锅炉自动供料装置

❶ 锅炉中的自动定压补水装置是什么

作用：采暖系统的补水（根据楼层高度+余量 设置压力）用来保证系统部缺水，部超压
目前大多数采用变频动静压补水设备（动压:循环泵开启时的压力、静压：补水最高点压力）设备具有与循环泵联动、超压泄水。

❷ 锅炉的主要辅助设备有哪些

1、一般锅炉的主要辅助设备有：上煤机、出灰机、鼓风机、引风机、省煤器、给水泵、水处理专器。属油锅炉有：给油泵、燃烧器、贮油箱等。

2、锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

❸ 锅炉返料器的工作原理

返料器也称回料器（或回料阀），国产的一般采用非机械式的回料器。它其实就是一个鼓泡流内化床容（或移动床），依靠从回料器底部布风板出来的流化空气将分离器收集的物料流化后送入炉膛；具有简单、可靠、自平衡的特点。
返料器是将锅炉分离器分离下来的高温固体物料稳定的送回压力较高的燃烧室内，并且保证气体反窜进入分离器的量为最小。分类有：机械阀和非机械阀两种。
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

❹ 回料器由哪几部分组成，作用分别是什么

回料器是CFB锅炉主循环回路的重要组成部件。它和分离器下的立管一起有以下三个方面的作用：(1)将循环物料从压力较低的区域(分离器)送到压力较高的区域(炉膛)；(2)起密封作用，保证立管、回料器中的气固两相流向炉膛方向流动，防止炉膛烟气短路进入分离器，破坏物料循环；(3)在有外置换热器时调节物料循环量，适应锅炉负荷的变化需要。回料器的种类现代大型CFB锅炉中一般都采用非机械型回料器，非机械型回料器分为阀型和自动调整型两大类。阀型回料器的物料靠重力以非流态化状态沿立管下流，如送入松动风，则以移动床型式流入阀型回料器，如L型阀，然后送入炉膛燃烧。自动调节型回料器，靠流化空气自动将物料送入炉膛。 回送装置包括料腿和回料阀。料腿的结构尺寸取决于循环回路的压力分布。回料阀是回送装置的主要部分，其性能决定了物料的稳定回送、防止气体反窜效果。循环流化床锅炉中一般采用密相输送阀，比较成熟的回料阀有V型阀、U型阀、L型阀、H型阀、N型阀、密封输送阀、流动密封阀等。人们对V型阀进行了详细的研究，该阀的最大特点是可以应用在较大压力差条件下。U型阀的结构类似于V型阀。H型阀含有两种流态。流动密封阀由下行立管移动床和上行鼓泡床构成，密封输送阀与此机理相同。N型阀的中间立管的流化状况是启停开关，物料的回送量与其供风量有关。L型阀作为典型的可控回料阀为人们高度重视，冷态实验的良好线性 和重复性鼓励人们在循环流化床锅炉应用，但工业热态装置上发现松动风量与输送能力的关系并非一一映射，出现输送的稳定性和气体反窜问题，破坏了物料循环系统的可靠性。J型阀是由V型阀演化而来，并进行工程简化，其良好的输送能力和简洁的整体结构比较适合循环流化床锅炉的布置。

❺ CFB锅炉自动控制

CFB锅炉的结构及运行方式具有自身的特殊性，其控制系统需要针对相应特点进行设计。下面分别对各控制子系统予以描述。

1 .主蒸汽压力控制

采用DEB直接能量平衡策略。控制煤粉量来保证母管蒸汽压力恒定。燃料及风量之间设有交叉限制，以保证增负荷时先加风后加煤，减负荷时先减煤后减风。对于变频控制的给粉机进行高低速的限制。控制系统输出一前馈信号至送风控制系统，使送风量能及时跟上煤量的变化，以保持适当的风煤配比。

此控制系统通过改变锅炉燃烧平衡维持机前压力恒定，当汽机负荷改变时，风量和煤量的调节协调动作，以使锅炉快速响应这一负荷变化，同时也部分补偿了负荷变化时锅炉热量的改变。

