燃烧工况系统
第六章 煤粉燃烧(2017)
❖ 一般煤粉锅炉燃烧室设计足够大，保证在燃烧室的一半高度 处，能达到约98%的燃尽率。
❖ 锅炉的容积热负荷是保证煤粉燃尽的一个主要参数。除了容 积热负荷，影响燃尽的因素主要还有燃烧温度、烟气中氧浓 度的影响、燃料特性和煤粉细度的影响。
第六章 煤粉燃烧
6.1 概 述
由前面的学习知道，为了实现煤粉的燃烧过程，煤粉 必须磨得很细，一般平均颗粒直径小于80μm，在这一细度 条件下，大大增加了其单位重量的表面积，同时大大减小 了煤粉颗粒和气流之间的相对速度，使得煤粉颗粒和承载 它的空气－烟气流具有相同的速度和流动方向，并在其飞 越炉膛的有限时间内，能够在悬浮状态下完成全部燃烧过 程。煤粉火炬燃烧过程的这一基本特点，使得它与其它燃 烧方式以及气体燃料及液体燃烧相比有不同的特点。
6.2 煤粉火炬燃烧的特点
影响煤粉气流着火的主要因素
(1)燃料性质的影响 •挥发分：煤粉气流的稳定着火在很大程度上取决于所析出的挥发分在其点
燃后与一次风发生反应所形成的高温燃烧产物来维持的。煤的挥发分越 低，它的着火热越高。 •煤中灰分：灰分增加，燃料消耗量增加，造成着火热增加。 •水分：水分增加，用于蒸发水和过热水蒸汽的热量增加，因而增加着火热， 使着火点也被推迟。 其中挥发分的影响是最主要的。 (2)一次风量的影响 •一次风量增加，着火热增加，着火推迟。理论上保证挥发分完全燃烧的一 次风份额和该煤种的干燥无灰基挥发分含量相当。在实践上，对不同煤 种即根据挥发分含量，也同时根据煤粉输送过程等经验确定所采用的一 次风份额。同时还需要满足输粉的要求。
锅炉燃烧控制系统及燃烧调整的原则
一、燃烧控制系统的基本任务电站锅炉燃烧过程实质是将燃料化学能转变为蒸汽热能的能量形式转换过程。
燃烧过程控制的根本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作为表征锅炉运行状态的重要参数，不仅直接关系到锅炉设备的安全运行，而且其是否稳定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。
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、汽压被控对象的动态特性燃烧率扰动下的汽压动态特性：燃料量扰动下的汽压对象的动态响应曲线。
汽机调门开度扰动下的汽压动态特性：锅炉燃料量不变，汽机调门开度阶跃变化。
三、燃烧控制系统组成的基本原则1、燃烧控制系统在外界负荷需求改变后应立即改变锅炉的燃料量，维持燃烧过程的能量平衡。
然而，主蒸汽压力对燃料量的响应呈现较大的迟延和惯性，特别是采用直吹式制粉系统的燃烧过程，如何迅速改变燃烧率至关重要。
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。
燃烧工况系统讲解
ON OFF
键盘
四、NK5系统的操作
1.接传感器：测燃烧压力的传感器，每缸一个，对号入座。测喷射 压力的传感器6缸共用一个，据测量的缸号安装
2.按MENU菜单，屏幕出现主菜单：
MENU (主菜单):
1.SELECTED CYLINDER MEASURING
2.ENGINE STATE ANALYSIS 3.SETUP ADJUSTMENT 4.PISTON RING INDICATION 5.DISK OPERATION
αPmax - THE ANGLE WHERE Pmax OCCURS REFERRED TO T.D.C.
