一、锅炉燃烧调整的现状与燃烧工况监测
1、锅炉安全经济运行对燃烧调整的要求
大型锅炉的优化燃烧，煤量和燃烧空气的合理分配是基本条件之一。当锅炉容量较大或燃烧器数目很多时，只有每个燃烧器都按一定的风煤比向炉内送人煤粉和空气，才能使炉内的燃烧效果*。如果各燃烧器以差异悬殊的比例送人煤粉和空气，即使炉膛过剩空气系数仍维持在规定的范围内，就单个燃烧器来说，空气量和煤粉量的不均匀分配，将使有的燃烧器严重缺风，有的严重缺煤，从而带来一系列不良后果。
如果其中某只煤粉管粉量过多，管道阻力增大，风量减少，则会发生煤粉沉积，危及安全运行。此外煤粉偏多的燃烧器附近形成不足的还原性气氛区，使灰的熔化温度降低，从而引起局部结渣。
所以运行中要经常注意给煤、供风的情况，并及时进行调节，维持每只燃烧器一定的风煤比例。要保持锅炉燃烧系统风煤比，就需要提高监测技术，在线监测一次风管及喷燃器出口风速和煤粉浓度，直观地反映出一次风管的风粉情况。
2、燃烧调整中存在的问题
燃烧锅炉的一次风速和管内煤粉浓度及二次风的大小对燃烧效果有很大的影响，尤其在燃用低质煤时其影响更为显著。国内许多电站锅炉在实际运行过程中，时常发生因四角配风不均，风煤比例失调，从而造成锅炉爆管，燃烧器烧损变形，一次风管堵粉和一次风管着火等事故。出现这些问题的原因之一是缺少一个直观可靠的监测一次风量和煤粉浓度的手段。目前，工程上常采用一次风管静压间接反映一次风管的风粉情况，司炉凭经验来调节给粉机转速控制给粉量，用一次风门挡板开度控制风量。但实际上，给粉机转速与给粉量在一定范围内并非线性关系，而且也不是转速相同给粉量也相同、转速越高给粉量越多。粉量多少与给粉机入口、出口处的阻力系数有关，而给粉机制造上的偏差、安装尺寸的不同使下粉管、出粉管、叶轮入口、出口处的阻力特性各不相同。据对670t／h锅炉给粉机出口的标定，在200-600转／分时大部分给粉机给粉量呈线性关系，当转速大于700转／分时，出现给粉不稳定并呈非线性关系，当大于900转／分时出力反而下降。
在风量调节方面，锅炉启动调试时要做空气动力场试验，冷态时四角风量是可以调整均匀的，但在热态情况下，情况会有较大变化，加之风量与煤粉浓度的相互影响，很难使锅炉四角配风及煤粉浓度均匀。
解决此问题的办法是要有一套科学的监测手段，能直观地反映出一次风管的风粉分布情况，使司炉可根据监测画面显示的风粉量有的放矢进行调节，并为实现按各燃烧器出口煤粉量或煤粉浓度反馈的锅炉均衡燃烧自动控制系统提供可靠的信号来源。
3、风煤在线监测系统
风煤在线监测装置用工业控制计算机实时风粉的监测功能，通过大屏幕显示器采用棒状图和数字量的方式直观地反映每只燃烧器出口的煤粉浓度和风速。风粉在线监测装置为锅炉运行人员监视燃烧器的风粉情况和及时调整燃烧工况提供了可靠手段，改变了以往只靠经验调整风门挡板和给粉机转速的习惯操作方式，提高了运行水平。均衡燃烧控制系统投自动时，此装置为控制系统提供了准确的反馈量。
4、变频调速均衡燃烧控制系统
目前，国内外大型电站锅炉燃烧控制系统的设计毫无例外地只能满足机组在适应外界负荷变化时总燃料量和风量的调节要求。如果燃烧控制系统不仅能保证常规的风煤调节，而且能实现各燃烧器煤粉浓度的自动调节，使其达到基本均衡，则必将大大改善锅炉的燃烧品质，减少事故的发生。
变频调速均衡燃烧控制系统适用于中间粉仓制粉系统、热风送粉机组。
所谓均衡燃烧是指通过适当的手段来保证：
（1）同层切圆燃烧的四角出口射流动量相等，煤粉浓度相等。
