燃氣鍋爐自動控制系統實現與應用探索

竇如恒

摘 要：工業的不斷發展對能源的需求與日俱增，在工業化生產中，鋼鐵企業燃氣鍋爐得到了廣泛的發展。燃氣鍋爐以煤氣為主要原材料，我國煤氣資源相對豐富，成本較小且對環境造成的危害較小。研究燃氣鍋爐自動控制系統具有非常重要的現實意義。筆者根據實際工作和學習經驗，首先對鍋爐自動控制系統進行概述，對幾種燃燒系統進行介紹，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有積極意義。

關鍵詞：燃氣鍋爐；自動控制；應用

作為一種產生蒸汽的熱交換設備，鍋爐通過燃料產生的熱能進行熱量交換，實現水到過熱蒸汽的轉化，過熱蒸汽可以為生產、生活提供基本需要的熱能。和人工控制系統相比，自動控制系統在實際工作中準確性更強，根據鍋爐的實際情況實現控制，在節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節，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

按照系統類型劃分，鍋爐控制系統主要包括三部分，分別是燃燒系統、汽水系統和煙風系統。從鍋爐系統本身來看，系統設備對完善相關操作有較大作用，可以起到對設備進行監控的效果。在工作中，汽水系統自身具有較強的自動調節作用，可以根據壓力的具體情況調節系統的正常運行。由于系統自身的優勢，在進行鍋爐的自動控制較為便捷。

從工作原理來看，燃燒系統介質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視器，數量為12個，主要目的是控制火焰的持續性及大小。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節氣閥，以實現對管道氣量大小的自由控制。

根據鍋爐運行的參數分析各個工況下的穩態數據，并制定相應負荷的表格，優化調節回路，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；優化送風調節回路，重新整定風煤比函數，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；優化燃料控制回路，修正預加減負荷生成煤量函數，以減小鍋爐慣性。在進行深度優化時，通過總結對比第一階段優化方法及效果，調整優化思路，努力使優化手段更加多樣性，更具實用性。

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

2 控制功能

2.1 燃燒控制系統

從基本任務來看，燃氣鍋爐自動化控制可以改變燃燒產生的熱量，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、經濟性，因此風煤比控制在合理的范圍內。

從工作特點來看，雙交叉燃燒控制系統將空氣、燃料比維持在合理的范圍內，在達到基本燃燒條件時空氣系數處于低過剩狀態，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

在正常工作狀態下，鍋爐汽包水位主要有兩種調節方式，分別是位式和連續式。位式調節在控制時是根據汽包水位的上下限控制給水泵的啟停來實現，這種控制方式適合在燃氣鍋爐負荷量較小時進行。連續式調節是根據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，通過加入適當的風量，保證燃氣燃燒的充分性和經濟性。根據煤氣壓力的大小對風力進行自動調節，實現鍋爐熱量的高效轉化。煙氣含氧量作為總風量的修正值，可以通過調節送風機的頻率達到目的。

2.4 鍋爐過熱調節能力

在蒸汽溫度超過一定數值時，鍋爐過熱系統會發揮自身的調節能力，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。在進行溫度調節時，鍋爐過熱蒸汽以自制冷凝水為基礎，通過溫度自動調節閥達到調節蒸汽溫度，確保集汽箱內的溫度在400～420℃之間。

2.5 安全監控

自控系統還具有安全監控作用，其目的是有效監控鍋爐運行狀態，起到安全燃燒的效果。監控系統在工作時具有啟動、停止、工作三種模式，實現對鍋爐燃燒參數的持續監控。按照預選設定的程序，確保鍋爐燃燒系統的安全性。

3 結語

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合。和傳統的鍋爐相比，燃氣鍋爐自動化對數據參數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合，確保系統偏差在合理范圍內。主回路和副回路分別是爐溫調節、給水流量調節。鍋爐系統自動化控制需要計算機軟件、硬件、自動化、鍋爐節能等多個指標的結合，從整體效果來看，鍋爐自動化系統有助于提升系統運行效率、降低人力成本，確保鍋爐系統穩定的運行，同時對減少污染有積極意義，在產業結構上得到了一定的改善，在節能減排上符合了市場的基本需求。

參考文獻：

[1]張志文.自動控制技術在燃氣鍋爐改造中的應用[J].科技與生活，2013（4）：178-179.

[2]于興江，伍小磊，張擁軍，張牡丹.基于多臺冷凝式鍋爐的給水系統的優化設計[J].能源工程，2016，01：59-61+66.

[3]馬躍.自動化系統在燃氣鍋爐的供熱及節能技術應用[J].中國設備工程，2017（13）：107-108.

[4]唐亮，胡繼明，夏路生.自動化控制技術在鍋爐機組中的應用研究[J].科技廣場，2017（1）：76-79.