最大压力发生时,曲柄所在位置相对于上死点后的位置
LOAD - CYLINDER LOAD IN KW
单缸功率,用千瓦表示
Pscav.-SCAVENGE AIR PRESSURE
扫气压力
Fpmax-MAXIMAM FUEL INJECTION PRESSURE 喷油过程中的最大压力
(选择的气缸测量)
(机器状态分析) (设置及调节)
(活塞环状态监测) (磁盘操作)
QOSMC
1999 04 15 10:50
SELECTED CYLINDER MEASURING
BUSTION PRESSURE
测量燃烧压力曲线
2.INJECTION PRESSURE
测量喷射压力曲线
BUDTION+INJECTION PRESSIURE 测量压缩及喷油压力曲线
CRT 显示
打印机
地址 数据 控制
三总线
电源
系统主单元
图3--1 柴油机工况监测系统结构框图
二、NK-5型柴油机燃烧工况监测系统
火电厂各系统流程图(主系统)
根据空气流动方式的不同，冷却塔可分为自然通风（自然通风冷却塔）和机械通风（机械通风冷却塔）两类。自然通 风冷却塔依靠自然风力驱动空气流动，而机械通风冷却塔则通过风机强制空气流动。
冷却塔的维护与管理
为了确保冷却塔的稳定运行和延长使用寿命，需要定期进行维护保养，包括清洗、检查和更换磨损部件。 同时，应关注冷却塔的运行工况，合理调整运行参数，提高冷却效率。
定期检查高压设备运行状 况，确保安全可靠供电， 及时处理故障和隐患。
06
控制系统
控制室
中央控制室
负责监控火电厂整体运行 情况，是火电厂运行管理 的核心场所。
单元控制室负责监控某一来自元设备的 运行情况，如锅炉、汽轮 机等。
远程控制室
用于远程监控和操作火电 厂设备，通常设置在厂外 或远离主厂房的区域。
自动控制
通过自动控制系统，调节火电厂设备 的运行参数，使其保持在设定的范围 内。
谢谢观看
火电厂各系统流程图(主系统)
目录
• 燃料系统 • 燃烧系统 • 汽水系统 • 冷却系统 • 电气系统 • 控制系统
01
燃料系统
燃料储存
燃料储存设施
包括储煤场、油库等，用于储存 各种燃料，如煤、油等。
燃料储存安全
为确保燃料储存安全，需采取措 施防止燃料自燃、爆炸等事故发 生。
燃料运
燃料运输方式
冷却系统
冷却水处理
冷却水处理的重要性
冷却水在火电厂中起着至关重要的作用，它负责吸收热量并传递给冷却塔，以保持设备的 正常运行。为了防止水垢、腐蚀和微生物生长，必须对冷却水进行处理。
化学处理
通过添加化学药剂，如阻垢剂、缓蚀剂和杀生剂，来控制水中矿物质结垢、腐蚀和微生物 生长。这些药剂能够稳定水中离子，抑制垢物形成，保护设备和管道不受腐蚀，并杀死或 抑制微生物生长。
燃烧器工作原理及调整方法
燃烧器工作原理及调整方法燃烧器是工业领域常见的一种设备，主要用于将燃料和空气混合后产生火焰，供应能量给热水锅炉、工业炉等设备。
本文将介绍燃烧器的工作原理和调整方法，以帮助读者更好地了解和操作燃烧器设备。
一、燃烧器工作原理1. 燃料供应：燃烧器通过燃料供应系统提供燃料，例如液体燃油或天然气。
燃料进入燃烧器后，经过调压阀调整压力，并通过喷嘴喷出。
2. 空气供应：燃烧器通过空气供应系统提供所需的空气，以支持燃料的燃烧。
空气可以通过自然通风方式供应或者通过风扇强制送风。
3. 混合燃烧：在燃烧室内，燃料和空气会混合并形成可燃气体。
通常情况下，空气与液体燃料的混合比例是按照理论空气需求比来确定。
4. 点火和燃烧：混合气体在燃烧室内点火后，发生燃烧反应。
点火可以通过火花点火装置或者火焰点火装置完成。
燃烧时，燃料尽量完全燃烧，以提高燃烧效率。
5. 温度控制：燃烧器通常配有控制系统，可以监测和控制燃烧产生的温度。
当温度过高或过低时，控制系统会调整燃烧器的工作状态，以维持设定的温度范围。
二、燃烧器调整方法1. 混合比调整：合理的燃料与空气混合比是燃烧器正常工作的关键。
混合比过高会导致燃烧不完全，产生废气；混合比过低则会影响燃烧效率。
在调整混合比时，可根据设备的需求和厂家给出的标准进行调整。
2. 点火系统调整：点火系统的调整直接影响到燃烧器的着火能力和稳定性。
可以通过检查点火装置是否干净和完好，以及是否有足够的点火火花来进行调整。
3. 控制系统校准：燃烧器的控制系统需要根据工作环境和设备要求进行校准。
可以通过调整控制系统的参数和设置来确保燃烧器在不同工况下的稳定运行。
4. 温度调整：燃烧器通常需要根据所供应设备的需求进行温度调整。
可以通过调整燃料和空气的供应量，或者改变燃烧器的工作状态来实现温度控制。
5. 定期维护保养：燃烧器的调整和维护是确保其正常工作的关键。
定期清洁喷嘴、检查点火系统和控制系统的状态，以及更换燃料滤清器等保养工作都是必不可少的。
