探究電廠燃煤鍋爐燃燒控制的方案

侯建勛

[摘 要]文章從電廠燃煤鍋爐燃燒控制的基本原理和任務出發，進行相關系統的方案設定和對策分析，旨在提高鍋爐的安全性和經濟性，達到資源的最高效利用和完善。

[關鍵詞]電廠 燃煤鍋爐 燃燒控制 方案策略

中圖分類號：T52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0060-01

一、鍋爐燃燒過程的控制任務

燃燒系統相對來說是很容易受到干擾的，而且各個干擾因素之間有很強的關聯性，比如送風量和引風量、煙氣和空氣的含氧量、燃料量和燃料質量以及主蒸汽壓力和爐膛負壓等，可以將它們看作三大輸入三和大輸出的鍋爐燃燒系統，其中送風量和燃料量以及引風量為輸入量，其他因素為輸出量。除此之外，還存在一些相對復雜的擾動參數，比如蒸汽流量擾動和燃料品質擾動等。在相關的實際操作中，通常把燃燒系統概括的劃分為三個子系統：引風控制系統和送風控制系統以及燃料控制系統[3]。

鍋爐在安全運行的基礎上，燃料燃燒產生的熱量能夠滿足蒸汽所需的負荷量，就是鍋爐燃燒過程中自動控制的基本任務。可是，因為所處空間及實際使用中的不同差異使得每臺鍋爐在燃燒過程中的任務有所偏差。

（一）并聯管道中的蒸汽母管壓力維持穩定

蒸汽壓力主要反映的是鍋爐在使用過程中的平衡安全狀態，所以，蒸汽壓力的系統調節不僅要注意安全狀況，還要對定值的負荷調節進行控制。比如，當鍋爐的負荷減少時，蒸汽壓力就會上升，當下，就需要通過對燃料供應量的減少來維持能量的均衡；反之亦然。

（二）保證空氣和燃料的混合比

在燃料量變化的過程中，送風量也要相應的變化，以維持原本的比率。假設比值出現偏差，空氣不足時，會導致燃料得不到完全燃燒；而空氣過于充分，又會使大量的熱量在煙氣中得不到有效利用，降低燃料的燃燒效率，還造成燃料的過度使用和浪費。

（三）將爐膛負壓控制在標準范圍之內

送風量隨著燃料量而變化的同時，為了保證膛負壓的標準范圍，引風量也需要隨之進行改變。爐膛的壓力對鍋爐的安全運行有著一定的影響。爐膛負壓過小時鍋爐會向外噴火，這極其不利于生產過程中的安全防護，還對環境衛生造成破壞；而爐膛負壓過大時，爐膛內的漏風量會加大，這會使鍋爐加大排風量，造成一定損失，而風量加大也會造成風機耗電量的增加。

二、較為常見的燃燒控制系統

當前許多燃煤鍋爐在燃燒的控制過程當中，較為普遍的采用熱量信號加氧量校正系統。關于如何快、準、狠的在鍋爐燃燒控制過程中測量爐膛燃料量一直是固有的一個難題，因為燃燒過使用的燃料——煤，構成它質量的水分、燃值和灰分是很不一致的，這對燃燒的過程造成極大的影響。于此，可以采用間接的方法來進行爐膛燃燒發熱量的測量，來驗證煤的消耗量，即是進行“熱量信號”的檢測，同時，可以通過煙氣的含氧量進行燃燒控制，達到鍋爐燃煤過程中的經濟性。

三、鍋爐燃燒控制系統方案策略

（一）主汽壓力控制系統方案策略

鍋爐主汽壓力的穩定是主汽壓力系統控制的主要任務，因為，主汽壓力的不穩定狀態不僅會對鍋爐的運行產生影響，一定條件下對整個電廠的有效運行都會造成不利的影響。可見，維持鍋爐主汽壓力的穩定的重要性[1]。所以，從鍋爐的安全有效運行出發，從根本的源頭尋找引起不穩定現象的主要原因，進而找到一定的控制規律，實現有效的調節和控制，使運行能夠保持在最佳的優良狀態。

對于這次的主汽壓力控制方案，在汽機自動并控制負荷、鍋爐自動并控制汽壓的運行基礎上，在事前做好燃料量的有效改變，采用最直接的能量平衡協調控制方法，盡可能的減少使用過程中的偏差和不必要的能耗。

