郭會(huì)剛

摘要：由于當(dāng)前新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和生態(tài)環(huán)境的要求，電力行業(yè)也在力求發(fā)展與創(chuàng)新。同時(shí)，為了響應(yīng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和節(jié)能降耗的方針政策，蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制成為一項(xiàng)重要課題。本文，立足于當(dāng)前電廠燃煤蒸汽鍋爐普遍使用的熱工燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)其構(gòu)造、任務(wù)與操作的詳細(xì)分析，闡述了其控制原理和改進(jìn)方向，有著極高的學(xué)術(shù)參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；熱工燃燒；自動(dòng)控制

電廠燃煤蒸汽鍋爐在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛，不僅僅是電力行業(yè)，也是工廠以及采暖等所需熱能的主要供應(yīng)設(shè)備。鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制可以利用一些先進(jìn)的建模、設(shè)計(jì)和控制技術(shù)，從而提高鍋爐的燃燒效果，并為電廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)控制技術(shù)不僅資金投入小，還能夠使智能化控制鍋爐運(yùn)行，從而大大減少了人力并降低成本。

1、蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制的系統(tǒng)構(gòu)造

1.1 汽包水位控制系統(tǒng)

對(duì)汽包水位控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響的因素有兩個(gè)，分別是蒸汽和給水。其中， 圖上a所表示系數(shù)分別代表蒸汽流控制設(shè)備（D）、給水流控制設(shè)備（W）、差壓控制設(shè)備（H）。

1.2 蒸汽壓力控制系統(tǒng)

對(duì)蒸汽壓力控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響的因素有兩個(gè)，分別是發(fā)熱量、蒸汽和給水。其中送風(fēng)和引風(fēng)對(duì)發(fā)熱量的影響效應(yīng)不大，且風(fēng)量是根據(jù)燃料量相匹配的，所以燃料是對(duì)熱能的影響程度最大的。

1.3 經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)則主要考慮給煤量的大小。

2、鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制的目標(biāo)

2.1 穩(wěn)定汽包水位的變化幅度

汽包水位是觀察鍋爐是否燃燒正常參考數(shù)值之一，是保障鍋爐安全工作狀態(tài)的關(guān)鍵，也可顯示出液態(tài)水汽化的速度和所產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量。水位偏離標(biāo)準(zhǔn)的范圍過(guò)多，無(wú)論高低都會(huì)造成嚴(yán)重影響。偏高就會(huì)降低液態(tài)水汽化的速率，導(dǎo)致蒸汽中摻雜著液態(tài)水；偏低會(huì)阻滯設(shè)備內(nèi)汽水的循環(huán)，尤其注意當(dāng)循環(huán)被阻礙而停止于上水管時(shí)，會(huì)引起金屬管壁因局部受熱過(guò)高導(dǎo)致爆炸危險(xiǎn)。技術(shù)人員必須意識(shí)到汽包水位自動(dòng)控制的重要性，因此，可以密切觀察和操控給水閥的開度來(lái)控制參數(shù)值，保障水位的變化幅度穩(wěn)定在合理的范圍。

2.2 穩(wěn)定蒸汽壓力的變化幅度

蒸汽鍋爐的另一項(xiàng)參考數(shù)值就是壓力，蒸汽壓力指數(shù)反映出鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生蒸汽的多少，以及控制器中消耗蒸汽消耗的多少的穩(wěn)定狀態(tài)。蒸汽壓力偏離標(biāo)準(zhǔn)的范圍過(guò)多，無(wú)論高低都會(huì)造成嚴(yán)重影響。壓力偏高會(huì)使金屬導(dǎo)管有變形的危險(xiǎn)，從而有損于鍋爐內(nèi)部構(gòu)造；壓力偏低則無(wú)法供應(yīng)足量蒸汽，從而使控制器的工作受阻。由此可見，技術(shù)人員必須密切觀察并控制蒸汽壓力，為安全并高效生產(chǎn)提供保障。