基于锅炉燃烧工况反馈的燃烧控制系统设计
第 １ ６ 卷第 ５ 期
，‘ ‘ ＋ ’ ＋ ” ＋ “ ＋ ” ＋ ” 、
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｇｒ ｉ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
４ ５
｝ 发电 技 术｝
Ｖ ｏ １ ． １ ６ Ｎ ｏ ． ５
热 量信 号 能 够 在一 定 程 度上 反 应 锅 炉 总 的 能
级压力信号代 替蒸汽流量信号 ， 即 Ｑ＝ ＋ ×
，
量输入 ． 可 识别 燃烧 工况 的变 化 以及燃 料 特性 的变 化 。在调 节 系统 中它可 及时 反 映燃料 的内部 扰动 。
高锅 炉本 体 运行 的安 全性 和 经济 性 ， 提 高单 元机 组 的负 荷适 应 能力来 说是 至关 重 要 的 。 本 文 分别从 热 量信 号 、 锅 炉辐 射能 以及直 接 计 算 出锅 炉 蓄 热来 反 应 炉 内燃 烧 情 况 并 且 应 用 到 炉
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ Ｏ 一 １ Ｏ
出 以热量 信 号 ， 炉膛 辐 射 能 以及 直接 计算 出锅 炉蓄 热 为 中 间变量来 反 应 炉 内燃 烧 情况 并且 应
用 到 炉主 控燃 烧主 控制 系统 中， 分析 了各 方 法 的优缺 点 ， 为实 际 生产 提 供 了理 论 依据 。
【 关键 词 】 热量信号 辐射能 锅炉蓄热 燃烧控制系统 【 中图分类 号】 Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 【 文献标识码 】 Ａ
由于蒸 汽流 量信 号测 量 复杂 ， 受蒸 汽 的 温度 和 压 力 的影 响 ， 测 量精 度 不 易 保证 。 故 采用 汽 机 调 速
作者简介： 吴元林 （ １ ９ ８ ９ 一） ， 女， 硕士研究生 。现主要从 事先
燃气锅炉燃烧控制系统
燃气锅炉燃烧控制系统李凯凯（山东建筑大学热能工程学院山东省济南市 250101）摘要：此次论文主要目的是以标准燃烧器为基本设备，结合汽包压力控制、炉膛压力控制的特点和需要，设计燃气锅炉燃烧控制系统。
主要方法是通过锅炉情况介绍、燃烧器类型选择、燃烧与汽压控制设计、节炉膛压力控制设计、仪表装置选型等步骤，逐一计算所需数据并选择设备类型，然后根据所得参数查阅有关资料按标准设计符合设备的控制系统。
由最终设计结果可知此方法可行。
关键词：燃气锅炉、燃气控制、汽包压力、炉膛压力0 引言近几年来，我国城市燃气结构有了很大变化，尤其是西气东输工程的加速实施，以及不断签署的燃气协议，为长期受限制的燃气锅炉的应用推广创造了条件。
一方面，燃气锅炉的燃料价格相对较高，因此应尽量提高燃料的利用效率；另一方面，气体燃料易燃易爆，燃气锅炉的危险性大，控制系统的生产保证和安全保障要求严格。
国外燃气锅炉的研究历史较长，燃气燃烧控制技术比较成熟，但是燃气锅炉的燃烧控制，多为单回路常规控制，远不能适应我国各地区及各部门条件多变的需要。
为了提高燃气锅炉的热效率和安全生产水平，有必要对燃所锅炉的燃烧控制技术进行研究。
1 锅炉情况本次论文采用一台卧式三回程火管式燃气蒸汽锅炉，使用天然气为燃料，额定蒸发量2T/h，额定汽压1.25MPa，额定蒸汽温度194℃；额定耗气量160Nm³/h，排烟温度230℃，热效率90%。
1.1 燃气蒸汽锅炉的组成结构组成：具体结构由主要部件和辅助设备组成。
主要部件有炉膛、省煤器、锅筒、水冷壁、燃烧设备、空气预热器、炉墙构架组成；辅助设备主要有引风设备、除尘设备、燃料供应设备、除尘除渣设备、送风设备、自动控制设备组成。
系统组成：燃气锅炉主要是由燃烧器和控制器两个大的部分组成，其中燃烧器又能分为五个小的系统，分别为送风系统，点火系统，监测系统，燃料系统和电控系统。
1.2 燃气蒸汽锅炉的工作原理燃气蒸汽锅炉是用天然气、液化气、城市煤气等气体燃料在炉内燃烧放出来的热量加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。
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四、NK5系统的操作 1.接传感器：测燃烧压力的传感器，每缸一个，对号入座。测喷射 压力的传感器6缸共用一个，据测量的缸号安装 2.按MENU菜单，屏幕出现主菜单： MENU (主菜单): 1.SELECTED CYLINDER MEASURING 2.ENGINE STATE ANALYSIS 3.SETUP ADJUSTMENT 4.PISTON RING INDICATION 5.DISK OPERATION (选择的气缸测量) (机器状态分析) (设置及调节) (活塞环状态监测) (磁盘操作)
