锅炉燃烧控制系统

锅炉燃烧控制系统（精选12篇）

锅炉燃烧控制系统 第1篇

关键词：锅炉,系统建模,控制

燃烧控制主要由蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统组成。锅炉燃烧的目的是生成蒸汽供其他环节使用。一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的, 随着后续环节的生产用量不通, 反映在燃油蒸汽锅炉缓解就是蒸汽压力的波动。蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重要指标, 是蒸汽的重要参数。蒸汽压力过低或过高。对于金属导管和负荷设备都是不利的。在锅炉运行过程中, 蒸汽压力降低, 说明负荷设备的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量;蒸汽压力升高, 表明负荷设备的蒸汽消耗量小于锅炉的蒸发量。因此, 控制蒸汽压力, 是安全生产的需要, 是维持负荷设备正常工作的需要, 也是保证燃烧经济性的需要。

1 控制系统

保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力的波动及时调节燃烧产生的热量, 而燃烧产生的热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的。因此, 蒸汽压力是最终被控制量, 可以根据生成情况确定, 燃料量是根据生成情况确定, 燃料量是根据蒸汽压力确定的, 空气供应量是根据空气量与燃料量的合理比值确定。

蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统的方案如图1。

2 系统建模与仿真

2.1 建立系统数学模型

燃料流量被控对象:

燃料流量至蒸汽压力关系约为:

蒸汽压力至燃料流量关系约为:

蒸汽压力检测变换系统数学模型:

燃料流量检测变换系统数学模型:

燃料流量与控制流量比值:

空气流量被控对象:

控制系统采用PID控制, 燃料流量调节器、蒸汽压力调节器、空气流量调节器的参数如表1。

2.1.1 构建simulink模型

构建Simulink模型, 如图所示模型名为leecong.mdl。数学模型中的式Transfer Fcn模块、Transport Delay模块实现, PID控制器由Gain模块、Integrator模块实现。

Constant模块:双击模块, 弹出如图2所示对话框。设定Constant value为20, 表示蒸汽压力的设定值。

Gain模块:双击模块, 弹出如图3所示对话框。分别设置为1.15, 0.1, 1.0, 0.15分别代表燃料流量调节器KP, 燃料流量调节器KI, 空气流量调节器KP, 空气流量调节器KI, 其他见数学模型中的关系式。

Sum模块:双击模块, 在弹出的参数对话框中设定List of signs。其中设定为+-, 表示负反馈控制系统。

Mux模块:双击模块, 将Number of inputs设为3。

Uniform Random Number模块:双击模块, 取默认值, 表示系统受幅值为±1的随机干扰。

Transfer Fcn模块:双击模块, 在弹出的参数对话框中设定Numerator coefficient、Denominator cofficient。

Transfer Delay模块:双击模块在弹出的对话框中设定Transport Delay中的Time delay为3, 表示燃料流量控制的延迟时间为3;设定Transport Delay1中的Time delay为2, 表示空气流量控制的延迟时间为2。

模块封装:将燃料流量调节器、空气流量调节器模块封装起来, 如图所示, 选择要封装的模块, 右击并选择Create Subsystem命令。封装会使模型简介, 增强模型的可读性, 封装后的记过如图2所示。

2.1.2 仿真参数设置

设置仿真时间:执行Configuration Parameters命令, 打开仿真参数设置对话框, 设置Stop time为200, 如图3所示, 其他接受默认值。

2.2 仿真运行

单击模型窗口中的“仿真启动”按钮, 运行结束后示波器显示结果如图3所示。

3 结论

由图燃烧过程控制系统的仿真结果可以看出:当燃料流量、空气流量受信号干扰时, 系统控制的蒸汽压力最大超调量为0.36%, 响应时间为46.5s, 系统的稳定程度和响应速度都比较好。软件为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供了有效途径。

参考文献

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锅炉燃烧控制系统 第2篇

与燃烧运行优化系统

广州市峻宇计算机科技有限公司

2008年6月

一、概述

目前国内火电厂入炉煤质的监测主要采用取样、秤重、烘烧、灼烧、氧弹分析等手段与方法，一个煤样从取样到提供分析结果往往需要几个小时，具有严重的滞后性，煤质采样分析结果往往不能反映锅炉的实际入炉煤质，不利于锅炉的燃烧运行调整，影响锅炉运行的安全性和经济性。

火电机组的运行经济性最终体现在发电煤耗上。由于缺乏对入炉煤热值的在线监测，无法进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算。不利于机组运行经济性分析，以及节能降耗措施的实施与评估，也不能适应未来竞价上网运行机制的要求。

电站锅炉入炉煤质在线监测与燃烧运行优化系统CQMS采用先进的人工智能神经网络技术，利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，建立煤质在线监测数学模型，通过锅炉运行数据分析计算入炉煤质，实现入炉煤质的在线软监测，并进一步实现燃烧运行优化，在线指导锅炉燃烧运行调整。

二、系统功能

1．入炉煤的热值及工业成分在线软测量

入炉煤质的变化最终会反映在锅炉的运行参数数据中。在锅炉系统结构不变的条件下，锅炉运行参数与入炉煤质之间有着复杂的内在关系。CQMS利用电厂常规的煤质分析数据和锅炉运行历史数据，采用人工智能神经网络技术，建立锅炉运行参数与入炉煤质之间的关系模型，实现煤的热值、挥发份、灰份和水份的在线监测。根据煤质量监测结果对煤的着火及燃烧稳定性和煤的燃尽特性进行在线分析。

系统以一段时间内（如5分钟，时间可调整）的移动平均值提供入炉煤质监测结果，并以曲线方式显示，便于用户监视入炉煤质的变化趋势。2．煤质变动异常警示

燃烧工况的异常往往是由于入炉煤质变化，而运行人员未察觉，未能进行及时的燃烧调整引起的。系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质变化幅度达到预警值时向用户报警，以提醒运行人员加强燃烧监视与调整，避免燃烧恶化影响锅炉运行安全。3．实时性能计算