2 .床温控制

床温是CFB锅炉运行状态的重要表征参数，也是较难控制的参数之一。这是因为床温是燃料燃烧发热和床料放热综合作用的结果，而影响燃料发热和床料放热的因素较多，如燃料热值、粒度尺寸、物料流速、物料浓度、入炉风量、入炉风温以及吸热工质参数等等。

床温通过在燃烧室密相区布置多支热电偶进行测量。将多个测量值进行综合运算后得出床温表征值。为了保证循环流化床锅炉的稳定燃烧并有利于获得最佳脱硫和脱硝效果，床温最好控制在850℃至900℃之间。

对于采用高温回料系统的CFB锅炉，循环灰(回料)温度与炉内床温十分接近，循环灰量不能明显影响床温且在正常运行中不单独调整(保证返料风在正常范围时，循环灰量具有平衡能力)。影响床温的主要因素是一次风与二次风比率和燃料量。一次风为床料提供流化动力和初始燃烧氧气，但同时对密相区有明显的冷却效果;二次风为床料提供燃尽风，从不同高度送入可均衡各段床温，二次风还主要承担调节烟气含氧量的任务。燃料量直接影响炉内发热量，与锅炉负荷相适应的风煤比是决定床温的最终因素。

为达到控制床温的目的，采取串级校正调节方式。床温信号进入床温调节器与床给定值比较所得偏差经不同的函数转换后生成校正指令分别送至一次风调节器、二次风调节器和燃料调节器对其给定值进行修正，这样通过调节一、二次风的比率来实现床温调节基本满足床温控制的要求，同时一次风量的调整还必须受安全流化风量的限制。床温调节器输出信号转换函数考虑调节床温时对负荷的影响最小。

床温校正函数可参考同型锅炉预设，但需在锅炉运行后通过试验加以修正，最终达到床温调节的最佳效果。

3 .床层厚度(床压)控制

在循环流化床锅炉中，床层厚度对炉内流化状态、床温和传热效率有直接影响，锅炉一定的负荷对应一个适当的床层厚度。

床层厚度基本同床压(或料层差压)成正比。床压控制系统的任务就是通过调节排渣量维持床料厚度在适当值。

循环流化床没有明显的流化料层界面，但有密相区和稀相区之分，床层厚度是指密相区内静止时料层厚度，一定的床压(或料层差压)对应着一定的料层厚度。在运行中，料层厚度必须控制在一定的范围内。若料层太薄，一方面炉膛内传热强度低，限制锅炉出力，对锅炉稳定运行不利;另一方面炉料的保有量少，放出炉渣可燃物含量也高。若料层太厚，料层阻力必然增加，虽然锅炉运行容易控制，炉渣可燃物含量低，但增加了风机电耗。所以为了经济运行，床压(或料层差压)控制在负荷对应的适当值,运行中床压(或料层差压)超过此值，可以通过放渣来调整，放渣的原则是少放、勤放，最好能连续适量排放，一次放渣量太多，将影响锅炉的稳定运行、出力和效率。

采用床压信号作为床压调节器的测量值，同床压设定值比较后经PI调节器运算，其输出控制底渣的排放量。

4 .燃料控制

锅炉燃料量指令是由锅炉负荷指令与实际进入锅炉的总风量取小值，并经床温控制校正信号修正后获得。锅炉燃料量指令作为燃料主控的给定值，所有输入锅炉的燃煤量测量值的总和经发热量补偿运算后所得值，与燃油折算煤量之和作为反馈值，燃料主控PID输出值经分配后调整各给煤机的出力，保证总热量输入满足锅炉负荷及床温调整的要求。

在锅炉的冷态启动过程中，先启动点火燃烧器，按预定的升温曲线对启动床料加热，当床温升高到可以燃烧主燃料的程度，允许间断投运给煤机。破碎的煤粒进入炉膛燃烧，床温继续升高，当床温超过某限定值，允许停止投油，并保持合适给煤量。