（2）同层助燃二次风四角出口射流动量相等。
（3）四层喷燃器出口煤粉浓度及助燃二次风量按照运行要求达到*比例分配。
该系统采用工业控制计算机实现风粉实时监测和控制。系统实现主蒸汽压力闭环控制，并且系统内回路采用每只燃烧器出口的煤粉浓度或煤粉量反馈，保证了控制系统投自动时，燃烧器出口煤粉浓度均衡，主蒸汽压力稳定。
采用变频调速的均衡燃烧控制系统的硬件组态，可根据用户的需要，采用模拟量控制，开关量控制或基于现场总线的分布式控制策略予以实现。系统组态灵活，可控性好，可靠性高。
二、风粉在线监测原理
1、煤粉浓度测量原理
煤粉浓度是根据热平衡原理计算得到的。它的测点布置如图2-1
图中：△p-—一次风动压测点t1一一次风温测点
t2一煤粉温度测点t3一混合温度测点
混合初始时风粉总热量：q1=cpltl+μcc1t2（kj/kg）
混合平衡时风粉总热量：q2=cp2t3+μcc2t3+qs（kj/kg）
由热平衡原理可得：q1＝q2
μ=[（cpltl一cp2t3）（kj/kg）]/（cc2t3一cc1t2）
式中：μ一煤粉浓度（kj／kg）
cpl、cp2一空气在温度t1、t3时的比热容（kj／kg．k）
cc1、cc2一煤粉在温度t2、t3时的比热容（kj/kg．k）
t1一次风温（k）
t2一煤粉温度（k）
t3一混合温度（k）
理论上说，只要测得t1、t2、t3、和确定散热损失qs就可求出煤粉浓度μ。根据理论分析和数据计算得出结论：只要混合过程中保温较好，散热损失qs与单位煤粉的吸热量之比小于1％，因而可忽略散热损失。
2、一次风速测量原理
将标定过的测速元件安装在混合前的一次风管道上，测量一次风动压，由于煤粉混合后使一次风速降低，所以必须对一次风速进行修正。
一次风速计算：ω=kl×k2×g（p1，t1）
式中：kl为靠背管流量系统数，k2为流速修正系数。
由于均衡燃烧控制系统采用煤粉量作为反馈信号，因此还应求得煤粉量。
由煤粉浓度定义，可求得煤粉质量流量mc
煤粉量计算：mc=ωsβμ（kg／s）
式中：s一一次风管截面积（m2）
三、均衡燃烧控制系统
3．1均衡燃烧控制系统的设计要求
均衡燃烧控制系统必须满足以下几个要求：
（1）可控性
控制系统控制效果的好坏不仅取决于所采用的控制策略，同时执行机构可控性如何也是非常重要的原因之一。在电厂实际运行中，给粉机一般采用电磁滑差离合器来调节转速。调节时，电动机恒速转动，负载与离合器的磁极相连，靠控制感应磁场强弱来控制负载转速的快慢。这种调节方式效率不高，电动机转速不等于负载转速，有较大速度损失，由于负载与磁极相连，因而机械特性较软。此外，现场实际运行过程中，滑差离合器部分经常出现堵粉现象，采用变频器调速就可较好地克服以上问题，并且大大提高给粉机的可控性。
（2）均衡性
采用在线测量煤粉浓度和一次风量以及采用煤粉量反馈可以很好的解决锅炉燃烧控制中存在的燃烧不稳等问题，实现均衡燃烧。
（3）先进性
应便于实现对变频器的控制，并便于并入dcs系统，实现集中管理，分散控制。
3．2控制系统原则性方案
根据主要技术要求和实际燃烧控制的现状，提出如图3—1所示的控制系统方案。
图中：
fm（x）=diag{frnl（x）…frnl6（x）}
cm（x）=diag{crnl（x）…crnl6（x）}
mc0=[mc10…mc160]
mc=[mc1（s）…mc16（s）]
mpa0=[mpa10…mpal60]
mpa=[mpal（s）…mpal6（s）]
p1、po一主气压力及其给定值；