系统基于入炉煤质软测量，实时计算锅炉效率及机组实时发电煤耗。可根据用户的要求进行热值统计、班组考核和实时发电成本计算。4．燃烧优化操作指导

锅炉的负荷和入炉煤质对燃烧工况有很大影响，随着负荷和入炉煤质的变化，运行人员应及时进行燃烧调整，才能获得最佳的运行炉效。系统根据锅炉运行历史数据，在线分析当前负荷和入炉煤质工况条件下，各种燃烧运行方式的经济性，从而找出最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等），提供给运行人员作燃烧调整参考。5．系统自适应

本系统是采用人工智能神经网络技术，根据锅炉运行数据来建立煤质计算模型的。随着时间的推移，锅炉设备运行特性以及现场测点精度会有变化。为解决这些变化对系统产生影响，采用自适应技术，根据最新的锅炉测点数据，在线自动完成对煤质监测模型的校正，保证本系统能适应锅炉运行条件的变化，使监测系统长期可靠有效。

6．使用安全、投资小、运行维护成本低

煤质监测分硬件测量和软测量两类。硬件测量一般要在现场安置放射源，对人身安全有隐患。另外，硬件测量系统价格昂贵，后期的运行维护成本高。近年来，人工智能技术的发展为煤质的软测量提供了一个有效途径，由于其使用安全、投资小、运行维护成本低，正在为工程应用所接受。

三、系统实施方案 1．系统结构

系统配置一台计算机通过网络与SIS或DCS连接，获取机组实时数据。CQMS计算机与SIS或DCS的数据通信是单向的（系统只读数据不写数据），以保证SIS或DCS的运行安全。电厂应提供SIS或DCS的网络数据通信接口软件（模块）。CQMS计算机将计算结果通过网络发送到客户端，供用户监控使用。2．数据采集

根据电厂提供的SIS或DCS的网络数据通信接口，开发数据采集软件，并到现场安装，采集1-2个月的机组运行实时数据，同时电厂提供数据采集期间的入炉煤质分析数据（化学车间提供）。3．建立模型及软件集成

根据所采集到的数据建立初始监测模型，在此基础上进行应用系统软件集成，需1-2个月时间。4．系统现场安装试运行

系统到现场安装，并进行调试、完善、试运行。5．系统验收

与电厂讨论确定系统验收条件和方法，并对系统进行测试验收。

四、经济效益分析 1．直接经济效益

锅炉的运行经济性与司炉的燃烧运行经验密切相关。不同司炉的运行水平客观上存在差异，即使是同一司炉，受主观因素的影响，在不同的时间，其运行水平也可能存在差异，因此凭经验进行的锅炉燃烧调整操作具有一定的随意性。

司炉的燃烧运行经验蕴涵在锅炉运行数据中。本系统具有燃烧优化功能，能根据锅炉运行历史数据，在线分析出不同负荷、不同入炉煤质工况条件下，最佳的燃烧运行参数（如最佳烟气含氧量等）。其实质就是从锅炉运行历史数据中提取运行水平较高的司炉的运行经验。以某电厂300MW机组为例，对同一负荷、同一入炉煤质工况，锅炉运行效率最大相差约0.6%，预计通过燃烧优化可提高锅炉的整体运行水平，炉效可提高约0.3%，年节约标煤2139.9吨，年直接经济效益128.4万元。

以某电厂300MW机组设计参数为依据，炉效提高0.3%的经济效益估算如下：

1．100%负荷耗煤133.89T/H，煤热值为20306KJ/Kg，炉效为91.32%，折算成标煤，年耗标煤为：

B=133.98*24*365*20306/29270=814227.5吨标煤/年

2．考虑80%的负荷率，炉效提高0.3%节省标煤为：

B0.8B0.80.3814227.52139.9吨标煤/年

91.323．平均标煤价格按每吨600元计算，年节约燃料费用为：

600*2139.9=128.4万元/年

2.间接经济效益

近年来，由于动力煤供需关系失衡，导致许多电厂锅炉入炉煤质波动较大且频繁。由于缺少入炉煤质的在线监测，运行人员很难根据煤质变化及时进行燃烧调整，导致锅炉燃烧效率降低，甚至燃烧工况恶化，威胁锅炉运行安全。本系统对入炉煤质的变化趋势进行监测，当入炉煤质有较大变化时，及时提醒运行人员注意，加强燃烧监视与调整，必然会提高锅炉运行效率，避免燃烧恶化导致事故发生，产生较大的经济效益。

由于煤炭价格的上涨，各电厂对机组运行的经济性日益重视。机组运行经济性最终体现在发电煤耗上。本系统基于入炉煤热值在线监测，可进行连续的热值统计和实时发电煤耗计算，必将对机组运行经济性分析，节能降耗措施的实施与评估，具有较好的推动作用，产生较大的经济效益。另外，本系统的实施对未来电厂竞价上网也具有重要的意义。

五、CQMS应用实例

应用实例为1025t/h中间储仓式乏气送粉双炉膛结构四角切圆燃烧锅炉，四层一次风（甲、乙、丙、丁），五层二次风（A、B、C、D、E），两层燃烬风（OFA、OFB）。

下面两图为煤质软测量测试结果。共取了160个工况点，蓝线为煤质实验室分析值，绿线为软测量值。煤的热值测量标准差为0.543MJ/Kg，平均相对误差为2.5%，挥发分测量标准差为0.725%，平均相对误差为2.9%。可以看出，软测量结果能很好反映煤质的变化趋势，足以满足锅炉燃烧运行调整的需要。需要指出的是，在实际使用过程中，由于神经网络的特点，随着神经网络样本数据的增多，模型的计算精度会进一步提高。

煤的低位热值软测量结果

锅炉燃烧控制系统 第3篇

摘 要：由于循环流化床锅炉燃烧系统具有参数分布广、非线性、时变和大滞后等控制难题，因此分析了该系统的结构与工艺特点。运用多智能体建模方法，将系统进行机理分析分解为若干个子系统，并找出子系统输入输出变量之间的关系，建立被控对象的子系统的数学模型。采用多智能体预估和控制方法，给出循环流化床锅炉燃烧系统的多智能体预估控制算法。仿真结果表明采用该建模和控制方法，能够取得满意的控制效果。

