄 灭和防止结渣也是不利的。
〔3〕一次风温
一次风温对煤粉气流的着火、熄 灭速度影响较大。提高一次风温，可 降低着炽热，使着火位置提早，还能 在低负荷运转时稳定熄灭。提高热风 温度是提高煤粉着火速度和着火稳定 性的必要措施之一。
CE公司直流式煤粉熄灭器
浓淡熄灭器原理
1. 所谓浓淡熄灭器，就是采用将煤 粉——空气混合物气流，即一次风气流 分别成富粉流和贫粉流两股气流，这样 可在一次风总量不变的前提下提高富粉 流中的煤粉浓度。
2. 富粉流中燃料在过量空气系数 远小于1的条件下熄灭，贫粉流中燃料 那么在过量空气系数大于或接近1的条 件下熄灭，两股气流合起来使熄灭器出 口的总过量空气系数仍坚持在合理的范 围内。
摆动式熄灭器的摆动机构
8〕程度浓淡熄灭器
浓淡熄灭器利用离心力或惯性力将一次风煤粉气流分 成富粉流和贫粉流两股气流，分别经过不同喷口进入炉膛 内熄灭。
这样，可在一次风总量不变的条 件下，分别出一股高煤粉浓度的富粉 流。由于高浓度煤粉气流具有良好的 着火和稳燃性，因此它不需求特别强 的热回流。
这样，不仅实现强化着火在技术 上简单易行，还可防止热回流强度带 来的弊端。这样熄灭器有较宽的煤种 顺应性，不仅用于燃用高灰分劣质烟 煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤 和贫煤。
锅炉燃烧plc课程设计
锅炉燃烧plc课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握锅炉燃烧PLC的基本原理、编程方法及其在实际工程中的应用。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：–描述PLC的基本构成和工作原理。
–解释锅炉燃烧控制系统的功能和组成。
–阐述PLC在锅炉燃烧控制中的应用。
2.技能目标：–能够使用PLC编程软件进行程序设计。
–能够进行锅炉燃烧控制系统的调试和维护。
–能够分析并解决锅炉燃烧过程中出现的问题。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和团队协作精神。
–增强学生对锅炉燃烧PLC技术的兴趣，提高学习的积极性。
–培养学生关注安全生产，提高责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PLC基本原理：介绍PLC的定义、构成、工作原理及其发展历程。
2.锅炉燃烧控制系统：讲解锅炉燃烧控制系统的功能、组成及其工作原理。
3.PLC编程技术：学习PLC编程语言、编程方法及其在锅炉燃烧控制系统中的应用。
4.工程实践：通过案例分析，使学生掌握PLC在锅炉燃烧控制系统调试、维护和优化方面的应用。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解基本原理、概念和关键技术。
2.案例分析法：通过实际案例，使学生了解PLC在锅炉燃烧控制系统中的应用。
3.实验法：让学生动手操作，加深对PLC编程和工程实践的理解。
4.小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养团队协作能力和创新意识。
四、教学资源为了支持教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：配置齐全的实验设备，确保学生能够进行实际操作。
5.在线资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和信息。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
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控制特点
当燃料主控投自动时，燃料调节器的入 口偏差等于限制后的锅炉主控指令减去进 入锅炉的总燃料量。燃料偏差经过PI调节 器后形成自动方式下的燃料主控指令，该 指令同时送至所有运行磨煤机容量风门控 制回路，形成运行磨煤机容量风门开度的 设定值。
燃料主控输出回路是一个单回路多输出 控制系统，即一台调节器控制多台执行 器的系统。为了达到每台执行器分别投 自动时均能实现无扰动切换，系统中设 置了平衡与增益调整块BALANCER。平 衡与增益调整块BALANCER 的输出并行 地送到所有运行磨煤机容量风门分操控 制回路。
磨煤机在运行中，通常希望磨煤机出力同 输入到磨煤机的原煤量保持平衡。因此，系 统还引入了磨煤机总的一次风量同给煤机总 的给煤量之间的修正控制，以确保磨煤机内 煤位维持在最佳状态，使燃烧控制系统的风 /煤比保持恒定。不投油时进入锅炉的燃料 量以四台磨煤机的一次风量之和表示。为了 使炉内形成富氧燃烧，控制回路设计有锅炉 主控指令对总风量反馈信号的交叉限制。
