ABB公司锅炉二次风控制系统改造

• 关键词：ABB,智能定位器,锅炉
• 作者：侯典来1 时维龙2 陈言军3
• 摘要：论述330MW机组锅炉二次风控制系统的构成原理，二次风包括辅助风、燃料风和过燃风，针对运行过程中出现的问题，进行系统改造，包括执行机构机械式定位器改智能型，相应气控柜及其系统改进。

概述
      二次风提供煤粉及燃油所需的助燃空气，优化燃烧室内热力场的风粉配比，提高锅炉稳定燃烧能力和入炉燃料的燃尽程度，减少物理和化学热损失，如图1所示，根据锅炉负荷情况，对二次风挡板进行控制，改善锅炉燃烧特性，适应负荷的变化，避免锅炉灭火现象的发生。

                                                             图1 二次风检测画面
        根据各部分风所起的作用不同，二次风又分为辅助风、燃料风和过燃风，分别采用不同的方式进行控制，如表1，AA、BB1、BB2、CC为4层辅助风，A1、A2、B1、B2、C1、C2为6层燃料风，A、AB、BC为3层油辅助风，OFA1、OFA2为2层过燃风。    
1 控制原理
       二次风从送风机出口进入空预器加热，然后通过风箱控制挡板，从二次风箱进入炉膛，各层风室均设有控制挡板，每个风室挡板配有一个气动执行机构，用以控制挡板开度，风室挡板开度采用层控制，即在同一标高上的执行机构同步动作，风室挡板的作用是合理地分配燃烧器各层喷口之间的配风，维持稳定经济燃烧。  

      由图1和表1可知，燃料风与辅助风口相间布置，间隔排列，在每个一次风粉气流口上设有燃料风，有利于一次风煤粉气流与燃料风的较早混合，使煤粉气流着火后有足够的空气；高层的辅助风BB1、CC供应上层煤粉燃烧所需空气，补充炉膛内未燃尽的煤粉继续燃烧所需空气，底层的辅助风AA、BB2托起分离出来的煤粉继续燃烧，减少未完全燃烧热损失。
      油辅助风在油枪出口以后很快与油雾混合，强化整个燃烧过程；最上层布置有2层过燃风喷口，以实现分级燃烧，过燃风喷口与最上部燃烧器配合，对降低NOX效果非常明显。
2 辅助风控制
       辅助风是二次风的主体部分，其作用是维持炉膛压力和二次风风箱压力之间的差压在设定值上，风箱/炉膛之间的压差设定值是锅炉负荷的函数，用反映负荷大小和变化趋势的一级压力来表示，锅炉辅助风控制系统如图2所示。
       辅助风控制系统为一单冲量多输出控制系统，如图2所示，风箱与炉膛之间的差压信号有2个，包括PT1503A和PT1503B，通过SIGSEL选择块，取其平均值至AUX_PID控制器，当辅助风挡板主控操作站AUX_AOUT在自动方式时，控制系统根据风箱/炉膛压差设定值和风箱/炉膛压差实际测量值的偏差进行比例积分控制，输出控制指令，并行控制前后墙煤粉燃烧器的多层辅助风挡板和油燃烧器的多层辅助风挡板，以维持炉膛和二次风风箱之间的差压在设定值上。
        根据运行时，各磨煤机所带的负荷可能不同，而需要不同的配风，因此，每层辅助风挡板都设有操作员站，运行人员可以在站上手动改变偏置的大小。
       辅助风控制逻辑如图3所示，当出现下列情况之一时，辅助风挡板主控操作站强制切到手动方式：
   （1）控制偏差大；
   （2）风箱与炉膛差压信号坏；
   （3）一级压力信号坏；
   （4）炉膛吹扫；
   （5）所有辅助风档板均为手动状态；
   （6）FSSS来超弛全开辅助风挡板信号。

 
                                                                                                   图2辅助风挡板控制
     当出现下列情况之一时，辅助风挡板全开：
（1）风箱与炉膛差压高；
（2）FSSS来超弛全开辅助风挡板信号
      当FSSS来AA、BB1、BB2、CC层全关辅助风挡板信号，相应层辅助风挡板全关；当FSSS来炉膛吹扫信号时，相应层辅助风挡板保持40%开度。
       燃油辅助风挡板控制系统如图4所示，由函数f(x)给出燃油压力与燃油风挡板开度对应关系，如果A层油枪投用，函数发生器给出的燃油辅助风挡板开度控制指令通过切换器SWCH_A，软手操控制器等，作用于A层4角的执行机构，控制燃油辅助风挡板开度；如果A层油枪未投用，通过切换器SWCH_A，选择风箱差压控制指令，作用于A层4角的执行机构，控制燃油辅助风挡板开度，即当油枪处于程控点火位置时，对应的辅助风挡板应处于“油枪点火”位置，并对油枪投运的台数进行修正。
       油辅助风控制逻辑如图5所示，如果燃油压力信号坏，FSSS投运的油枪相应油辅助风挡板操作站强制切到手动方式，
       当FSSS来某层点火指令时，通过切换指令BI08、BI09、BI10和M03给定器，将对应油层辅助风挡板强制在点火位，开度35%；当FSSS来关某层燃油辅助风挡板时，通过切换指令BI05、BI06、BI07和M04给定器，将对应油层辅助风挡板强制关闭；当FSSS来炉膛吹扫信号时，通过切换指令BI11和M02给定器，相应层燃油辅助风挡板保持40%开度；当FSSS来超弛全开辅助风挡板信号或者风箱与炉膛差压高时，通过切换指令BI12和M01给定器，超弛全开辅助风挡板。

3 燃料风控制

                                                                                                    图6 燃料风挡板控制
        在一次风喷口的四周布置有燃料风喷口，该风又称周界风，燃料风比辅助风能更早地参与锅炉燃料燃烧，其作用是供给一次风粉气流以适当的空气，补充由于煤粉高度集中在燃烧初期可能出现的氧量不足，以利于煤粉气流着火和燃烧的扩展，防止一次风偏斜和煤粉离析，避免气流冲刷炉墙形成大量还原性气体而结焦，高速的周界风还可以增强卷吸高温烟气的能力，有利于煤粉气流着火，对一次风喷口还起到冷却和保护作用。
        燃料风使用不当，如风速太低或风量太大，将使一次风射流和高温烟气隔绝，对炉内燃烧不利，燃料风通常应该与给煤机转速（代表给粉量大小）成正比。
        燃料风挡板控制系统如图6所示，在自动方式时，每层燃料风挡板开度是相应层给煤机转速的函数，该函数f(x)的输出至软手操站M/A，在自动方式时，运行人员通过M/A站适当调整本层控制指令偏置，在手动方式时，直接控制本层4角燃料风挡板开度。
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