1.直接能量平衡協調控制系統的基本原理

使需求能量和鍋爐使用中產生的能量達到平衡和統一就是能量的平衡，關于平衡的實現與否從能量的需求和鍋爐的輸入能量兩個信號進行確定和分析，達到兩者之間的平衡。

2.主汽壓力系統分析

（1）在壓力偏差信號判斷中增加了能夠直接反應蒸汽耗量變化的調門開度修正，將壓力偏差信號直接引入燃料燃燒控制系統，這代表了燃料量變化控制的崛起。

（2）對汽包壓力變化進行微反饋，做好事前調控，從根本上適應并接受蒸汽能量的變化。

（二）送風調節系統方案策略

送風調節系統就是保障風煤比的適當性，使鍋爐在運行過程中，一方面發揮燃料燃燒的最大效用，另一方面將可能出現的熱量和能量的損失降到最低，甚至是沒有。可是，對于風煤比的控制隨著母管制下鍋爐運行對送風量的難以控制，變得愈發不能均衡。

近年來，使用的國產鍋爐的漏風系數問題愈發嚴重和頻繁，而嚴重的漏風造成了煙氣含氧量的非線性現象，嚴重時，甚至呈現逆關系曲線，時變特性明顯，承載壓力的過重最終導致煙氣含氧量本質的改變。而作為可以進行氧量測量的氧化鋯，不僅不具有穩定性，使用壽命也才六個月，且測量誤差極大，并不能真實的反映出鍋爐的燃燒效率，所以不能從根本上解決漏風系數問題，使鍋爐的使用處于經濟化的狀態，沒能使燃料得到完全燃燒[2]。

（三）引風量控制系統方案

1.引風量控制的系統分析

爐膛壓力控制系統是引風量自動控制系統的又一名稱，這就可以很明顯的從字面上進行認知，引風量的控制是圍繞爐膛壓力的改變而進行的。所以，引風量控制系統的主要任務是：通過對引風量的調節和控制，使爐膛負壓保持在鍋爐燃燒環境所需要的數值之內，以保障燃料的完全燃燒。不然，爐膛負壓過高時，不僅容易出現滅火，還會造成排煙熱的過度損耗；而爐膛負壓過低時，燃燒狀態運行過程中會發生擾動，爐膛甚至可能出現正壓，造成向外冒煙甚至發生噴火的現象，不但會影響電廠和鍋爐的環境衛生，還在很大程度上危害工作人員的人身安全。所以，在鍋爐進行燃燒的狀態下，需要盡可能的將爐膛壓力保持在-30-80Pa的微負壓的運行狀態下。關于引風量的調節則同爐膛壓力的測量位置有關，通過引風機的入口擋板進行控制。

爐膛負壓是一個可變性高、非線性的被控對象，所以，引風量控制系統針對爐膛負壓形成一個復雜的非線性系統，所以，常規的通過PID控制器組成的簡單的控制系統已經很難維持爐膛負壓的穩定，所以，為了實現引風量的長期自動控制和穩定的表現狀態，采用PID控制器與FUZZY的模糊變量相結合的全新的控制方案已經是勢在必行，而且需要在使用過程中引入相應的前饋。

2.風煙系統的協調控制

送風自動系統和和引風自動共同構造了鍋爐風煙自動系統，保障了鍋爐在運行過程中燃料的完全燃燒和實際使用的安全性和經濟性，有效的解決運行過程中的各種擾動和突發狀況，并在有效結合的前提下，做到將安全問題奉為首要原則，在保障安全的前提下取得經濟利益的最大化，去協調送風自動和引風自動在運行中的狀態，穩態高效的提高鍋爐燃燒效能，達到資源的完全有效利用。

結束語

相對而言，鍋爐燃燒是相對具有安全隱患的，所以在進行工作和鍋爐運行中，需要將安全問題放在第一位，在保障安全的前提下進行相關系統的革新和發展，達到利益最優化以及能源的最佳使用。

參考文獻

[1] 趙新貞.燃煤鍋爐節能控制系統的設計與開發[D].中國石油大學（華東），2013.

[2] 李驥.石嘴山電廠220t/h燃煤鍋爐燃燒控制方案優化及試驗研究[D].重慶大學，2005.

[3] 李小剛.電廠燃煤鍋爐燃燒系統建模及控制策略研究[D].昆明理工大學，2007.