关键词：循环流化床锅炉；多智能体；预估；控制

中图分类号：TP13；TP273

近年来，我国北方雾霾越来越严重，究其原因，我国的能源结果以煤炭为主，火电装机总量高达8.81亿千瓦，因此我国大力发展清洁燃烧技术。循环流化床锅炉以其燃烧效率高、污染少、燃料范围广的优势，在近年来得到大规模的应用。在控制过程中，床层溫度是一个直接影响锅炉能否经济安全运行的重要指标。但是由于循环流化床锅炉燃烧过程中伴随着强烈的热交换和化学反应，而且煤炭燃烧具有大的热惯性，通过给煤量调节床层温度滞后较大，这些情况大大增加了循环流化床锅炉建模的复杂性，因此采用普通的控制手段，很难有良好的效果。

循环流化床锅炉燃烧过程存在着复杂的流体动力学特性和传热传质特性，难以得到被控对象的精确模型，目前大部分的控制系统数学模型是依靠原始数据辨识或者依赖技术人员经验积累来实现的。文献[1]在总结研究循环流化床锅炉的动态特性后，建立了循环流化床锅炉的自整定智能控制器并成功应用于国产75t/h循环流化床锅炉床层温度的控制。文献[2]针对循环流化床锅炉汽温被控对象的高阶特性，将Smith预估器应用到大滞后系统中，设计出一种结合系统数学模型，参考内膜原理的自适应解耦控制系统。然而，循环流化床锅炉燃烧系统存在着大惯性、强耦合以及调节给煤量的大滞后特性，致使被控对象难以控制；Smith预估器对于大滞后系统来说要求得到系统被控对象的精确数学模型，否则一旦模型误差发生大的变化，系统可能进入不稳定状态。

近年来，多Agent系统MAS（Multi-agent System）已成为一个热门的研究方向。Agent模型最初是作为一种分布式智能计算模型被提出来的。二十世纪八十年代Bratman[4]提出了Agent的基本模型，模型包含三个基本的要素：信念（Belief）、期望（Desire）和意图（Intention），各自表示其Agent所具有的认知、能力以及要实现的意图，各个Agent的独立行为动作，都是基于三个基本要素，通过与外界以及和其他Agent之间的交互来完成的。

对于现实中复杂的、大规模的系统有必要采用多Agent系统，多Agent不但具有求解自身内部的参数，而且还可以通过相互合作，来解决系统整体复杂的问题。它们具有如下特点：

（1）各个Agent具备处理自身信息和解决自身问题的能力；

（2）各个Agent独自存储并且处理自身的数据；

（3）各个Agent之间是异步通信和并行计算的。

MSA系统由多个Agent组成，它们通过相互之间以及与环境之间通讯、协作来共同完成复杂的任务，和传统建模方法和控制方式比起来，具有更灵活的适用性、更高的效率、分布式的感知与作用、内在的并行性[5]、改良的系统性能、容错控制、鲁棒性。因此多Agent系统近年来得到学者们深入的研究，并且在医学、航天和交通控制等领域也得到广泛的应用。

本文在分析循环流化床锅炉燃烧过程系统内部结构和工艺特点的基础上，采用一种多智能体模型描述不确定、大滞后、强耦合的循环流化床锅炉燃烧过程的运动特性，将复杂的系统分解为多个子系统模型。子系统数学模型比整体系统模型更易求得而且可以大大降低输出对输入的时延，采用一种多智能体预估控制算法，以期提高控制效果的满意程度[6]。

1 循环流化床锅炉燃烧系统结构分析与多智能体建模

循环流化床锅炉燃烧系统结构复杂，本文采用多智能体建模方法，通过利用Agent的局部连接规则、机理方程和局部细节模型，建立该复杂系统的一种多智能体模型。

循环流化床锅炉按结构分，由炉体、给煤系统、一次风系统、二次风系统、分离器、回料器、尾部烟道等组成。通常锅炉本体分为密相区和稀相区两部分。

循环流化床锅炉燃烧过程可以看成是由相互关联的四个部分组成，即密相区、稀相区、分离器和回料器，假设每一部分中包含有一个Agent模块，这些Agent模块分别为Agent1、Agent2、Agent3、Agent4。它们能够长期获取数据，发现规则并且建立周期性的模型。分别对这四个部分进行分析，列出动态物料平衡和动态能量平衡方程，用大量实例数据训练Agent模块，建立子系统智能体模型。

根据某型循环流化床锅炉的运行状况，提出了如下简化假设：

（1）不考虑石灰石的加入及其化学反应；

（2）各部分均为均质对象，即温度和密度均匀分布；

（3）锅炉与外界完全绝热，密封良好；

（4）分离器内没有换热装置，且不发生燃烧反应。

1.1 建立密相区Agent模型

密相区是锅炉本体的下半部分，燃烧的颗粒浓度较高。密相区具有复杂的多输入多输出结构，建立以煤、一次风、回料器、稀相区对密相区的沉降为输入，以排渣、密相区对稀相区的扬析为输出的动态平衡方程。

密相区床料质量平衡方程为：

式中，MA1为密相区质量，Fc为给煤量，FA1，A2为稀相区对密相区的扬析量，Fd为排渣量， 为单位时间内密相区内煤炭燃烧量，FA4，A1为回料器返料量，FA2，A1为稀相区对密相区的扬析量。相对于给煤量Fc和燃烧量 ，其他各分量对密相区质量的影响较小，可以忽略不计。

