第2期2019年3月
锅炉制造
BOILER MANUFACTURING
No.2
Mar.2019燃油燃气锅炉燃烧控制系统原理
马孝纯
(高效清洁燃煤电站国家重点实验室(哈尔滨锅炉厂有限责任公司)，黑龙江哈尔滨150046)
摘要:本文详细描述了燃油燃气双燃料燃烧控制系统的设计，包括燃烧器的设计特点，燃烧控制回路的设计，风/燃料比率计算，以及双燃料混烧及切换的实现方式等。
关键词:燃油燃气锅炉;燃烧器;控制系统;燃料切换
中图分类号:TK223文献标识码：A文章编号:CN23-1249(2019)02-0023-03
Control System for Gas-Oil Burning Boiler
Ma Xiaochun
(The State Key Laboratory of Efficient and Clean Coal-fired Utility Boilers(Harbin
Boiler Company Limited),Harbin150046,China)
Abstract:This article describes the design of firing control system for gas・oil burning boiler.Including main character of burner,automatic control loop design,air-fuel ratio,gas-oil mix firing and switch firing.
Key words：Oil-Gas Firing Boiler；Burner；Control System；Fuel Switch
0引言
随着世界热能设备的快速发展，燃煤锅炉已经发展到相当高度。随之而来的环境问题逐渐引起了广泛的关注。受燃料影响，传统燃煤锅炉若要实现清洁排放，需投入大量的资金建设环保设备.成本居高不下。而燃油燃气锅炉由于其燃用柴油和天然气等优质燃料,其污染物排放指数具备先天优势，环境友好度高；同时其燃料适应性光，越来越受到行业的关注。
相对于过去传统的单独燃油或燃气锅炉，燃油燃气锅炉可同时燃用燃油和燃气。这向技术人员提出了双重挑战。从燃烧器设计的角度看，根据燃料的不同，燃烧器的设计是有所区别的，尤其是气体燃料和液体燃料,其差异更大。如何保证两种燃料都能够完全燃烧,产生稳定的火焰是燃烧工程师面临的挑战。对于控制工程师来说，双燃料锅炉对运行的要求更高，要求自动控制系统更为精确。如果炉内的油、气混合不均，或者局部含氧量高,锅炉容易产生爆燃。因此，燃油燃气锅炉需采用髙度自动化的燃烧控制系统，避免由于运行人员的疏失导致的操作风险。
燃烧控制系统的核心目标是使炉膛内燃料燃烧的能量适应锅炉负荷的需要，求得最优空燃比,同时保证锅炉的各项指标在运行包线之内。对于双燃料燃烧器，要求锅炉所有运行的燃烧器在同一时间内烧气、烧油和油气混烧111。本文对燃油燃气燃烧控制系统的运行进行了深入的研究，探讨了由单一燃料到双燃料、双燃料状态切除燃料的方法。并根据实际情况进行具体分析对超前/滞后和交叉限制的控制方式提出了改进方案。
1双燃料燃烧器设计特点
双燃料燃烧是指锅炉所有运行中的燃烧器能够在同一时间内烧油、烧气或者是油气混烧，要求能够实现在各种工况下安全、稳定、可靠的燃烧,
收稿日期:2018-10-25
作者简介：马孝纯（1986-）男，黑龙江哈尔滨人，工程师，多年从事电站锅炉自动化系统设计。
•24•锅炉制造总第274期
能够完全实现所有燃料的烧烬、平稳切换以及达到稳定负荷等各方面的要求。双燃料燃烧器采用旋流燃烧型式，高能点火器和点火小气枪组装在同一个导管内，点火方式为三级点火，即高能点火装置点燃点火小气枪的天然气，形成一个稳定的点火源，然后点火源点燃主气枪或者主油枪。
双燃料燃烧器首先将混合燃料油烧掉，不足的部分再由天然气补充。一旦天然气中断时再采用备用储罐的混合燃料油作为补充燃料"］。
2双燃烧控制系统
燃烧控制系统的核心是调整燃料量与风量,保证在任何情况下，锅炉处在适度的空气过剩的状态，确保燃料燃尽的同时,也防止热力型污染物的产生。燃烧控制系统包括锅炉负荷、燃烧风量、锅炉燃油流量和锅炉燃气量等四个子系统。锅炉负荷和燃料量指令使用基本超前/滞后和交叉限制策略相互连锁，确保负荷在燃用任何燃料时能够达标。
2.1超前/滞后和交叉限制
燃烧控制系统设置了一个超前/滞后结构,在锅炉负荷指令增加时,风量将在燃料量之前增加,而在负荷指令降低时，风量在燃料量之后降低。该操作保证了在任何工况下，锅炉处在空气过剩的燃烧状态下。同时设置了风和燃料之间的交叉限制，以便在负荷增加时，风量不能大于1.3倍的燃料燃烧所需风量,在负荷指令减少时，燃料不能低于0.7倍的风量。这可使风/燃比保持适度的控制,对于降低锅炉污染物排放以及保证燃料燃尽有重要作用。
锅炉蒸汽丘力风量
图1交叉限制逻辑
2.2锅炉负荷指令 2.3锅炉燃烧风控制
运行人员在操作员站上设置锅炉负荷，锅炉负荷自动控制子系统根据负荷设定值进行自动调节，确定达到负荷所需的燃料量。由于锅炉采用了双燃料，因此此处的燃料量采用标准煤为计量单位,或者采用热值为参考依据。若此时锅炉处在单一燃料燃烧工况，为了在投入第二种燃料时不至于使燃烧器过燃，应适当减少投运燃料的燃烧率，锅炉负荷指令被限制在80%BMCR,待双燃料投运后解除限制。
燃烧器点火阶段，需运行人员手动控制燃烧风挡板，燃烧风控制子系统处于跟踪方式，控制器输岀跟踪风门挡板开度。控制系统输出强制使燃烧风挡板置于第一支燃烧器点火的位置。第二支燃烧器点火时燃烧风挡板置于第二支燃烧器点火的位置，至少有四支燃烧器投运，燃烧风控制子系统才允许切换至自动方式。自动方式下,燃烧风量是根据风量、燃料量交叉限制逻辑中风燃比计算出来的
。