图2—1均衡燃烧控制系统原则十生框图
fmi（x）一函数发生器，用于生产煤粉浓度的定值；
μb一煤粉量指令信号；
cmi（x）一各燃烧器的煤粉量；
mci、mci0一各燃烧器的煤粉量测量值及其给定值；
mpai、mpaio一一次风质量流量测量值及其给定值c
该系统与常规热负荷调节系统相比，具有以下特点：
（1）系统采用热平衡法在线测量各燃烧器的煤粉浓度，并作为计算机控制系统的一个模块，具有显示、报警等功能。
（2）采用变频调速取代原来的滑差调速控制给粉量，改善了给粉设备的可控性。
（3）直接采用各燃烧器的煤粉量作为反馈信号，构成16个相对独立的煤粉量控制回路，以保证各燃烧器的煤粉量按机组热负荷进行*分配。
（4）各燃烧器一次风独立控制，其指令信号由运算模块产生，考虑到一次风的调节特点，即不希望一次风挡板在运行过程中频繁动作，系统中采用了非线性（gap）环节，gap范围为a，当一次风量偏差信号|△mpa|≤a时，非线性环节无输出。不进行一次风量校正。因此，运行过程中一次风偏离其给定值不会大于a。这一偏差值也基本反映了煤粉浓度的精度。
（5）燃烧器投运方式的管理：目前，燃烧器的投运方式由运行人员决定，运行人员根据机组的负荷、给粉机、一次风挡板和燃烧器的完好程度投切燃烧器。当采用计算机控制后，这一功能可由计算机取而代之，因而在机组负荷改变或燃烧设备故障时，均可保证*的煤粉浓度和燃烧的均衡性。
四、风粉在线监测装置组成
风粉在线监测装置是监测燃烧器出口煤粉浓度和风速的智能装置，由耐磨测温元件、耐磨测速元件、差压变送器、测控i／o模板、工控机、显示器和打印机组成。
1、硬件部分
●工业控制计算机：486以上主机，14和20显示器各一台，打印机一台。
●数采系统：dp-net网卡、3个dp-net20点模拟量板。
●一次测量元件及变送器：16只耐磨靠背管，16只差压变送器，36只k型耐磨热电偶。
2、软件部分
（1）、操作系统：dos6．22；
（2）、应用软件：
1．基于dos的实时多任务模块（采用windos95时无）
2．实时数据采集模块
3．实时数据处理模块
4．风粉计算模块
5．实时趋势图及历史曲线
6．报表打印
7．数采系统调试软件
其中基于dos的实时多任务模块包括鼠标、键盘管理；窗口管理；全中文界面和模拟图显示。
五、均衡燃烧控制系统的flit成、功能
1、系统组成
该系统包含风粉在线监测装置的硬件。在风粉在线监测装置硬件的监测上增加一个dp-net20点模拟量板、一个dp-net20点开关量板和一块rs—485通信卡。
软件部分包含风粉在线监测装置的软件，另加入控制模块。
2、功能
（1）手动控制功能
根据锅炉、汽轮机工作特点，在控制系统发生故障或对控制设备进行检修、更换以及机组出现非正常运行工况时，运行人员必须能够操作控制台上的手动／自动站对一系列设备进行手动控制。主要手动控制功能有：
●按各燃烧器煤粉量显示值实现各给粉机变频调速手动控制。
●按各燃烧器煤粉量显示值实现每一层给粉机变频调速层操手动控制。
●按各燃烧器一次风量显示值实现各一次风手动控制。
●主蒸汽压力手动控制。
（2）自动控制功能
●以各燃烧器煤粉量测量值为反馈信号实现各给粉机闭环自动控制。
●以各燃烧器一次风量测量值为反馈信号实现各一次风闭环自动控制。
●主蒸汽压力闭环自动控制。
（3）手动／自动控制方式无扰切换功能。
●各给粉回路的手动／自动控制方式无扰切换。
●主蒸汽压力手动／自动控制方式无扰切换。
（4）风粉在线监测装置的所有功能