密相区燃烧热量平衡方程为：

QF1为单位时间一次风带入的热量，可表示为：

QF1=Vg1Sg1CgTA1 （5）

其中，Vg1为一次侧风速，Sg1为一次侧风入口截面积，Cg为空气比热容。

Qc为单位时间给煤带入的热量；

Qc=FcCgTA1 （6）

QA4，A1为单位时间返料带入的热量。

QA2，A1为单位时间稀相区对密相区沉降物料的热量；QA1，A2为单位时间密相区对稀相区扬析的热量。

QA2，A1=FA2，A1CgTA1=α1MA1CcTA1 （7）

QA1，A2=FA1，A2CgTA1=（1-α1）MA1CcTA1 （8）

其中，α1为沉降分离效率修正因子，一般取0.05。

Qd为单位时间排渣排出的热量；

Qd=FdCcTA1 （9）

為单位时间密相区煤燃烧产生的热量；

（10）

其中，Hc为煤炭的热值，Carvalho[11]给出了燃烧速率 的关联式。

（11）

式中，k1为燃烧速率系数；dc1为密相区煤炭颗粒直径；ρo2为密相区氧气浓度，ρc1为密相区煤炭颗粒浓度。

为单位时间密相区辐射输出的热能。

（12）

其中，β1为传热系数；S1为受热面；Tw为受热面温度。

将式（3）-（12）带入到热量平衡方程式（2）中，可得：

假设计算机采样周期为ΔH（ΔH足够小）时，式（12）可近似为：

其中，d0为密相区输出对一次风的滞后时间。从上式可以看出，在实际控制过程中，一般通过调节一次风速Vg1及密相区颗粒浓度ρc1来调节温度的。

整理得：

（15）

式中，Z12（k）为密相区的系统输出温度TA1，Z11（k-d0）为一次侧输入风速Vg1，Z10（k）为煤炭颗粒浓度ρc1，v1是扰动。

（16）

其中，a、b是与密相区质量MA1有关的参数，c、d与煤炭颗粒的直径和氧气浓度有关。可以用最小二乘法来辨识式（15）中的参数。

令：

Y=[Z12（k+1）Z12（k+2）…Z12（k+n）]T

（17）

其中，Y=AUT，即可通过A=Y（UT）′辨识出系统参数，由于密相区质量MA1会缓慢变化，所以式（16）中的模型参数会变化，所以在线用最小二乘法辨识这些参数，最终得到密相区的Agent模型。

1.2 稀相区Agent模型

同样地把稀相区Agent看成系统整体中的其中一个Agent2，稀相区有三个输入和二个输出，建立其动态能量平衡方程。

稀相区床料质量平衡：

（18）

式中，MA2为稀相区质量；FA3，A2为分离器对稀相区的沉降速率；FA2，A3为稀相区对分离器的扬析速率； 为单位时间内稀相区内煤炭燃烧量。

稀相区动态能量平衡方程为：

（19）

式中， （20）

其中，QA2为稀相区能量，TA2为稀相区温度。

QF2为单位时间二次风带入的热量；

QF2=Vg2Sg2CgTA2 （21）

其中，Vg2为二次侧风速，Sg2为二次侧风入口截面积。

QA3，A2为单位时间分离器对稀相区沉降物料的热量，QA2，A3为单位时间稀相区对分离器扬析物料的热量；

QA3，A2=FA3，A2CcTA2=α2MA2CcTA2 （22）

QA2，A3=FA2，A3CcTA1=（1-α2）MA2CcTA2 （23）

其中，α2为沉降分离效率修正因子。

为单位时间稀相区煤炭燃烧产生的热量；

（24）

其中，单位时间内稀相区内煤炭燃烧量 可由式（24）确定。

（25）

式中，k2为燃烧速率系数；dc2为稀相区煤炭颗粒直径；ρc2为稀相区煤炭颗粒浓度。

为单位时间稀相区辐射输出的热能。

（26）

其中，β2为传热系数；S2为受热面。

由上述公式联立可得：

（27）

同理，可得稀相区运动方程：

（28）

式中，Z23（k+1）为稀相区系统的输出温度TA2，Z20（k-d1）为二次侧输入风速Vg2，Z12（k）为稀相区的煤炭颗粒浓度ρc2，v2为扰动，d1为滞后时间。

（29）

同样地，用最小二乘法可辨识得到稀相区Agent模型。

相应地建立分离器（Agent3）和回料器（Agent4）的动态能量平衡方程。

（30）

式中，QM为废气带走的热量。

QM=（Vg1Sg1+Vg2Sg2）CgTA3 （31）

同理，将式（27）整理得：

（32）

这样通过辨识可得到分离器Agent数学模型。回料器一般采用高温发料，运行稳定时，可认为回料器中能量基本保持不变。

即： （33）

2 多智能体预估控制算法实现

由于循环流化床锅炉结构复杂，传统控制思想存在着控制效率低下，抗干扰能力不足，难以克服系统中的大滞后和强耦合等问题。多智能体预估控制是将模型信息与检测信号分散化，采用模型误差反馈校正，滚动优化控制参数，能够控制复杂的被控对象[7-9]。

表示子单元ΣA1的智能体预估器， 表示子单元ΣA2的智能体预估器。各个子单元智能体预估器之间的通信依靠系统的物理结构进行，我们假设在子单元上设计的预估算法可以得到整体系统运行状况。

假设子单元ΣA1的控制输入相对于控制输出的滞后是D12，子单元ΣA2的控制输入相对于控制输出的滞后是D23。因此可以得出预算法：

式中： 、 分别是Z12、Z23的预估值。

假设Zij的期望值是 ，并且系统输入输出的期望与预估值之间存在某种关系，即：

其中：p为可调参数，且-1

根据上式可得：

同理可得：

其中：p1、p2为设计参数。

结合预估算法得到多智能体控制算法：

其中：a1、a2、a3、b1、b2、b3为系统辨识参数；p1、p2为设计参数。

3 仿真分析

循环流化床锅炉燃烧系统模型的数据来源于某锅炉厂220t/h循环流化床锅炉，采集其2011年度运行数据，辨识出各个子系统Agent模型及其之间的关联关系，然后设计多智能体预估控制算法，采用子系统数学模型和实际系统的输出误差进行反馈校正，滚动优化控制参数，来实现对被控对象的控制。并且具有较好的控制效果。

用MATLAB进行仿真，并和常规PID控制进行对比，仿真结果如图4和图5所示。图4为正常情况下的多智能体预估控制和常规PID控制的效果图，图5为在引入扰动后的控制效果图。可以看出，多智能体预估控制可以降低大的超调并且在要求范围内使系统更快的达到稳定。经对比可以说明该方法设计的系统具有良好的稳定性以及抗干扰能力。

