炉膛压力控制系统组态设计.doc

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摘要

炉膛压力是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参

数之一。

炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛负压随即发生相应变化。

因此，监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。

本设计就是从锅炉引风机方面进行炉膛负压的研究。

目前国内火力发电厂锅炉风机大部分采用拖动电动机，其中95％左右为交流异步

电动机直接拖动，恒速运行。

随着电力经济的发展等，使电厂中的锅炉风机在运行中出现了裕量较大的问题，另外根据电网调峰的需要，机组长时间处于低负荷运行状态，使锅炉的送、吸风机长期处于低参数下运行，对厂用电率造成一定影响。

目前国内直属发电厂锅炉风机配备的电动机以1MW左右居多，大部分都是采用恒速运行，造成很大的浪费。

根据节能工作的要求，其中有个别发电厂已考虑或试用风机调速运行，解决目前风机运行中出现裕量过大的问题。

风机调速有几种方案，其中，应用最多的是变频器技术，或加装液力偶合器装置。

本设计对防城港#2机组进行分析、研究，了解其炉膛压力和送、引风机之间的关

系并对其控制系统进行分析。

关键词炉膛压力,变频调速,液力耦合器调速

Abstract

Parametersstability,controlandsurveillanceisinoperationtooneoftheimportantparameters。

Thesituationchangedoncetheheatercombustion,chamberpressurecorrespondingchangesoccurimmediately.Whentheboilercombustionsystemfailureorunusual,thefirstnegative,willbereflectedinthechamber,thenisthefirelocation,suchaschangesinflamesandsecondlyisthesteamparameterschange.Therefore,surveillanceandcontrolofcombustionchamberpressuretoensurethatthestatusoftheheaterstability,thesituationanalysisoftheheatercombustion,flue-operationstatus,analysisofcertaincausesofaccidentsareextremelyimportant.Fromtheboilerair-compressorsdesignedforchamberpressureresearch.

Mostofthecurrentdomesticpowerboilersair-compressorsusedMercedeselectricmotors,whichexchangesasynchronousmotorforabout95%ofdirectfees,Hengsuoperation.Withthepowerofeconomicdevelopment,singleunitsincreasedcapacityandthedevelopmentofscienceandtechnology,enterprisemanagementimprovements,thepromotionoftechnologicaltransformationequipment,theplant'sboilersair-compressorsinoperationemergedYulargervolume,andaccordingtotheneedsofpowerplants,generatingprolongedlowloadoperation,boilerssend,smokinginalowlong-termparametersoftheoperationofair-compressors,electricityrateshaveanimpactontheplant..Currentdomesticair-compressorswiththeimmediatepowerplantboilerstoelectricmotorsarearound1MW,mostlyusedHengsuoperation,causinggreatwaste.Accordingtotheenergyconservationrequirements,includingindividualpowerplantshaveconsideredortestedair-compressorsgovernoroperation,asolutiontothecurrentair-compressorsoperationYuremainedproblems.Air-compressorsgovernorseveralprogrammes,includingmostofthetransducertechnologyapplications,coupledwiththeinstallationofhydraulicdevices.

Thedesignoftheabovetwoprogrammescomparativestudy,anumberofplant-transformationcanprovidesomerecommendations.

Keywordsfurnacepressure,frequencyconversionmechanics,hydrauliccouplingdevicegovernor

目录

摘要............................................................................................................................................I

Abstract.....................................................................................................................................II

目录......................................................................................................III

1引言.....................................................................................................1

1.1炉膛压力控制的背景.....................................................................................................1

1.2炉膛压力控制的目的和意义.........................................................................................1

2炉膛压力控制系统及燃烧控制系统介绍................................................2

2.1火电厂发电工艺.............................................................................................................2

2.2锅炉燃烧情况以及对于炉膛压力的影响.....................................................................4

2.3锅炉燃烧系统的风机介绍.............................................................................................4

3防城港DCS炉膛压力控制系统..............................................................6

3.1DCS系统的概念..............................................................................................................6

3.1.1用DCS实现大型火电机组自动化的主要优点......................................................6

3.2SYMPHONY分散控制系统.................................................................................................7

3.2.1HCU结构.................................................................................................................7

3.2.2HCU的通信模件对.................................................................................................8