对于采用气力播煤装置的系统，还需对播煤风压和风量进行调节，使之与给煤量相适应，才能实现煤粒在密相区床面上的均匀分布。

在由DEB为基础构成的燃料控制系统中，不同于其它控制策略之处在于：根据热负荷计算出来的锅炉指令在燃料调节器的入口直接同锅炉的热量指令信号比较，使热负荷与锅炉之间的能量供求关系得到快速平衡。热量信号反映锅炉内总燃料所释放的热量，用于该系统中无需精确计量燃料量，这正表明该系统对燃料的适应性很强。

本设计的燃料控制系统，同时考虑了煤和油的控制。在锅炉的冷态启动过程中，先启动床下风道燃烧器，按预定的升温曲线对启动床料加热，把床温提高到可以燃烧煤燃料的程度，少量间断投入煤粒，破碎的煤粒进入炉膛燃烧，使床温继续升高。当床温超过某限定值，就可以停止投油，并保持合适给煤量。在锅炉启动的初始阶段必须加强对床温和烟气含氧量的监视，以判断煤燃料是否真正燃烧。

5 .主蒸汽温度控制

在屏式热器喷出口至高温过热器之间管道布置二级喷水减温器。调节二级喷水量是控制主汽蒸温度最后的和最直接的手段。

典型的过热蒸汽温度控制分两级完成，通过串级方式控制一、二级喷水减温使锅炉的主蒸汽温度控制在允许范围。

第一级喷水主调节器响应二级过热器出口温度和给定值(根据锅炉负荷计算确定)之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和一级减温器出口温度之间的偏差，为了克服负荷扰动下的过热器喷水调节过程的滞后和惯性，还将代表负荷扰动的主蒸汽流量作为前馈信号加到副调节器的给定值。一旦负荷发生变化，则提前调节减温水流量，快速消除扰动，维持二级过热器出口蒸汽温度在期望值。

第二级喷水主调节器响应末段过热器出口蒸汽温度和手动调节设定值之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和二级减温器出口温度之间的偏差，为了克服负荷扰动下的过热器喷水调节过程的滞后和惯性，还将代表负荷扰动的主蒸汽流量作为前馈信号加到副调节器的给定值。一旦负荷发生变化，则提前调节减温水流量，快速消除扰动，提高了控制品质，确保主汽温度稳定在严格规定范围。

6 .再热器蒸汽温度控制

再热蒸汽温度的精确控制通常是通过喷水减温控制来实现的。

控制回路采用串级方式，主调节器响应再热器出口蒸汽温度和设定值之间的偏差，副调节器响应由主调节器修改的温度和减温器出口温度之间的偏差，调节减温水流量，确保再热器蒸汽温度稳定在严格规定范围。

7 .燃油压力控制

本系统采用单回路PID调节，根据燃油压力控制油泵转速维持压力正常。保证油枪进油压力满足机械雾化和出力要求。

8.总风量控制

本系统主要以产生正确的一、二次风量为目的，根据实际进入锅炉的总燃料量需要的燃烧风量与锅炉负荷要求的总风量取大值，以保证升负荷时，先增风量，后增燃料;降负荷时先降燃料，后降风量，防止燃料富余。并结合烟气含氧量的校正，和锅炉设定的最小总风量取大值作为总风量的设定值，通过与实际总风量的偏差，经总风量调节器运算后，产生锅炉总风量信号。根据此总风量信号按特定函数关系分配锅炉一次风量和二次风量的控制指令。

一次风量控制

一次风量必须保证炉膛内物料能够流化，并为燃料的燃烧提供初始燃烧空气;本系统就是以提供适当的床下一次风量为目的，根据总风量按分配函数计算一次风量的预定值，引入床温信号的修正，与最小一次风量取大值(确保最低流化风量)，作为一次风量的给定，与实际进入炉膛的一次风量的偏差，通过一次风量调节器运算生成控制信号，控制相应调节挡板的开度，使一次风量满足运行要求。