4 结束语

本文采用多智能体建模方法，并对循环流化床锅炉进行机理分析，把原本复杂的系统分散成若干个小系统模型，并给出传递控制参数的多智能体模型，建立相应的智能体预估器。利用多智能体预估控制算法，可以使系统受到扰动后更快的稳定下来，具有较强的鲁棒性。多智能体预估控制方法是把复杂的系统结构离散化，预估仅仅根据模块信息，然后控制局部，当子单元出现故障，可以依赖预估信息进行处理，降低系统的停车率。随着对多智能体系统的深入研究，其得到越来越多的专家学者的认可，目前已在智能交通、航天航空等领域得到广泛应用。

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作者简介：吉晓青（1987.09-），女，河北任县人，硕士研究生，研究方向：检测技术。

高炉煤气锅炉燃烧控制策略分析 第4篇

根据“十二五”规划总体节能减排目标, 到2015年, 全国万元国内生产总值能耗要下降到0.869t标准煤 (按2005年价格计算) , 比2010年的1.034t标准煤下降16%。“十二五”期间, 应实现节约能源6.7亿t标准煤。而我国的钢铁行业近10年来迅猛发展, 钢铁总产量不断提高, 到2009年我国生铁产量已达到5.678亿t, 占世界总产量的47%。所以, 对钢铁企业“三气” (高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气) 的综合利用是实现节能减排的一个重要突破口, 而对高炉煤气锅炉的燃烧控制便成为余热利用的关键工艺。

1 高炉煤气锅炉燃烧的工艺要求

高炉煤气是一种低热值气体燃料, 燃烧特性使得其在锅炉内燃烧必须要与空气混合良好, 使混合气中高炉煤气达到着火体积分数, 混合气的温度升高到着火温度。所以在燃烧控制过程中, 要根据锅炉负荷的要求随时调节风量和煤气量, 而且要做到增负荷时先增风量后增煤气量, 减负荷时应减煤气量后减风量, 保证过热器后的氧量维持在一定的范围内。

当锅炉运行、机组负荷改变时, 锅炉进入炉膛的高炉煤气量和风量将相应发生改变, 那么燃料在炉膛中燃烧产生的烟气也将随之改变。为了保证锅炉燃料能稳定燃烧, 势必要求维持炉膛压力在一定允许范围内。因为炉膛内负压过低, 势必使炉膛、烟道系统的漏风量进一步加大, 不仅燃烧损失增加, 而且可能造成燃烧不稳、燃烧恶化而使锅炉灭火, 还有可能引起过热器温度升高, 增加受热面及引风机叶面的磨损;如果炉膛内负压过高, 炉膛内的火焰和高温烟气就会向外喷泄, 影响锅炉的安全运行。

2 控制策略

为了保证炉膛内高炉煤气在燃烧时有适当的空气量, 从而维持锅炉的经济燃烧, 锅炉内送风量的控制是一个关键环节。在高炉煤气锅炉的低温过热器出口设置含氧量测量装置 (采用氧化锆测量, 氧化锆的含氧量惯性小、反应灵敏) , 以氧量测量参数为被调节量来调节送风机的送风量。送风量可以通过调节送风机的入口挡板控制, 或者变频控制送风机的电机。为了提高送风系统在负荷变化时的反应速度, 引入主蒸汽流量作为前馈信号。控制原理如图1所示。

为了保证空气/煤气比的合理性, 采用如图2所示的原理进行交叉控制。主环:主蒸汽压力PID调节;辅助环:空气PID调节、煤气PID调节;HS为高选器;LS为低选器;K为空气/煤气比系数;f (x1) 为风量配置函数;f (x2) 为煤气量配置函数。流量信号均需经过压力、温度补偿。

当系统处于稳定的时候, 主蒸汽压力PID调节输出A1为煤气PID调节的给定值, B1为空气PID调节的给定值。

当主汽压力增大时, 压力PID数据增大。对于空气流量调节来说, 随着B1的增大, B1、B2经过高选器选中B1作为空气PID调节的给定值, 阀门开大。而对于煤气流量调节来说, 随着A1的增加, A1、A2经过低选, A1被中断, A2作为了煤气调节的给定值, 其随着空气流量的增加而开大调节阀, 从而增加煤气量, 实现了负荷增加, 先增风量后增煤气量。

当主汽压力减少时, 压力PID数据减小。而对于煤气流量调节来说, 随着A1的减少, A1、A2经过低选, A1被作为了煤气调节的给定值, 阀门开小;对于空气流量调节来说, 随着B1的减小, B1、B2经过高选器选中B2, B1被中断, B2作为空气PID调节的给定值, 其随着煤气流量的减少而开小调节阀阀门开度, 从而实现了负荷减少, 先减煤气量后减风量。

为了维持炉膛负压在-30~-20kPa, 保证锅炉的稳定安全燃烧, 在锅炉炉膛出口的左右侧分别设置炉膛负压检测装置, 将2个负压的平均值作为被调节量来调节引风机的入口挡板, 或变频调节风机电机。为了提高引风对送风的跟随速度, 引入送风量变化率作为前馈信号, 组成单回路前馈系统。原理如图3所示。

针对煤气发生炉的工作原理, 我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性进行改进:

(1) 为了保证煤气炉燃烧时的安全, 可以在煤气炉上方装设自动进水装置, 这样可以在煤气炉内少水的情况下自动打开, 一方面防止了危险的发生, 另一方面也减少了操作时的工作量。

(2) 加强对操作人员进行技能培训, 使其能够及时发现生产过程中设备出现的问题, 并采取及时有效的措施, 维护运行安全。

(3) 在燃烧炉上方的汽包上和夹套顶部装设大口径爆破片, 这样在发生危险情况时, 炉体周围的压力能迅速降下来, 不至于因为压力过高引起筒体变形或者破裂而引发安全事故。