-120 -90 -60 -30 00 30 60 90 120
缩写参数的意义
MIP - MEAN INDICATED PRESSURE 平均指示压力 Pmax - MAXIMUM COMBUSTION PRESSURE 最大燃烧压力 Pcom - COMPRESSION PRESSURE 压缩压力 Pexp - PRESSURE ON THE EXPANSION CURVE 36 AFTER T.D.C. 上死点后36度气缸内的压力 αPmax - THE ANGLE WHERE Pmax OCCURS REFERRED TO T.D.C. 最大压力发生时,曲柄所在位置相对于上死点后的位置 LOAD - CYLINDER LOAD IN KW 单缸功率,用千瓦表示 Pscav.-SCAVENGE AIR PRESSURE 扫气压力 Fpmax-MAXIMAM FUEL INJECTION PRESSURE 喷油过程中的最大压力 Fpopen - FUEL OIL INJECTION PRESSUE WHEN THE VALVE OPEN 启阀压力 αPopen - THE ANGLE WHERE Fpopen OCCURE REFERRED TO T.D.C. 喷油提前角 G - FUEL OIL DELIVERY IN CRANK ANGLE DEGREES. 喷油过程曲柄转角 R.P.M. - REVOLURION PER MINUTE 主机转速
条形图
QOSMC
1999 04 15 10:50
P（bar）
MIP BARGRAPH
ENG 1
15
12 9 6 3
0
01 02 03 04 05 06
NK-5柴油机燃烧工况监测系统 Diesel engine MIP calculator
一、系统的主要功能及硬件组成
喷油压力 传感器 气缸压力传 感器 放大器 A/D 输入缓冲器 RAM CPU CRT接口 CRT 显示 打印机
打印机接口
A/D 转换接口 脉冲输入缓冲器 转角脉冲 发生器 地址 数据 控制
BACK
ENGINE STATE ANALYSIS 1.ENGINE PARAMETRES 2.ENGINE TOTAL STATE
ABCK
屏幕显示示功图
QOSMC
1999 04 15 10:50
150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 00
True value R.P.M --MIP --Pmax --Pcom. --Pexp --Pscav --aPmax --Load ---
EPROM
操作面板
电源 三总线
脉冲放大器 上死点及曲柄 转角传感器
系统主单元
图3--1 柴油机工况监测系统结构框图
二、NK-5型柴油机燃烧工况监测系统
主要功能如下： 1.可同时监测一台主机及三台发电机共计32个缸的燃烧过程及喷射过程，测 出与燃烧、喷射过程有关的参数，并在屏幕上显示出燃烧、喷射过程曲 线。所测的数据也同时显示在屏幕上。 2.可将各缸燃烧过程的有关数据存入微机存储器，并可以以条形图的方式在 屏幕上进行显示比较；也可以将各缸的所有数据用一张图表显示出来， 各缸的工作状况一目了然。 3.测量的燃烧、喷射过程曲线及数据可存入软盘，必要时可调出进行分析比 较。所有曲线图及数据表都可通过打印机打印，以便保存或上报上级机 关。 4.可以实现对活塞环状态的监测。
三、系统结构 图
微机外观
软驱
功能键
显示屏
数字键
打印机
操作键盘的结构
MENU NEXT
FREEZE/ RELEASE 7
4
STORE
功能键
8 5 2/ 0
能键
BACKT
*/
EXECUTE
电源开关
ON OFF 键盘
MENU--菜单 NEXT--下一项 FREEZE/RELEASE--画面冻结/恢复刷新 PRINT-- 打印 STORE-- 屏幕画面存软盘 BACK--前一项 EXECUTE-- 回车键（执行）
QOSMC
1999 04 15 10:50
SELECTED CYLINDER MEASURING
BUSTION PRESSURE 测量燃烧压力曲线 2.INJECTION PRESSURE 测量喷射压力曲线 BUDTION+INJECTION PRESSIURE 测量压缩及喷油压力曲线 B.PRESS.REFERENCE 储存的燃烧压力曲线与现时曲线对比 5.INJ.PRESS.REFEREMCE 储存的喷射压力曲线与现时曲线对比 6.STORED MEASURMENT 储存在软盘中的曲线数据