二次风量控制

二次风为床料提供燃尽风，主要承担调节烟气含氧量的任务，从不同高度送入还可均衡各段床温。根据总风量指令分配的二次风量(床上配风)指令，经烟气含氧量修正和床温控制校正信号修正，作为二次风量的给定值。通过PID调节回路，控制相应的二次风挡板开度使二次风量满足运行要求。

烟气含氧量调节器的输出作为二次风量(床上配风)指令的有限幅的修正系数，并设置手/自动切换接口。在正常运行时调整烟气含氧量为期望值，保证锅炉燃烧经济性;当氧量信号故障时也不会造成二次风量的大幅突变，有利于炉内流化稳定。

大中型CFB锅炉的二次风由单独配置的一台甚至两台二次风机提供。通过调节二次风机入口挡板或二次风机转速，控制二次风母管风压为需要值。

9 .汽包水位控制

该系统的目标是保证锅炉汽包中的水位稳定在安全运行的范围内，并实现汽包水位全程控制。

在启动和低负荷期间，由汽包水位单冲量调节回路控制启动给水调节阀开度，调整给水流量，实现汽包水位控制。在正常运行时，由汽包水位、主蒸汽流量和给水流量构成的三冲量调节回路控制主给水调节阀开度或给水泵转速，调整给水流量，实现汽包水位控制。

三冲量与单冲量调节间的自动切换过分配算法功能实现。

给水采用单冲量控制时，经压力补偿的汽包水位信号(三取中)作为水位调节器的反馈信号，与给定值的偏差通过比例积分运算，所得输出值控制启动给水调节阀开度，调整给水流量，维持水位在给定值。

给水采用串级三冲量控制时，经压力补偿的汽包水位信号(三取中)作为水位调节器(PI)的反馈信号，与水位给定值的偏差通过比例积分运算，再与主蒸汽流量(前馈)相加后作为主给水调节器(ID)的给定值。此给定值与作为反馈信号的主给水流量的偏差通过PID运算，所得输出值控制主给水调节阀开度或给水泵转速，调整给水流量，维持水位在给定值。

10 .炉膛压力控制

本控制回路是一个带前馈的单回路PID调节系统，控制引风机入口挡板开度或引风机转速，改变引风量，以维持炉膛压力的平衡。为减小动态偏差，引入送风(含一、二次风)执行机构位置(经适当加权运算后)作为前馈信号，可使引风机迅速响应总风量的变化，维持炉膛压力在设定值。

由于炉内床料存量随负荷而变化，从运行的经济性考虑，炉膛压力设定值随负荷变化应进行适当调整。

11 .回料器配风控制(返料风控制)

CFB锅炉最基本的工况之一就是要建立物料按照炉膛—分离器—回料器—炉膛的流程的单向循环。而回料器是这一循环中的关键部件，它是一个具有自密封特性的非机械式物料输送装置。通过对回料器下降段用风、底部用风和上升段用风的合理控制，实现回料器的畅通和物料单向输送，即单向返料。在回料器进口立管中的物料形成的静压与炉膛床压之间的差压是物料循环的根本动力。

回料器用风要求有较高压力。小容量CFB锅炉的回料器用风由一次风提供，回料器用风压力由一次风机保证。大中型CFB锅炉的回料器用风则由专门的罗茨风机(组)提供，回料器用风压力通过罗茨风机(组)出口母管至一次风管的旁路阀(溢流阀)来调节，该压力控制回路是一个单回路PID调节系统。在保证回料器用风压力足够的前提下，还需控制各段用风风量均达到相应的必须值，且各段风量应保持一定比例，才能保证物料的可靠循环。

12 .风道燃烧器控制

大多数CFB锅炉采用风道燃烧器完成点火启动。每台风道燃烧器装有一支油枪，布置有内通道风、外通道风和出口冷却风。内通道风和外通道风由一次风经点火风机增压后提供。内通道风为油枪提供稳燃风，外通道风为油枪提供燃尽风，出口冷却风调节风道燃烧器烟温。