3 结语

上述控制方案无论在DCS集散控制系统还是在PLC系统中都很容易实现, 这样可以有效降低操作者的劳动强度, 而且也为机组的经济运行和安全燃烧提供了保障。

参考文献

[1]本书编写组.热工自动化设计手册[M].北京:电力工业出版社, 1981

锅炉低负荷燃烧调整措施 第5篇

一、把好掺配煤关

1、由于煤场劣质煤多、优质煤少，同时如果来车很多的话，输煤为了减轻自己的压车压力，很多差煤都往仓里上，造成煤质很差燃烧不稳，锅炉容易灭火。所以要求二控值长严格调度输煤专业，绝对保证B、D仓的煤是优质煤，并且上个班要对下个班前四个小时的煤质负责。

2、由于原煤仓下煤不畅，加之雨雪天气煤湿结冻，给煤机断煤频繁发生，所以要求二控值长严格调度输煤专业，尽量从干煤棚取煤，如确需掺湿煤，干湿比例不能超过三比一，并且干湿煤尽量在皮带上混合好后再进原煤仓。

二、把好给煤机下煤关

由于原煤仓内壁不滑，同时老煤板结严重，所以原煤仓下煤不畅，对直吹式的锅炉更影响机组的负荷和锅炉燃烧的稳定。尤其是给煤机长时间不下煤，一则会造成煤粉分离器出口温度高（150℃），跳磨煤机，更加剧炉膛燃烧的扰动和不稳定；再则如给煤机下煤挡板关闭不及时或关不动，会造成热风上走，烧坏烧焦给煤机皮带。所以要求值长、机长：

1、积极合理调动敲煤临聘人员，值内设专人加强对临聘人员的监督，把临聘人员分成三组，其中两组（6人）对B、E四台断煤严重的给煤机重点蹲守敲煤，另一组（3人）机动负责其他给煤机，这样各负其则，临聘人员才会提高责任心。

2、每个值加强对敲煤临聘人员的培训，提高敲煤技巧，这样既省力又不堵煤。

3、当发现给煤机上插板和下挡板故障时，值长要立即联系炉控和火电运检公司人员进行处理，处理不好快速手动摇开，以便启给煤机下煤。

4、因为B、D原煤仓上的优质煤，所以当这两个仓对应的任一给煤机断煤时，应加强燃烧的监视，适当投油稳燃，下煤正常燃烧稳定后退油。

三、把好炉膛燃烧关

1、制粉系统的调整

制粉系统参数的调整的好坏，直接关系到炉膛燃烧的稳定。所以要求副控及以上的人员从以下方面来进行调整：

a、一次风压、一次风温、一次风速

一次风压根据磨煤机的台数和下煤量而定，一般磨煤机入口风压为8.5~9.5MPa，压力高、下煤量小，会导致煤粉分离器出口温度升高，同时会导致磨煤机大瓦温度上升跳磨；压力低下煤量大，会导致煤粉吹不出去,堵磨堵粉管。

一次风温与冷热风挡板开度有关，根据下煤量和煤粉分离器出口温度而定，一般控制270~290℃,，煤粉分离器出口温度控制在50~150℃，温度低容易堵粉管,温度高造成跳磨，煤粉管内自燃烧坏粉管。另外为了保证锅炉的效率，提高锅炉燃烧的稳定性，磨煤机冷风挡板（除了给煤机断煤之外）一般不要开启。

一次风速正常情况决定一次风压，一般控制在23~30m/s，风速过低容易造成堵粉管，风速过高会造成煤粉炉内停留时间短,燃烧不完全，火检不稳定监视不到火。b、煤粉的浓度

煤粉的浓度是决定煤粉燃烧的重要因素，浓度低燃烧不旺，造成燃烧区的温度低，锅炉的热负荷低，燃烧恶化直至灭火。浓度高，容易堵管，严重的会造成爆燃放炮。具体控制是由负荷风挡板开度和磨煤机的料位，一般控制风粉比在1：1左右。C、煤粉的细度

煤粉的细度是决定煤粉燃烧完全与否，煤粉越细与空气的接触面积越大，越容易燃烧，但是耗磨煤机的电量；煤粉越粗，越不易燃烧，也不易完全燃烧，释放出热量，同时会带走炉膛的热量，造成炉膛燃烧区的温度降低，锅炉燃烧恶化直至灭火。煤粉的细度通过煤粉分离器折向角的开度控制，其开度一般在3左右，实在还粗，则调到4，煤粉细度一般控制R90数值小于10。

煤粉越粗，通过煤粉分离器时则通过率低，其余的则通过回粉管重新进入磨煤机进行研磨，这样既增加电耗又降低了制粉系统的出力，同时煤粉分离器出口温度也不易控制。d、容量风挡板

容量风挡板是调节一次风携带煤粉进入炉膛的能力，启磨煤机时可以保持开度在5%，但是给煤机启动5分钟，磨煤机建立料位后，需立即开启容量风挡板，至少开到30%，否则容易堵磨。然后根据锅炉负荷的需要对容量风挡板进行操作，煤好时最大开到50%，煤差时最大开到65%。

当任一侧给煤机断煤时，应立即关小对应的容量风挡板（20%左右），适当加大另一侧给煤机出力，防止煤粉分离器出口温度高跳磨带来燃烧扰动。旁路风是用来暖磨和建立磨煤机通风量的，当然当煤粉分离器出口温度低时，可以适当开启旁路风挡板，提高其温度。e、磨煤机的火检

磨煤机的火检是检查喷燃器内煤粉燃烧的情况，当燃烧不完全时，火检是监视不到火焰的。在火检冷却风机运行正常的情况下，每台磨煤机四个煤火检失去三个，则跳磨煤机，带来炉膛燃烧的扰动。所以当煤粉燃烧不完全火检监视不到火焰时，需投油助燃。f、磨煤机的钢球

磨煤机钢球量决定煤粉的细度，可以从磨煤机电流上看出，正常维持磨煤机电流在142~149A之间（D磨煤机电流在110A左右），如果电流达不到，则需加钢球，现在6台磨煤机都需要加钢球。同时加钢球是一个定期工作，磨煤机运行时依据电流每次加50~80个。其中D磨煤机钢球与其他磨煤机钢球型号材质不一样。

