熱電廠鍋爐先進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)探析

溫志杰　齊雅麗

摘 要 鍋爐系統(tǒng)是電熱廠的核心，它的控制水平的高低與整個(gè)電熱廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有著密不可分的關(guān)系。鍋爐控制系統(tǒng)主要包括燃燒系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、蒸汽過熱系統(tǒng)這三個(gè)方面，面對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜的操作對(duì)象，它的控制系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)巧妙且先進(jìn)。提高電熱廠鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平對(duì)于掌控其他復(fù)雜的回路和提高電熱廠的生產(chǎn)效益有著極大的幫助。

關(guān)鍵詞 鍋爐；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）16-0044-01

1 鍋爐控制系統(tǒng)概述

鍋爐是現(xiàn)代電熱廠常用的也是基本的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，它主要包括汽水系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)和蒸汽過熱系統(tǒng)者三個(gè)組成部分，其主要的工作原理就是通過燃燒燃料釋放放學(xué)能，換句話說，也就是將熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。而鍋爐控制系統(tǒng)是控制水液位、主蒸汽的溫度、主蒸汽的壓力燃燒、爐膛負(fù)壓引風(fēng)、氧量送風(fēng)、除氧器的液位和壓力、減壓器的溫度和壓力、鍋爐房自用汽的壓力等回路系統(tǒng)的總稱。

1）控制系統(tǒng)在鍋爐中的運(yùn)用。鍋爐系統(tǒng)中主要需要控制的因素包括汽包水位和主汽溫度，同時(shí)它們也是最具有參考價(jià)值的參數(shù)。在當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)條件下，有很多國(guó)家都研制出了完善的控制系統(tǒng)。汽包水位是一個(gè)至關(guān)重要也是難以掌控的因素，水位不同則壓力不同，所以水位過高或過低都不行，否則將引發(fā)鍋爐停止運(yùn)作，所以汽包水位必須控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。主汽溫度是保障電熱廠經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)作的保障之一，溫度是高還是低，是平穩(wěn)或起伏變動(dòng)大，這些看似微小的因素有與電熱廠的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)。這些難以控制的因素所帶來的問題都先后得到了國(guó)內(nèi)外專家的解決，控制系統(tǒng)在當(dāng)代鍋爐中的運(yùn)用普遍且重要。

2）鍋爐控制系統(tǒng)的效益。鍋爐控制系統(tǒng)系統(tǒng)的效益主要可以從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面進(jìn)行分析。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境也在不斷地惡化，所以在走可持續(xù)發(fā)展的道路的號(hào)召下，實(shí)現(xiàn)鍋爐控制系統(tǒng)的優(yōu)化可以減少?gòu)U棄物體的排放，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)又好又快地發(fā)展。實(shí)施先進(jìn)的控制系統(tǒng)可以減少機(jī)器設(shè)備的損耗，減緩社會(huì)老化的速度，同時(shí)也可以提高燃料資源的使用效率。實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的控制系統(tǒng)之后將由工作人員的手動(dòng)變成機(jī)器自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以提高整個(gè)電熱廠的工作效率和發(fā)掘勞動(dòng)力的使用價(jià)值。

2 鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

由于鍋爐控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)一定要從多方面入手，將各種可以優(yōu)化的因素都考慮進(jìn)去，同時(shí)還要考慮到實(shí)際的可實(shí)現(xiàn)性。

1）多變量控制系統(tǒng)。鍋爐控制系統(tǒng)的組成部分復(fù)雜且繁多，而每個(gè)因素都有著“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的重要作用，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要轉(zhuǎn)化之前的單一變量的想法，實(shí)現(xiàn)多變量控制。也就是說實(shí)現(xiàn)多變量動(dòng)態(tài)風(fēng)煤比控方式。

之前電熱廠常用的是單變量風(fēng)煤比控，即將鍋爐的控制系統(tǒng)單純地分為蒸汽壓力和煙氣氧含量?jī)蓚€(gè)單變量，這樣的話不能自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)煤，所以可能帶來很多問題，比如當(dāng)煤的質(zhì)地發(fā)生改變時(shí)，那么它的燃燒風(fēng)量將過多或過少，進(jìn)行造成資源的極大浪費(fèi)，還有就是手動(dòng)調(diào)節(jié)將降低設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)的水平，不利于發(fā)展。而多變量動(dòng)態(tài)風(fēng)量和煤量比控則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決單變量調(diào)節(jié)所帶來的各種問題，同時(shí)可以取得良好的控制效果。一個(gè)二變量控制系統(tǒng)圖，兩個(gè)子系統(tǒng)可以保證自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)量和煤量的比例。