风道燃烧器控制的任务是控制其出力并合理配置各部分风量，达到安全运行，快速点燃床料中的煤燃料，或稳定流化床燃烧的目的。

风道燃烧器的配风需要加以控制。根据油枪的流量计算出所需内、外通道风量，经PID调节控制相应挡板开度，保证油枪稳定和完全燃烧。出口烟温按单回路PID调节，通过控制出口冷却风挡板开度调整冷却风量稳定出口烟温，以避免烟温过高造成风道燃烧器内衬的保温材料坍塌甚至穿壁事故。

风道燃烧器的配风分三部分，第一部分为初始稳燃风，第二部分为燃烬风，第三部分为风道燃烧器出口调温风。其中第一、第二部分风量根据进油量按比例调节。第三部分风量根据风道燃烧器出口烟气温度调节，其目的是通过调整对应风门挡板控制风道燃烧器出口烟气温度维持在给定值。

13 .石灰石控制

石灰石量的给定值由石灰石量与煤量的比值(Ca/S)乘以给煤量得到预估值，再由SO 2调节器输出值作为修正系数与预估值相乘后获得。石灰石量给定值与测量值的偏差经调节器PI运算，其输出控制石灰石给料装置，从而改变石灰石量来保证烟气中SO 2排放量达到环保要求。另外石灰石颗粒的几何尺寸应严格控制，颗粒太大或太小都会降低整个脱硫效率，在运行过程中造成不良影响。

SO 2调节器输出设置手/自动切换和限值功能(如：0.8—1.2)。在SO 2调节回路投入自动运行时，回路可由SO 2调节器精确调整所需石灰石量，控制烟气中SO 2含量为给定值。当SO 2调节回路未处于自动状态时(如SO 2测量信号故障时回路退出自动)，回路也可获得一个相对合适的石灰石量的给定值，进而给入相应的石灰石量。

这一回路结构还减小了尾部烟气中SO 2含量变化相对于给煤量变化的滞后对匹配石灰石量调节带来的延迟，提高了石灰石量调节的快速性。

石灰石由给料装置给出后，多数CFB锅炉采用高压空气通过管道完成其后续的输送任务。这种系统中，还需要控制高压输送空气的风压和风量，以保证石灰石颗粒被可靠输送到炉膛。

14 .暖风器控制

该控制系统用于控制末级空气预热器冷端温度，以保证这一温度高于烟气中硫酸露点，从而防止冷端金属腐蚀。在空气进入末级预热器前，调整进入暖风器的蒸汽量以保证进入空气预热器的风温度足够高，使得空气预热器冷端烟气温度高于酸露点。

本系统采用单回路PID调节，采用末级预热器空气入口风温和烟气温度的平均值为反馈值，通过控制加热蒸汽调节阀开度，调整加热蒸汽流量，维持末段空气预热器冷端烟气温度在安全范围。

15 .冷渣器控制

通过冷渣器内各床的床压和温度控制进入相应床内的风量，以保证排渣温度符合输渣系统的要求。

当冷渣器内某床的温度高于允许值时，开启相应冷却水阀，对该冷渣器进行强制冷却，直到床温恢复到正常值。

16 .高压加热器水位控制

本系统采用单回路PID调节，根据高压加热器水位控制疏水阀开度，调整疏水量，维持水位在正常范围。当高压加热器水位超过高限水位，应停运高压加热器。

17 .低压加热器水位控制

本系统采用单回路PID调节，根据高压加热器水位控制疏水阀开度，调整疏水量，维持水位在正常范围。

18 .凝汽器水位控制

本系统采用单回路PID调节，通过控制补给水调节阀开度，调整补给水流量，维持凝汽器水位在正常范围。

19 .除氧器压力控制

本系统采用单回路PID调节，通过控制加热蒸汽调节阀开度，调整加热蒸汽量，维持除氧器压力为给定值。

20 .除氧器水位控制

除氧器水位控制回路，在启动和低负荷时采用单冲量调节，正常负荷时采用三冲量调节，通过调节除氧器水位调节阀和凝结水再循环阀来维持水位，保持凝结水流量和给水流量的平衡。当水位高报警时，系统保护逻辑超驰控制凝结水再循环阀开，直至水位恢复正常。