2、锅炉风量的调整 a、送风量

锅炉燃烧的风量正常以炉膛的氧量来衡量，一般维持在3~4个氧量，尤其在煤差时更要控制锅炉的风量不能过大，因为煤差时炉膛燃烧中心的温度低，同时过多的煤粉不完全燃烧本身需要吸收和带走热量，如果再加上比火焰中心温度更低的送风（300℃左右），相当于对炉膛的冷却，降低炉膛的温度，不利于炉膛的稳燃。当然风量不能过小，否则容易发生炉膛爆燃。

冬天由于环境温度较低，所以锅炉燃烧的风量尽量控制，不宜过大。同时要尽量开启二次风再循环挡板，提高送风机入口风温，提高二次风温，保护空预器，防止低温腐蚀。b、辅助风挡板的调整

前后墙对冲燃烧的辅助风挡板调整很重要，如果不注意就会影响火焰的中心和火焰刷壁，同时不利于火检的监视。要求同层火嘴辅助风挡板基本保持一致的开度，由于前墙远离风机，前墙比后墙开度大5%，这样基本平衡对冲。为了建立“金字塔”火焰，要求下面的辅助风挡板比上面的开度大，开度基本为80%、70%、60%。同时为了煤粉的完全燃烧，燃烬风挡板的开度为30~40%。中心风视喷燃器投入情况开启，一般为100%。

3、炉膛温度的控制

锅炉燃烧的稳定关键取决于锅炉火焰中心的温度，当锅炉热负荷达到最低稳燃的临界负荷时，此时煤粉燃烧所释放的热量与受热面吸收的热量、其他介质带走的热量相平衡，如果此时存在比炉膛中心温度更低的介质进入炉膛，势必会冷却火焰，降低火焰中心温度，恶化燃烧，最终导致灭火。

象一次风机的冷风挡板、粉管的吹扫风挡板开启、送一次风机的动调控制不当、锅炉本体的人孔门未关、锅炉本体的漏风、空预器的漏风、辅助风挡板的调整、磨煤机的冷态启动等等都可能导致锅炉灭火。

四、其他因素的把关

1、吹灰

为了干净锅炉的受热面，提高受热面的传热系数，防止锅炉结焦，所以定期吹灰。由于煤质很差，所以规定每个星期一、三、五的白班，机组申请负荷带到500MW以上，对锅炉本体、水平烟道、尾部烟道进行吹灰，要求一、三、五早班的值长联系输煤，所有煤仓上好煤，如果当天煤质较差或输煤设备故障，则可以延期吹灰，吹灰时要求锅炉专工必须到场。

如果吹灰时发生锅炉燃烧不稳或掉焦的情况，则立即投油稳燃，停止吹灰。

2、掉焦

因为煤质差异，如果灰的熔点比较低，这样锅炉就容易结焦，为了抑制结焦，应该提高锅炉燃烧的过剩空气系数。炉膛掉焦时负压先正后负，此时除了立即将引风机静调切为“手动”外，还需投油稳燃。

3、水封

因捞渣机故障或补水中断，炉底水封如果发生破坏，此时大量的冷风从炉底进入炉膛，造成炉膛燃烧不稳，尤其是冬天。此时应立即投油稳燃，关闭捞渣机液压关断挡板，尽快恢复水封。

4、煤质的突变

直吹式制粉系统如果煤质发生突变，则直接影响炉膛的燃烧，并且速度和强度比中储式要剧烈的多，所以要求监盘人员要加强燃烧的监视，一旦发现煤质突然变差时，要及时投油稳燃，然后对燃烧做出调整，燃烧稳定后方可退油。

总之锅炉燃烧调整是一个非常细腻的工作，需要精调细烧，同时需要加强监视，通过火焰电视、火检强度、锅炉的汽压汽温变化及时发现炉膛燃烧工况的变化，燃烧不稳时立即投油稳燃，燃烧稳定后退油。

1、当锅炉在低负荷运行时，监盘人员一定要集中精力，提高监盘质量，加强对各仪表的分析，对出现的异常作出正确判断和正确处理；同时，由于锅炉负荷低，所以要做好锅炉突然熄火的事故预想，杜绝锅炉熄火后事故扩大。

2、经常检查来煤情况，了解煤质及表面水份；同时要查阅上班来煤情况，要根据机组负荷、粉仓粉位、给粉机转速等情况判断不同时间所烧不同煤种，提前做好相应的燃烧调整工作。应经常到就地观察炉火及排烟颜色。

3、加强燃烧调整，应根据不同负荷、不同煤种有针对性地调整，要参照大修后低负荷试验报告进行调整；在调整燃烧时，首先将运行的各一次风尽量调平，同时要保持合理的给粉机台数，保持集中燃烧，避免给粉机转速过低或过高运行（400t/h炉保持在380~550转/分，670t/h炉保持在550~700转/分），停用的给粉机一次风门要及时关闭；二次风量要合理，可适当增大氧量运行，但应避免过大，停用给粉机的上部二次风门要及时关至10%。

4、当需要停用给粉机时，正常情况下一定要从上向下对角停运，当下层给粉机出现问题而需要停运时，也要及时关闭相应的一次风门，同时要做好防止燃烧不稳的事故预想；当不能确保燃烧稳定时，一定要先投油助燃。

5、可解除浓稀相补风自动，适当提高浓稀相燃烧器壁温度并保持在上限稳定运行，但要避免将浓稀相燃烧器烧红。

6、制粉系统要保持平稳运行，一次总风压要尽量保持在低限运行，一次风温尽量保持在上限运行；应经常检查给煤机来煤情况，防止给煤机突然断煤而影响燃烧，当出现给煤机突然断煤时，要及时对一次总风压进行调整，同时要加强对燃烧的调整，必要时要投油助燃。在开停磨时，操作一定要稳定，避免一次风压大幅波动，同时要经监盘付值班同意。

