燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)與應用探索

竇如恒

摘 要：工業(yè)的不斷發(fā)展對能源的需求與日俱增，在工業(yè)化生產(chǎn)中，鋼鐵企業(yè)燃氣鍋爐得到了廣泛的發(fā)展。燃氣鍋爐以煤氣為主要原材料，我國煤氣資源相對豐富，成本較小且對環(huán)境造成的危害較小。研究燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。筆者根據(jù)實際工作和學習經(jīng)驗，首先對鍋爐自動控制系統(tǒng)進行概述，對幾種燃燒系統(tǒng)進行介紹，最后對燃氣鍋爐的應用功能就行研究，希望對提升燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)有積極意義。

關(guān)鍵詞：燃氣鍋爐；自動控制；應用

作為一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設備，鍋爐通過燃料產(chǎn)生的熱能進行熱量交換，實現(xiàn)水到過熱蒸汽的轉(zhuǎn)化，過熱蒸汽可以為生產(chǎn)、生活提供基本需要的熱能。和人工控制系統(tǒng)相比，自動控制系統(tǒng)在實際工作中準確性更強，根據(jù)鍋爐的實際情況實現(xiàn)控制，在節(jié)約勞動力的同時提升了工作效率。但是，在實際應用中，由于外界溫度的改變，在熱量需求上也在不斷變化，如果不及時調(diào)整燃氣量，勢必會造成供熱量不足或者超出，資源利用達不到預期要求。在這種情況下，通過對燃氣鍋爐的實際供應情況進行實時調(diào)節(jié)，有助于提升能源利用效率，確保鍋爐高效、安全的運行。

1 鍋爐自動控制系統(tǒng)

按照系統(tǒng)類型劃分，鍋爐控制系統(tǒng)主要包括三部分，分別是燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和煙風系統(tǒng)。從鍋爐系統(tǒng)本身來看，系統(tǒng)設備對完善相關(guān)操作有較大作用，可以起到對設備進行監(jiān)控的效果。在工作中，汽水系統(tǒng)自身具有較強的自動調(diào)節(jié)作用，可以根據(jù)壓力的具體情況調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行。由于系統(tǒng)自身的優(yōu)勢，在進行鍋爐的自動控制較為便捷。

從工作原理來看，燃燒系統(tǒng)介質(zhì)由高爐煤氣和焦爐煤氣共同組成，可以分為三層，每層又可以分為四路，進入鍋爐本體后參與燃燒。在燒嘴處通常設置火焰監(jiān)視器，數(shù)量為12個，主要目的是控制火焰的持續(xù)性及大小。在上層和下層，燒嘴處的點火器共有8個，在高爐上均設置有調(diào)節(jié)氣閥，以實現(xiàn)對管道氣量大小的自由控制。

根據(jù)鍋爐運行的參數(shù)分析各個工況下的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，并制定相應負荷的表格，優(yōu)化調(diào)節(jié)回路，通過分析鍋爐運行工況與特性，找出最佳慣性時間，重新整定燃氣控制函數(shù)；優(yōu)化送風調(diào)節(jié)回路，重新整定風煤比函數(shù)，同時縮小風煤交叉限制滯后、超前時間，提高風量的響應速率；優(yōu)化燃料控制回路，修正預加減負荷生成煤量函數(shù)，以減小鍋爐慣性。在進行深度優(yōu)化時，通過總結(jié)對比第一階段優(yōu)化方法及效果，調(diào)整優(yōu)化思路，努力使優(yōu)化手段更加多樣性，更具實用性。

在工作時，煙風系統(tǒng)的送風機可以對空氣進行加熱，實現(xiàn)對冷風的預熱，經(jīng)過預熱后的空氣與煤氣混合后就能燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣在引風機的作用下，經(jīng)過煙風系統(tǒng)的其它設備，最后以廢氣的形式排出。經(jīng)過加熱，鍋爐燃燒產(chǎn)生的不飽和蒸汽會發(fā)生物理性能的變化，達到飽和狀態(tài)，滿足基本使用要求。

2 控制功能

2.1 燃燒控制系統(tǒng)

從基本任務來看，燃氣鍋爐自動化控制可以改變?nèi)紵a(chǎn)生的熱量，使其符合蒸汽負荷的基本使用，同時確保燃燒過程中的安全性、經(jīng)濟性，因此風煤比控制在合理的范圍內(nèi)。

從工作特點來看，雙交叉燃燒控制系統(tǒng)將空氣、燃料比維持在合理的范圍內(nèi)，在達到基本燃燒條件時空氣系數(shù)處于低過剩狀態(tài)，這種方法有助于提升燃燒效率，降低燃燒過程中對大氣造成的危害。

2.2 汽包水位控制

在正常工作狀態(tài)下，鍋爐汽包水位主要有兩種調(diào)節(jié)方式，分別是位式和連續(xù)式。位式調(diào)節(jié)在控制時是根據(jù)汽包水位的上下限控制給水泵的啟停來實現(xiàn)，這種控制方式適合在燃氣鍋爐負荷量較小時進行。連續(xù)式調(diào)節(jié)是根據(jù)測量汽包水位的平衡容器輸出信號對給水泵變頻器進行連續(xù)控制，使汽包水位一直保持在正常水位。

2.3 自動送風功能

做好風量的自動控制具有非常重要的作用，在鍋爐燃燒的過程中，通過加入適當?shù)娘L量，保證燃氣燃燒的充分性和經(jīng)濟性。根據(jù)煤氣壓力的大小對風力進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)鍋爐熱量的高效轉(zhuǎn)化。煙氣含氧量作為總風量的修正值，可以通過調(diào)節(jié)送風機的頻率達到目的。

2.4 鍋爐過熱調(diào)節(jié)能力

在蒸汽溫度超過一定數(shù)值時，鍋爐過熱系統(tǒng)會發(fā)揮自身的調(diào)節(jié)能力，將過熱器出口蒸汽溫度控制在工作允許值，同時鍋爐溫度也控制在正常運行狀態(tài)。在進行溫度調(diào)節(jié)時，鍋爐過熱蒸汽以自制冷凝水為基礎，通過溫度自動調(diào)節(jié)閥達到調(diào)節(jié)蒸汽溫度，確保集汽箱內(nèi)的溫度在400～420℃之間。

2.5 安全監(jiān)控

自控系統(tǒng)還具有安全監(jiān)控作用，其目的是有效監(jiān)控鍋爐運行狀態(tài)，起到安全燃燒的效果。監(jiān)控系統(tǒng)在工作時具有啟動、停止、工作三種模式，實現(xiàn)對鍋爐燃燒參數(shù)的持續(xù)監(jiān)控。按照預選設定的程序，確保鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)語

總而言之，燃氣鍋爐在自動化控制過程中離不開與實際情況相結(jié)合。和傳統(tǒng)的鍋爐相比，燃氣鍋爐自動化對數(shù)據(jù)參數(shù)的管理有較高的要求，在操作中要充分利用蒸汽流量和給水流量兩方面的結(jié)合，確保系統(tǒng)偏差在合理范圍內(nèi)。主回路和副回路分別是爐溫調(diào)節(jié)、給水流量調(diào)節(jié)。鍋爐系統(tǒng)自動化控制需要計算機軟件、硬件、自動化、鍋爐節(jié)能等多個指標的結(jié)合，從整體效果來看，鍋爐自動化系統(tǒng)有助于提升系統(tǒng)運行效率、降低人力成本，確保鍋爐系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，同時對減少污染有積極意義，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上得到了一定的改善，在節(jié)能減排上符合了市場的基本需求。

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