ABB公司鍋爐二次風控制系統改造
概述
二次風提供煤粉及燃油所需的助燃空氣,優化燃燒室內熱力場的風粉配比,提高鍋爐穩定燃燒能力和入爐燃料的燃盡程度,減少物理和化學熱損失,如圖1所示,根據鍋爐負荷情況,對二次風擋板進行控制,改善鍋爐燃燒特性,適應負荷的變化,避免鍋爐滅火現象的發生。

圖1 二次風檢測畫面
根據各部分風所起的作用不同,二次風又分為輔助風、燃料風和過燃風,分別采用不同的方式進行控制,如表1,AA、BB1、BB2、CC為4層輔助風,A1、A2、B1、B2、C1、C2為6層燃料風,A、AB、BC為3層油輔助風,OFA1、OFA2為2層過燃風。
1 控制原理
二次風從送風機出口進入空預器加熱,然后通過風箱控制擋板,從二次風箱進入爐膛,各層風室均設有控制擋板,每個風室擋板配有一個氣動執行機構,用以控制擋板開度,風室擋板開度采用層控制,即在同一標高上的執行機構同步動作,風室擋板的作用是合理地分配燃燒器各層噴口之間的配風,維持穩定經濟燃燒。

由圖1和表1可知,燃料風與輔助風口相間布置,間隔排列,在每個一次風粉氣流口上設有燃料風,有利于一次風煤粉氣流與燃料風的較早混合,使煤粉氣流著火后有足夠的空氣;高層的輔助風BB1、CC供應上層煤粉燃燒所需空氣,補充爐膛內未燃盡的煤粉繼續燃燒所需空氣,底層的輔助風AA、BB2托起分離出來的煤粉繼續燃燒,減少未完全燃燒熱損失。
油輔助風在油槍出口以后很快與油霧混合,強化整個燃燒過程;最上層布置有2層過燃風噴口,以實現分級燃燒,過燃風噴口與最上部燃燒器配合,對降低NOX效果非常明顯。
2 輔助風控制
輔助風是二次風的主體部分,其作用是維持爐膛壓力和二次風風箱壓力之間的差壓在設定值上,風箱/爐膛之間的壓差設定值是鍋爐負荷的函數,用反映負荷大小和變化趨勢的一級壓力來表示,鍋爐輔助風控制系統如圖2所示。
輔助風控制系統為一單沖量多輸出控制系統,如圖2所示,風箱與爐膛之間的差壓信號有2個,包括PT1503A和PT1503B,通過SIGSEL選擇塊,取其平均值至AUX_PID控制器,當輔助風擋板主控操作站AUX_AOUT在自動方式時,控制系統根據風箱/爐膛壓差設定值和風箱/爐膛壓差實際測量值的偏差進行比例積分控制,輸出控制指令,并行控制前后墻煤粉燃燒器的多層輔助風擋板和油燃燒器的多層輔助風擋板,以維持爐膛和二次風風箱之間的差壓在設定值上。
根據運行時,各磨煤機所帶的負荷可能不同,而需要不同的配風,因此,每層輔助風擋板都設有操作員站,運行人員可以在站上手動改變偏置的大小。
輔助風控制邏輯如圖3所示,當出現下列情況之一時,輔助風擋板主控操作站強制切到手動方式:
(1)控制偏差大;
(2)風箱與爐膛差壓信號壞;
(3)一級壓力信號壞;
(4)爐膛吹掃;
(5)所有輔助風檔板均為手動狀態;
(6)FSSS來超弛全開輔助風擋板信號。

圖2輔助風擋板控制
當出現下列情況之一時,輔助風擋板全開:
(1)風箱與爐膛差壓高;
(2)FSSS來超弛全開輔助風擋板信號
當FSSS來AA、BB1、BB2、CC層全關輔助風擋板信號,相應層輔助風擋板全關;當FSSS來爐膛吹掃信號時,相應層輔助風擋板保持40%開度。
燃油輔助風擋板控制系統如圖4所示,由函數f(x)給出燃油壓力與燃油風擋板開度對應關系,如果A層油槍投用,函數發生器給出的燃油輔助風擋板開度控制指令通過切換器SWCH_A,軟手操控制器等,作用于A層4角的執行機構,控制燃油輔助風擋板開度;如果A層油槍未投用,通過切換器SWCH_A,選擇風箱差壓控制指令,作用于A層4角的執行機構,控制燃油輔助風擋板開度,即當油槍處于程控點火位置時,對應的輔助風擋板應處于“油槍點火”位置,并對油槍投運的臺數進行修正。
油輔助風控制邏輯如圖5所示,如果燃油壓力信號壞,FSSS投運的油槍相應油輔助風擋板操作站強制切到手動方式,
當FSSS來某層點火指令時,通過切換指令BI08、BI09、BI10和M03給定器,將對應油層輔助風擋板強制在點火位,開度35%;當FSSS來關某層燃油輔助風擋板時,通過切換指令BI05、BI06、BI07和M04給定器,將對應油層輔助風擋板強制關閉;當FSSS來爐膛吹掃信號時,通過切換指令BI11和M02給定器,相應層燃油輔助風擋板保持40%開度;當FSSS來超弛全開輔助風擋板信號或者風箱與爐膛差壓高時,通過切換指令BI12和M01給定器,超弛全開輔助風擋板。



3 燃料風控制
圖6 燃料風擋板控制
在一次風噴口的四周布置有燃料風噴口,該風又稱周界風,燃料風比輔助風能更早地參與鍋爐燃料燃燒,其作用是供給一次風粉氣流以適當的空氣,補充由于煤粉高度集中在燃燒初期可能出現的氧量不足,以利于煤粉氣流著火和燃燒的擴展,防止一次風偏斜和煤粉離析,避免氣流沖刷爐墻形成大量還原性氣體而結焦,高速的周界風還可以增強卷吸高溫煙氣的能力,有利于煤粉氣流著火,對一次風噴口還起到冷卻和保護作用。
燃料風使用不當,如風速太低或風量太大,將使一次風射流和高溫煙氣隔絕,對爐內燃燒不利,燃料風通常應該與給煤機轉速(代表給粉量大小)成正比。
燃料風擋板控制系統如圖6所示,在自動方式時,每層燃料風擋板開度是相應層給煤機轉速的函數,該函數f(x)的輸出至軟手操站M/A,在自動方式時,運行人員通過M/A站適當調整本層控制指令偏置,在手動方式時,直接控制本層4角燃料風擋板開度。
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