燃烧控制系统（炉膛压力控制系统）
一、炉膛压力控制系统的任务及特点
锅炉炉膛压力控制系统的主要任务是维持炉膛压力在一定范围内变化，保证锅炉设备的安全运行。实践表明，一旦锅炉燃烧系统发生故障时，最先反应的就是炉膛压力的变化。特别对于大容量、高参数的锅炉更要求炉膛压力控制系统响应快，并能保持炉内压力不致波动太厉害。因此，大机组炉膛压力控制的设计与以往常规的“前馈-反馈”控制方案相比，还增加了防止炉膛负压过低、防止锅炉发生内爆及防止引风机发生喘振等许多超驰保护措施。
二、正常工况下的炉膛压力控制方式
对于采用平衡通风方式的锅炉，炉膛压力控制通常是采取调节两台引风机的导叶角度来控制炉膛压力略低于外界大气压力。为了使炉膛压力尽快稳定，控制系统采用了带送风前馈的单回路控制系统，机组正常运行时，锅炉炉膛压力按传统的“前馈-反馈”方案进行控制。
图1 正常工况下的炉膛压力控制方式
1、炉膛压力测量信号的处理
为了提高炉膛压力控制系统的可靠性，炉膛压力测量采用三冗余信号取中值，为减少炉膛压力信号的脉动造成对执行机构频繁操作带来的不利影响，取中值后的炉膛压力先经过超前/滞后块LEAD/LAG滤掉信号中的高频脉动干扰，然后与炉膛压力设定值求偏差，该偏差信号再经过一函数功能块作非线性处理后才成为炉膛负压调节器的输入测量值。
2、引风机公共控制指令形成回路
正常情况下，当炉膛压力控制投自动方式，前馈信号F.F(FEED FORWARD)有两路。一路来自送风控制系统的输出，其作用是使送风控制系统动作的同时，引风控制系统能相应地动作，使引风量随送风量成比例地变化，以减小炉膛压力在变负荷时的动态偏差。从送风机动叶控制回路(图1)中可以看出，此前馈信号取自两台送风机动叶开度指令的平均值(FDF AVG OUT)。另一路前馈信号由炉膛压力的偏差产生，直接将炉膛压力偏差经一函数功能块接到加法块回的一个输入端。
炉膛压力测量值为系统的反馈信号，炉膛压力调节器根据炉膛压力测量值和炉膛压力设定值的偏差输出调节作用，在加法块中与两路前馈信号综合，加法块的输出为两台引风机导叶的公共控制指令。公共指令再与操作人员设定的偏置(IDF BIAS)进行综合，最后将分别输出引风机A和引风机B的导叶控制指令。
炉膛压力控制中，前馈信号对炉膛压力的调节起粗调作用，炉膛负压调节器起校正作用。
当引风机A和引风机B切到手动方式时，炉膛压力调节器的输出将自动跟踪两台引风机手动指令之和的平均值。由于偏置(IDFBIAS)的反演算，保证了炉膛压力控制由手动切回到自动能实现无扰动切换。
三、非正常工况下炉膛压力控制方式
超临界机组的炉膛压力控制除了采用传统的“前馈-反馈”控制方案外，最突出的特点是对炉膛压力控制设计了一些超驰保护回路，使机组运行时更加安全。
1、MFT动作时的超驰控制
当锅炉接受到MFT动作信号后，通常不到几秒钟就可以导致炉膛灭火。炉膛一旦灭火，炉内温度将急剧下降。从理想气体状态方程式pV=RT可知，当炉膛内烟气容积V不变时，炉膛压力p将随炉内温度T的下降而降低，炉内将出现较大的负压。加之炉内燃烧是急剧的化学变化过程，在燃烧后的烟气中除包括一、二次风外，还包括燃烧时产生的CO和水蒸气。当锅炉灭火时，CO和水蒸气将大大减少，从而使烟气的质量流量大大减少。如果此时引风机导叶仍保持原来的开度，势必造成很大的炉膛负压，如不采取措施锅炉将有产生内爆的危险。为了防止此类事故的发生，炉膛压力控制系统设计有防止锅炉内爆的超驰保护回路。
当MFT动作时，控制系统首先强制关小引风机导叶一个角度，以减少引风机的出力，避免使炉膛压力下降过快。
目前采用分散控制系统的大型机组，在超驰保护回路的设计上略有差别，大致可分为两类：在任何负荷情况下，MFT动作后，引风机导叶角度固定关小10%左右；在MFT动作后，引风机导叶角度关小的数值随负荷而变化。
第一种方案认为锅炉在满负荷或接近满负荷运行时，煤燃烧产生的CO2和水蒸气使引风机增加的出力不会大于10%。因此在MFT动作时，先关闭引风机导叶约10%的角度(开度满量程为100%),然后逐步释放，最终保证引风机出力与空气流量相平衡。这种估算比较粗略，当MFT动作时，恢复炉膛压力到正常值的时间响应比较长。
超临界机组的炉膛压力防内爆超驰保护采用了第二种方案，其控制原理如图2所示。
图2 炉膛防内爆超驰保护回路
锅炉输入指令信号(BID)通过函数功能块形成图2中的变化曲线，该曲线表示随着锅炉输入指令的增大，函数功能块的输出减小。
当机组正常运行时，MFT=0,函数功能块输出的信号是不能继续向下游传递的，因此该超驰保护回路不起作用。
当锅炉发生主燃料跳闸时，MFT=1,一个与锅炉输入指令相对应的负方向变化信号被送到A与B引风机M/A控制站下游的加法块ES|输入。因此无论A与B引风机M/A控制站是处于自动方式还是手动方式，该信号将快关两台引风机的导叶一个角度，防止了MFT动作后有发生炉膛压力过低的危险产生，由于该信号控制的优先级较自动信号和手动信号高，故称为超驰控制信号。
超驰关引风机导叶一个角度的信号只能维持短暂的时间然后逐渐恢复，该时间由图2中的“延时开”功能块[TD]ON来设定。超过功能块ON设置的时间后，关引风机导叶一个角度的超驰信号又恢复到零，使引风机导叶重新释放，并恢复到正常炉膛压力控制方式下运行，或MFT动作迫使锅炉停炉，实现锅炉自然通风方式。
超驰保护中还设计了引风机运行台数修正回路，由常数1.0和2.0通过切换器T、乘法块[输出。当两台引风机都在运行时，乘法块×的修正因子选择1.0;而一台引风机运行时，则选择2.0。
2、引风机导叶定向闭锁保护
当引风调节投自动后，如果发现炉膛压力太低或两台引风机导叶均在最大位置，或两台引风机接近嘴振区时，引风机控制指令被禁止进一步增加(闭锁增),直至“炉膛压力低”逻辑条件消失。如果炉膛压力太高，则引风机控制指令禁止进一步降低(闭锁减)。
当喘振闭锁功能检测到引风机快要发生喘振时，方向闭锁功能还防止引风机导叶指令的增加(闭锁增),以避免引风机出现喘振。
无论引风机M/A控制站在手动还是在自动方式，当炉膛压力偏差过大时，引风机导叶定向闭锁保护回路都起作用。
MFT超驰保护、炉膛负压低保护、定向闭锁保护等均设计在引风机M/A控制站的下游，从而可以避免运行人员无意发出误操作而使炉膛压力继续恶化，保证了锅炉的运行安全。