2.3 穩(wěn)定煤料燃燒率的變化幅度

巨鼎鍋爐內(nèi)產(chǎn)熱的能力的關(guān)鍵因素，就是空氣與燃料投放的比例。配比偏離標(biāo)準(zhǔn)的范圍過(guò)多，使燃燒率無(wú)法保障。當(dāng)空氣補(bǔ)充量偏少時(shí)，使得煤料不能充分燃燒，從而導(dǎo)致煤料利用率低而且產(chǎn)生的熱量減少；當(dāng)空氣補(bǔ)充量偏多時(shí)，有相當(dāng)一部分熱量會(huì)隨著煙氣被帶走，大大損耗了熱量的效能。因此，自動(dòng)控制的目標(biāo)之一就是科學(xué)控制空氣與燃料投放的比例，使鍋爐內(nèi)煤料達(dá)到最佳的燃燒效果，同時(shí)，維持爐膛排出的煙氣中過(guò)?？諝獾膮?shù)，不僅有效的減少消耗達(dá)到節(jié)能效果，還能避免對(duì)空氣造成污染。

3、蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作分析

3.1 汽包水位控制系統(tǒng)的操作分析

通過(guò)對(duì)蒸汽鍋爐內(nèi)汽包水位的控制，保證了由加入的水汽化后的蒸汽量的比例，根據(jù)生產(chǎn)要求來(lái)穩(wěn)定汽包中的水位的變化幅度。燃煤蒸汽鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制，是根據(jù)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)的。除了給水量和流出量的配比因素控制著鍋爐汽包中的水位，還應(yīng)考慮到在液氣回路內(nèi)所含蒸汽與水的混合物體積改變后所帶來(lái)的變化。

因此可以根據(jù)相關(guān)的平衡原理，總結(jié)出影響汽包水位的幾個(gè)主要因素：第一，輸送水的管道和水壓泵是給水流量的控制源頭，給水的流量控制包括給水壓力的控制和調(diào)節(jié)閥開度的控制；第二，蒸汽負(fù)荷的控制包括蒸汽管道阻力的控制和蒸汽調(diào)節(jié)閥開度的控制；第三，燃煤的控制就是使在煤料燃燒的過(guò)程中的所有影響因素的綜合表現(xiàn)；第四，水的汽化和水蒸氣的液化在汽水回路中交替發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)了汽包內(nèi)壓力的控制。這其中，燃煤的過(guò)程受到鍋爐構(gòu)造的影響，煤料的燃燒量對(duì)汽包水位變化不易觀察，可以將其干擾去除。而汽包內(nèi)壓力的變化很大程度上與蒸汽負(fù)荷變化有關(guān)系，因此可將兩者合并為同一要素，所以壓力變化的影響也可去除。

3.2 蒸汽壓力控制系統(tǒng)的操作分析

通常情況下，鍋爐蒸汽壓力會(huì)受到燃料數(shù)量、水流量、風(fēng)的輸入與輸出量以及其他導(dǎo)致熱工變化的因素影響，其中燃料數(shù)量與蒸汽流量是兩個(gè)最重要的因素。這里以蒸汽流量為例，當(dāng)其改變時(shí)一方面會(huì)使控制器的蒸汽閥門開度改變，另一方面也會(huì)使用汽量驟然改變。蒸汽閥門的開度變化引起了爐內(nèi)壓力的變化，閥門開度驟增時(shí)從汽包中流出大量蒸汽，此時(shí)燃煤的數(shù)量并無(wú)增加，因此蒸汽壓力逐漸下降至平衡狀態(tài)。其中由于蒸汽閥打開后產(chǎn)生的多余的蒸汽，可以很快從鍋爐減少的蒸發(fā)熱量以及減小的壓強(qiáng)中抵消。還有一個(gè)情況是當(dāng)負(fù)荷設(shè)備所需蒸汽提高時(shí)，因蒸汽量的增加導(dǎo)致了汽包內(nèi)蒸汽壓力降低，此時(shí)燃煤的數(shù)量并無(wú)增加，熱量的減少致使蒸汽壓力也不斷降低，直到增加了燃煤的數(shù)量才能恢復(fù)平衡時(shí)的鍋爐蒸汽壓強(qiáng)。

4、結(jié)語(yǔ)

燃煤蒸汽鍋爐的運(yùn)行中，在為保證燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)，就要首先穩(wěn)定蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓及煤料燃燒率。這三個(gè)目標(biāo)是相互作用的，而燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動(dòng)控制的具體操作也應(yīng)從這三方面入手，因此應(yīng)使煤料、送風(fēng)和引風(fēng)的比值穩(wěn)定，并及時(shí)準(zhǔn)確地補(bǔ)償系統(tǒng)的內(nèi)部影響因素。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王洪國(guó).自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用[J].云南冶金.1999.28（3）：10-13.

[2] 楊獻(xiàn)勇編著.熱工過(guò)程自動(dòng)控制[M].清華大學(xué)出版社，2000.32-70.