21 .轴封压力控制

本系统采用单回路PID调节，在汽机启停时通过控制进汽调节阀开度，调整进汽流量，维持轴封压力在规定范围。

在汽机正常工作时通过控制排汽调节阀开度，调整排汽流量，维持轴封压力在规定范围。

22 .播煤风量控制

对每台气力播煤装置，通过给煤量按比例设定播煤风量给定值，测量值与给定值之差经PID运算，调整播煤风风门的开度，使播煤风量满足给煤要求。

23 .密封风压控制

本系统采用单回路PID调节，通过调节各密封风挡板开度，以维持密封风压在正常值。

❻ 小型蒸汽锅炉原理图

小型蒸汽锅炉产品特点

对于蒸汽锅炉来说它可以按照类别进行划分，如按照体型、燃料、压力、蒸发量来细分。而小型蒸汽锅炉则是指额定蒸发量较小的蒸汽锅炉，也就是说每小时产生较少的蒸汽。具体来说小型蒸汽锅炉就是在单位的时间内蒸发量较小并且压力较低的锅炉产品，它的水容量一般小于30升。

小型蒸汽锅炉采用机电一体化、主机辅机设计，在运输和安装时比较方便，只需在经过简单的安装后接通电源和水源即可进入工作状态。

小型蒸汽锅炉分类：

小型蒸汽锅炉通常是立式蒸汽锅炉产品，它多是按照燃料类型进行划分，如小型燃气蒸汽锅炉、小型燃油蒸汽锅炉、小型燃煤蒸汽锅炉、小型电加热蒸汽锅炉、小型生物质蒸汽锅炉等；按照结构可分为小型单回程蒸汽锅炉和小型双回程蒸汽锅炉。

小型蒸汽锅炉工作原理：

小型蒸汽锅炉的工作原理是通过一套自动装置系统，通过其它化学燃料进行燃烧产生出热能，热能再次进行能量转换，把热量传递给锅炉中的水，使水的温度上升，最终产生出蒸汽。

小型蒸汽锅炉产品特点：

1、免检

由于小型蒸汽锅炉属于小型锅炉，并且水容量不超过30升，压力较小，所以它在安装时无需去当地质检部门进行备案，也无需进行检查验收，属于免检产品。

2、安全

小型蒸汽锅炉具有多功能保护装置，如漏电保护、压力保护、缺水保护、电源保护、自动断电等多种保护装置，具有较高的安全系数。

3、结构紧凑

小型蒸汽锅炉是小型蒸汽锅炉产品，它造型科学、设计紧凑，在运输和安装都较为方便，不占用过多空间，节省场地。

4、效率高

小型蒸汽锅炉由于水容量较小，所以它的效率高，可以在极短的时间内产生出蒸汽，能缩短工作时间，减少燃料消耗。

❼ 锅炉燃烧自动控制系统设计是什么样的

燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。

图1 燃烧控制系统结构图

2、控制方案

锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。

2.1 控制系统总体框架设计

燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。

图2 单元机组燃烧过程控制原理图

P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。

2.2 燃料量控制系统

当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。

图3 燃料量控制策略

其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。

设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动，改善系统的调节品质。另外，由于大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。

2.3 送风量控制系统

为了实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应的改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图4。

图4 燃料量与送风量关系

燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例。

送风量控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉的最高热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不能直接测量，故通常通过一些间接的方法来达到目的。如图5所示，以实测的燃料量B作为送风量调节器的给定值，使送风量V和燃料量B成一定的比例。