A磨煤机出口风粉 温度两侧平均值
M/A站切手动
-
Δ + V≯
ATA
+
-
Δ
ATA
A磨煤机右侧 容量风量控制
f(x)
A磨煤机热风档板 控制指令
f(x)
A磨煤机冷风档板 控制指令
图3-2 磨煤机A出口风粉混合物温度控制
磨煤机出口温度设定值由运行人员在 操作站上手动设定（出口温度一般控制在 70～90℃范围内变化）。
因为选用的是双进双出磨煤机，故每 台磨煤机容量风门分左、右两侧，两侧 分别设立独立的M/A操作站。
在磨煤机A～D容量风门的各分操控制 回路中，还设置了由加法块∑、速率限 制块Ⅴ≯组成的偏置调整回路，运行人 员可以手动调整各自的偏置大小，使每 个磨组供给的燃料量与燃料请求指令相 适应，偏置值调整范围约为正负10%。
2．保证燃烧过程的经济性
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。
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。
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。
二、磨煤机控制
BBD-4360型双式（双进双出） 钢球磨煤机 介绍
总风量 TAF
锅炉主控指令 BD
总一次风量 TPF
D
f(x)
f(x)
∑
<
∑
+
-
△
燃油量 FO
f(x)
K|∫
给煤机风量 A 指令
∑
AT
BALANCER
B
C
V≯
燃料主控M/A站
D
A磨煤机左侧 容量风门控制
A
T
AT
A磨煤机右侧 容量风门控制
f(x)
f(x)
A磨煤机左侧、右侧容量风门控制 图3-1 燃料主控制器
锅炉的总风量等于入炉的一次风量和二 次风量之和，总风量信号经函数发生器后 得到相应风量下的燃料量反馈信号。
进入锅炉的总燃料量等于四台磨煤机的 一次风量之和再叠加上入炉的燃油量。锅 炉烧煤（不投油）时，最低稳燃负荷一般 为25%MCR（MCR为MAXIMUM CONTINUOUS RATING的缩写，指锅炉 最大连续出力）。油燃烧器只供点火及低 负荷下稳定炉内燃烧用，总出力可达 30%MCR。
双式磨煤机的控制系统是保证磨煤机正常运行的重要 部分，磨煤机的控制分为开环控制系统和闭环控制系 统两大部分。
开环系统包含了整个磨煤机的二进制逻辑控制，主要 包括有润滑油控制、启停控制、风系统的开关量控制 、消防及惰性化系统控制、PC管及差压料位管程控吹 扫等。
闭环控制主要包括磨煤机负荷调节、出口风/粉混合 物的温度调节、筒体煤位调节、总一次风量调节、一 次风压力调节等五个回路。由于磨煤机负荷调节主要 是控制输入磨煤机的一次风量大小，它是由调节磨煤 机容量风门的开度来保证的。
为了防止设定值的突变对控制系统产 生冲击，设定值还需要经过速率限制。
同时为了防止运行人员误将设定值操 作到合理范围之外，该设定值一般还需经 过上、下限限幅的限制。
燃料主控操作站切手动方式
当出现下列情况之一时，燃料主控操作 站强制切到手动方式： (1) 一次风量信号故障； (2) 各台磨煤机容量风门都在手动控制方 式。
2、磨煤机出口温度控制
为了保证锅炉安全经济运行，应控制磨 煤机出口风粉混合物的温度在允许范围内 变化。如果温度太低，煤将得不到足够的 干燥，造成制粉困难，甚至会造成煤粉堵 塞，影响煤粉的输送。如果温度太高，可 能会引起制粉系统发生自燃现象而造成事 故。磨煤机运行时，磨煤机入口冷风门、 热风门用于调整磨煤机出口温度和磨煤机 入口的一次风量。
一、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。
1．维持蒸汽压力稳定
锅炉蒸汽压力是锅炉运行状态的重要参数，它不仅 关系到锅炉设备的安全运行，而且其稳定性反映了燃烧 过程中能量供求关系。在单元机组中，锅炉蒸汽压力控 制与汽机负荷控制是相互关联的，锅炉燃烧控制系统的 任务是及时调整锅炉燃料量，使锅炉的能量输出与汽机 为适应对外界负荷需求而需要的能量输入相适应，其标 志是蒸汽压力的稳定。
1、燃料主控制器
燃料主控制器的作用是根据锅炉主控输出 的指令来调节进入锅炉的燃料量，锅炉负荷 指令对燃料的请求被分配到每台磨煤机上。
对每台磨煤机而言，锅炉负荷指令通过函 数发生器转换成一次风量请求指令。该指令 同实测的一次风量进行比较，其差值通过PI 调节器输出磨煤机的负荷风挡板开度指令请 求，使设定到每台磨煤机的负荷同进入磨煤 机的一次风流量保持一致。