3.2.3SYMPHONY系统网络结构...................................................................................8

3.2.4SYMPHONY系统主要软硬件及其功能介绍.......................................................9

4防城港电厂#2机组炉膛压力控制系统设计..........................................11

4.1炉膛压力控制系统......................................................................................................11

4.1.1炉膛压力控制系统设计特点...............................................................................11

4.1.2引风量调节...........................................................................................................12

4.2防城港电厂#2机组组态图设计主要功能码介绍.....................................................12

5防城港电厂#2机组炉膛压力控制系统分析过程..................................14

5.1炉膛风控制系统分析.................................................................................................14

5.1.1风控系统在火电厂中的应用..............................................................................14

5.1.2引风机控制回路分析...........................................................................................15

5.2防城港电厂#2机组炉膛压力控制系统的组态图分析过程....................................16

5.2.1PID自动控制的实现............................................................................................16

5.2.2M/A手自动切换实现...........................................................................................16

5.2.3炉膛压力的报警实现...........................................................................................17

5.2.4送风机手动/自动切换.........................................................................................18

5.2.5MFT动作时的超持控制.......................................................................................19

5.2.6增闭锁和减闭锁...................................................................................................20

5.2.7其它异常工况的控制方式...................................................................................20

5.2.8低炉膛压力保护...................................................................................................20

5.3引风机常见问题及处理方法......................................................................................21

5.3.1引风机的常见事故...............................................................................................21

5.3.2引风机常见故障处理...........................................................................................21

结论.....................................................................................................22

致谢.....................................................................................................23

参考文献..............................................................................................24

附录.......................................................................................................................................25

A1.1.....................................................................................................26

A1.2.....................................................................................................27

A1.3.....................................................................................................28

A1.4.....................................................................................................29

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1引言

1.1本次设计的背景

炉膛压力控制系统的设计过程主要通过控制引风机动叶、挡板开度、引风机的转速来实现炉膛负压的控制过程。

引风控制系统的任务是保持炉膛负压在一定的范围内。

锅炉运行时，如果机组要求的负荷指令改变，则进入炉膛的燃烧量和送风量将跟着改变，燃料在炉膛中燃烧后产生的烟气量也随之改变，这时，为了维持炉膛内的正常压力，必须对引风量进行相应的调节。

对于负压燃烧锅炉，如果炉膛压力接近大气压力，则炉烟往外冒，影响设备与工作人员的安全；反之，如果炉膛压力太低，又会使大量的冷空气流进炉膛，降低了炉膛里的温度，增大了引风机的负荷，和烟气带走的热量损失，一般的炉膛压力维持在比大气压力低20-50帕左右。

1.2本次设计目的和意义

随着电力经济的发展、单台机组容量的增大，以及科学技术的发展、企业管理水平的提高、设备技术改造的推广等，使电厂中的锅炉风机在运行中出现了裕量较大的问题，另外根据电网调峰的需要，机组长时间处于低负荷运行状态，使锅炉的送、吸风机长期处于低参数下运行，对厂用电率造成一定影响。

本次设计是对防城港#2机组进分析，对其炉膛压力控制和燃烧控制系统进行研究，还对炉膛爆炸的预防进行一些研究。

2炉膛压力控制系统及燃烧控制系统介绍

2.1火电厂发电工艺

图2.1火电厂发电工艺图

发电厂是把各种动力能源的能量转变成电能的工厂。

根据所利用的能源形式可分为火力发电厂、水利发电厂、原子能发电厂、地热发电厂、风力发电厂等。

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂。

按其功用可分为两类，即凝汽式电厂和热电厂。

前者仅向用户供应电能，而热电厂除供给用户电量外，还向热用户供应蒸汽和热水，即所谓的“热电联合生产”。

火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。

上图是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。

燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。

大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。

因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。

磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。

煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。

洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。

助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。

这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。

从空气预热器排出的热空气分为两股：

一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。

燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。

在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。

在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。

在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。

水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤爱燃烧过程中放出的热量。

部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。

饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。

过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。

具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。

高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。

汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。

当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。

在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机，叫励磁机。

励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。

当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。

这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。

电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。

释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。

乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。

凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。

在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。

高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。

以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。

在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。

炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。

与三大主机相辅工作