電廠燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動控制

郭會剛

摘要：由于當前新的經濟形勢和生態環境的要求，電力行業也在力求發展與創新。同時，為了響應國家科學技術和節能降耗的方針政策，蒸汽鍋爐熱工燃燒自動控制成為一項重要課題。本文，立足于當前電廠燃煤蒸汽鍋爐普遍使用的熱工燃燒自動控制系統，通過其構造、任務與操作的詳細分析，闡述了其控制原理和改進方向，有著極高的學術參考價值。

關鍵詞：燃煤鍋爐；熱工燃燒；自動控制

電廠燃煤蒸汽鍋爐在我國應用十分廣泛，不僅僅是電力行業，也是工廠以及采暖等所需熱能的主要供應設備。鍋爐熱工燃燒自動控制可以利用一些先進的建模、設計和控制技術，從而提高鍋爐的燃燒效果，并為電廠帶來經濟效益。自動控制技術不僅資金投入小，還能夠使智能化控制鍋爐運行，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控制的系統構造

1.1 汽包水位控制系統

對汽包水位控制系統產生影響的因素有兩個，分別是蒸汽和給水。其中， 圖上a所表示系數分別代表蒸汽流控制設備（D）、給水流控制設備（W）、差壓控制設備（H）。

1.2 蒸汽壓力控制系統

對蒸汽壓力控制系統產生影響的因素有兩個，分別是發熱量、蒸汽和給水。其中送風和引風對發熱量的影響效應不大，且風量是根據燃料量相匹配的，所以燃料是對熱能的影響程度最大的。

1.3 經濟燃燒控制系統

經濟燃燒控制系統則主要考慮給煤量的大小。

2、鍋爐熱工燃燒自動控制的目標

2.1 穩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值之一，是保障鍋爐安全工作狀態的關鍵，也可顯示出液態水汽化的速度和所產生蒸汽的質量。水位偏離標準的范圍過多，無論高低都會造成嚴重影響。偏高就會降低液態水汽化的速率，導致蒸汽中摻雜著液態水；偏低會阻滯設備內汽水的循環，尤其注意當循環被阻礙而停止于上水管時，會引起金屬管壁因局部受熱過高導致爆炸危險。技術人員必須意識到汽包水位自動控制的重要性，因此，可以密切觀察和操控給水閥的開度來控制參數值，保障水位的變化幅度穩定在合理的范圍。

2.2 穩定蒸汽壓力的變化幅度

蒸汽鍋爐的另一項參考數值就是壓力，蒸汽壓力指數反映出鍋爐內燃燒時產生蒸汽的多少，以及控制器中消耗蒸汽消耗的多少的穩定狀態。蒸汽壓力偏離標準的范圍過多，無論高低都會造成嚴重影響。壓力偏高會使金屬導管有變形的危險，從而有損于鍋爐內部構造；壓力偏低則無法供應足量蒸汽，從而使控制器的工作受阻。由此可見，技術人員必須密切觀察并控制蒸汽壓力，為安全并高效生產提供保障。

2.3 穩定煤料燃燒率的變化幅度

巨鼎鍋爐內產熱的能力的關鍵因素，就是空氣與燃料投放的比例。配比偏離標準的范圍過多，使燃燒率無法保障。當空氣補充量偏少時，使得煤料不能充分燃燒，從而導致煤料利用率低而且產生的熱量減少；當空氣補充量偏多時，有相當一部分熱量會隨著煙氣被帶走，大大損耗了熱量的效能。因此，自動控制的目標之一就是科學控制空氣與燃料投放的比例，使鍋爐內煤料達到最佳的燃燒效果，同時，維持爐膛排出的煙氣中過剩空氣的參數，不僅有效的減少消耗達到節能效果，還能避免對空氣造成污染。

3、蒸汽鍋爐熱工燃燒自動控制系統的操作分析

3.1 汽包水位控制系統的操作分析

通過對蒸汽鍋爐內汽包水位的控制，保證了由加入的水汽化后的蒸汽量的比例，根據生產要求來穩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控制，是根據汽包水位的動態特性來設計的。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，還應考慮到在液氣回路內所含蒸汽與水的混合物體積改變后所帶來的變化。

因此可以根據相關的平衡原理，總結出影響汽包水位的幾個主要因素：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節閥開度的控制；第二，蒸汽負荷的控制包括蒸汽管道阻力的控制和蒸汽調節閥開度的控制；第三，燃煤的控制就是使在煤料燃燒的過程中的所有影響因素的綜合表現；第四，水的汽化和水蒸氣的液化在汽水回路中交替發生，從而實現了汽包內壓力的控制。這其中，燃煤的過程受到鍋爐構造的影響，煤料的燃燒量對汽包水位變化不易觀察，可以將其干擾去除。而汽包內壓力的變化很大程度上與蒸汽負荷變化有關系，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 蒸汽壓力控制系統的操作分析

通常情況下，鍋爐蒸汽壓力會受到燃料數量、水流量、風的輸入與輸出量以及其他導致熱工變化的因素影響，其中燃料數量與蒸汽流量是兩個最重要的因素。這里以蒸汽流量為例，當其改變時一方面會使控制器的蒸汽閥門開度改變，另一方面也會使用汽量驟然改變。蒸汽閥門的開度變化引起了爐內壓力的變化，閥門開度驟增時從汽包中流出大量蒸汽，此時燃煤的數量并無增加，因此蒸汽壓力逐漸下降至平衡狀態。其中由于蒸汽閥打開后產生的多余的蒸汽，可以很快從鍋爐減少的蒸發熱量以及減小的壓強中抵消。還有一個情況是當負荷設備所需蒸汽提高時，因蒸汽量的增加導致了汽包內蒸汽壓力降低，此時燃煤的數量并無增加，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量才能恢復平衡時的鍋爐蒸汽壓強。

4、結語

燃煤蒸汽鍋爐的運行中，在為保證燃燒過程自動控制系統的狀態，就要首先穩定蒸汽壓力、爐膛負壓及煤料燃燒率。這三個目標是相互作用的，而燃煤蒸汽鍋爐熱工燃燒自動控制的具體操作也應從這三方面入手，因此應使煤料、送風和引風的比值穩定，并及時準確地補償系統的內部影響因素。

參考文獻：

[1] 王洪國.自動控制技術在工業鍋爐上的應用[J].云南冶金.1999.28（3）：10-13.

[2] 楊獻勇編著.熱工過程自動控制[M].清華大學出版社，2000.32-70.