2）燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制。燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制就是在安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，使燃料燃燒的能量滿足蒸汽的需求。主要包括穩(wěn)定蒸汽母管的壓力，維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)，控制爐膛壓力這三個(gè)方面。

穩(wěn)定蒸汽母管的壓力就是要保證蒸汽的燃燒量與消耗量實(shí)現(xiàn)自我滿足，這也是燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制的基本要求，如果比例出現(xiàn)失調(diào)的情況，則表示鍋爐和各個(gè)設(shè)備將無法正常工作。一個(gè)蒸汽母管上通常同時(shí)連接著幾個(gè)鍋爐，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候要分配好各個(gè)鍋爐設(shè)備的負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)平衡和諧地發(fā)展和運(yùn)作。

維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)即要保證燃料燃燒量與空氣量的比值穩(wěn)定，否則就會(huì)導(dǎo)致燃料燃燒不充分或燃料不足等問題的出現(xiàn)，只有保證這個(gè)比值穩(wěn)定才能給電熱廠帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益，雖然經(jīng)濟(jì)效益不可在生產(chǎn)過程中直接體現(xiàn)，但卻是生產(chǎn)的最終目標(biāo)。

控制爐膛壓力即要將爐膛的壓力維持在一個(gè)合理的范疇內(nèi)，因?yàn)闋t膛壓力的變化將直接導(dǎo)致引風(fēng)量與送風(fēng)量的變化，進(jìn)行影響鍋爐的工作和繼續(xù)運(yùn)行。通常這個(gè)合理的范疇是在20～40Pa之間。壓力多大將會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗量過多，壓力過小則會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的火往外冒，危及機(jī)器設(shè)備和工作人員的安危。

實(shí)現(xiàn)燃料系統(tǒng)的自動(dòng)控制主要從這三個(gè)方面入手，既能保證機(jī)器設(shè)備的安全運(yùn)行又能實(shí)現(xiàn)電熱廠經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

3）氧含量控制。從前文中我們可以知道風(fēng)量與煤量的比例是影響鍋爐控制的一個(gè)關(guān)鍵因素，可在煤的質(zhì)地或參數(shù)無法確定的情況下，要控制這個(gè)比例是非常困難的。所以我們必須從另外一個(gè)方面下手，即控制氧的含量。氧是使燃料燃燒的必要條件，但對(duì)于它的含量控制卻是一件復(fù)雜的工作。氧的含量過高，則說明送風(fēng)量過大，會(huì)導(dǎo)致延遲著火，同時(shí)在燃燒過程中還會(huì)產(chǎn)生大量的有害的化合物。氧的含量過低，則說明送風(fēng)量過小，而氧是燃燒的必要充分條件，所以將會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分，一氧化碳的排放量也會(huì)急劇增加。所以控制氧的含量是一件至關(guān)重要的事情，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的一項(xiàng)必要工作。

3 總結(jié)

采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)后，鍋爐的燃燒過程將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，母管的壓力和爐膛的壓力都將得到控制，鍋爐也將一直維持在最佳的燃燒狀態(tài)，機(jī)組將更加穩(wěn)定、安全。從目前的狀況來看，先進(jìn)控制系統(tǒng)對(duì)于鍋爐來說是一件迫在眉睫的工作，因?yàn)樗膶?shí)現(xiàn)不僅可以提高工作效率和煤的燃燒率，對(duì)于社會(huì)來說也是一種資源節(jié)約和愛護(hù)環(huán)境的表現(xiàn)。在未來相當(dāng)一段長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)的火力發(fā)電比例將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力和風(fēng)力放電的比例，這是由我國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定的，所以優(yōu)化鍋爐的控制系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)都有著極為重要的作用。未來，我國(guó)鍋爐的控制系統(tǒng)將會(huì)發(fā)展地越來越好。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

溫志杰（1977-），男，漢族，河南洛陽(yáng)人，工程師，研究方向：熱電廠運(yùn)行與管理。

齊雅麗（1981-），女，漢族，河南開封人，工程師，研究方向：熱電廠運(yùn)行與管理。endprint