图5 燃料量空气调节系统

在稳态时，系统可保证燃料量和送风量间满足

选择使送风量略大于B完全燃烧所需要的理论空气量。这个系统的优点是实现简单，可以消除来自负荷侧和燃料侧的各种扰动。

2.4 引风量控制系统

为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，将会增大引风机的负荷和排烟损失，炉膛压力太低甚至会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力，且炉膛负压必须控制在允许范围内，一般在-20Pa左右。

控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道的惯性很小，无论在内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制，如图6所示。

图6 引风量控制子系统

图中为炉膛负压给定值，S为实测的炉膛负压，Q为引风量，V为送风量。由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统的调节性能。另外，由于调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度偏差引起引风机挡板的频繁动作，可设置调节器的比例带自动修正环节，使得在小偏差时增大调节器的比例带。对于负压S的测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值的剧烈波动。

3、系统硬件配置

在锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存在滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，由于它的运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂的、难于处理的控制系统。因而，可以解决以上由常规仪表控制难以解决的问题。所选择的PLC系统要求具有较强的兼容性，可用最小的投资使系统建成及运转；其次，当设计的自动化系统要有所改变时，不需要重新编程，对输入、输出系统不需要再重新接线，不须重新培训人员，就可使PLC系统升级；最后，系统性能较高。硬件结构图如图7所示。

图7 硬件结构图

根据系统的要求，选取西门子PLCS7-200 CPU226 作为控制核心，同时还扩展了2个EM231模拟量输入模块和1个CP243-1以太网模块。CPU226的IO点数是2416，这样完全可以满足系统的要求。同时，选用了EM231模块，它是AD转换模块，具有4个模拟量输入，12位AD，其采样速度25μs，温度传感器、压力传感器、流量传感器以及含氧检测传感器的输出信号经过调理和放大处理后，成为0～5V的标准信号，EM231模块自动完成AD转换。

S7-200的PPI接口的物理特性为RS-485，可在PPI、MPI和自由通讯口方式下工作。为实现PLC与上位机的通讯提供了多种选择。

为实现人机对话功能，如系统状态以及变量图形显示、参数修改等，还扩展了一块Eview500系列的触摸显示屏，操作控制简单、方便，可用于设置系统参数， 显示锅炉温度等。还有一个以太网模块CP243-1，其作用是可以让S7-200直接连入以太网，通过以太网进行远距离交换数据，与其他的S7-200进行数据传输，通信基于TCPIP，安装方便、简单。

4、系统软件设计

控制程序采用STEP7-MicroWin软件以梯形图方式编写，其软件框图如图8所示。

图8 软件主框图

S7-200PLC给出了一条PID指令，这样省去了复杂的PID算法编程过程，大大方便了用户的使用。使用PID指令有以下要点和经验：

（1）比例系数和积分时间常数的确定。应根据经验值和反复调试确定。
（2）调节量、给定量、输出量等参数的标准归一化转换。
（3）按正确顺序填写PID回路参数表（LOOP TABLE），分配好各参数地址。

5、结束语

单元机组燃烧过程控制系统在某火电厂发电机组锅炉协调控制系统中投入使用。实际运行情况表明：由于引入负荷模糊前馈，使得锅炉燃烧控制系统作为协调控制的子系统，跟随机组负荷变化的能力显著提高，风煤比能够在静态和动态过程中保持一致；送、引风控制系统在逻辑控制系统的配合下运行的平稳性和安全性提高，炉膛负压波动减小，满足了运行的要求；在机组负荷不变时，锅炉燃烧稳定，各被调参数动态偏差显著减少，实现了锅炉的优化燃烧；采用非线性PID调节方式，解决了引风挡板的晃动问题。

采用西门子的PLC控制，不仅简化了系统，提高了设备的可靠性和稳定性，同时也大幅地提高了燃烧能的热效率。通过操作面板修改系统参数可以满足不同的工况要求，机组的各种信息，如工作状态、故障情况等可以声光报警及文字形式表示出来，主要控制参数(温度值)的实时变化情况以趋势图的形式记录显示， 方便了设备的操作和维护，该系统通用性好、扩展性强，直观易操作。