7、机组升降负荷时，操作要谨慎缓慢，吸、送风量要及时跟踪调整，将氧量保持在最佳值运行。炉膛负压不宜过大。

8、防止锅炉漏风，特别是火嘴处和炉膛底部漏风。炉底出渣时要通知副值班员并征得同意。

9、牢固树立“安全第一”思想，摆正安全与经济的关系，不允许抱着侥幸心理过分追求节省燃油而忽视燃烧的稳定；在不能保证锅炉安全运行时，一定要及时投油助燃，并确认油枪着火良好。同时，严禁用停用下部给粉机的方式来提高汽温运行。

循环硫化床锅炉燃烧调整 第6篇

【关键词】循环硫化床锅炉；燃烧方式；调整

目前，循环硫化床锅炉已得到了国内外专业人士的广泛认可。随着循环硫化床技术的不断进步，循环硫化床锅炉的性能也越来越可靠。相比于传统的鼓泡床锅炉，循环硫化床锅炉的动力性、燃烧性以及传热性更为良好，然而不可否认的是，循环硫化床锅炉在具体应用时，还是容易因为某些因素影响，或者某些条件无法满足设计要求而产生锅炉运行故障，严重者还会酿成安全事故。因此本文强调要切实做好循环硫化床锅炉的参数控制，保证其运行的稳定性。

1.循环硫化床锅炉总体结构

循环硫化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

2.循环硫化床锅炉燃烧及传热特性

循环硫化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层硫化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的硫化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环硫化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环硫化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。

3.循环硫化床锅炉主要热工参数的控制与调整

3.1料层温度

料层温度是指燃烧密相区内硫化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使硫化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度，最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。

3.2返料温度

返料温度是指经由返料器返送回燃烧室的循环灰的温度，其主要作用是调节和燃烧室的料层温度。值得一提的是，在循环硫化床锅炉中，应用了高温分离器装置的锅炉的返料温度相对较高，返料器反送回来的循环灰温度大多在20-30℃，这时候的循环灰还能继续燃烧，支持锅炉运行。在锅炉运行过程中，必须严格控制好循环灰的温度，防止返料器在运送循环灰时因其温度影响而产生结焦现象。一般来说，运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。

3.3料层差压

料层差压的基本作用是反映锅炉燃烧室料层的厚度。通常来说，锅炉燃烧室的料层差压多被控制在7000-9000帕之间，燃烧室料层厚越高，其料层差压参数便越大。料层差压也是影响锅炉运行稳定性的一个重要因素。在锅炉运行过程中，如果燃烧室料层厚度过大，锅炉的硫化质量将受到负面影响，严重者还有可能引起锅炉炉膛结焦，乃至灭火，阻碍锅炉运行。因此，用户在使用循环硫化床锅炉时，为了保证硫化床锅炉的硫化质量，务必要做好全方位的工序控制，料层差压作为一项重要的影响因素，其控制工作同样不可忽视。控制料层差压的有效方法是在使用之前，根据添加入锅炉内的煤种特性来设定合适的料层差压范围，确定出料层差压的上限和下限，并以此作为排放底料的开始差压和终止的基准点。

4.锅炉调整中需要注意的几个问题

4.1返料量的控制

与常规锅炉相比，循环硫化床锅炉返料量的控制共多更加复杂。从循环硫化床锅炉的燃烧和传热特性来看，锅炉返料量的多少将直接影响并决定锅炉的燃烧状况。鉴于锅炉炉膛内所存在的返料灰是已汇总热载体们，所以其在锅炉运行时，可能会将锅炉燃烧室的热量带到锅炉炉膛上，使炉膛内部的的温度得以分布均匀，炉膛内部温度均匀稳定之后，会通过多种传热方式实现与炉膛冷壁橱进行热交换，从而是锅炉极有较高的传热系数。从这一点来看，锅炉返料量多少对锅炉传热系数起着耵决定性作用。除此之外，控制好锅炉的返料量还可适当提高锅炉分离装置的分离效率。一般来说，锅炉结构中分离器的分离效率越高，锅炉运行中所所分离出来的烟气便越多，灰量便越大，循环硫化床锅炉对热量负荷的调节工作便越加容易而简便。

4.2意风量的调整

在锅炉的实际应用中，大多数用户在调节锅炉风量时，都仅仅只依靠风门开度。这种风量调节方式可能适用于普通锅炉，但是对于循环硫化床锅炉来说，其风量的调节和控制要求则相对更高。对风量的调整原则是在一次风量满足硫化的前提下，相应地调整上、下二次风风量。因为一次风量的大小直接关系到硫化质量的好坏，循环硫化床锅炉在运行前都要进行冷态试验，并作出在不同料层厚度（料层差压）下的临界硫化风量曲线，在运行时以此作为风量调整的下限，如果风量低于此值，料层就可能硫化不好，时间稍长就会发生结焦。对二次风量的调整主要是依据烟气中的含氧量多少，通常以过热器后的氧量为准，一般控制在3-5%左右，如含氧量过高，说明风量过大，会增加锅炉的排烟热损失；如过小又会引起燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失。

5.结束语

循环硫化床锅炉技术是最近十年来发展起来的一种新型节能技术，当前在国内外已得到了普遍的推广和应用。循环硫化床锅炉技术服务于锅炉，在实际应用中难免会因为各种因素的干扰而影响锅炉的运行。本文通过对循环硫化床锅炉结构、燃烧特性以及传热特性的析，得出控制好循环硫化床锅炉的人工参数，并根据锅炉设计要求及时对其参数作适当的调整，可有效提高并保障锅炉的运行质量。

【参考文献】

[1]王俊杰.循环流化床锅炉燃烧控制系统优化[J].热电技术，2006（01）.

[2]牛培峰.大型国产循环流化床锅炉燃烧过程智能控制系统应用研究[J].中国电机工程学报，2000（12）.

锅炉燃烧系统的自动化控制研究 第7篇

目前, 锅炉在工业生产中应用较为广泛, 同时在各个行业生产中发挥着越来越重要的作用。而锅炉燃烧系统作为锅炉控制系统中的重要组成部分, 控制过程极为复杂, 控制效果难以满足人们的使用需求。随着科技的不断进步, 人们对锅炉控制系统提出了更高的要求, 传统PID控制方式难以满足人们的要求。目前, 在锅炉控制系统应用中, 人们引进了一些先进的智能控制方式, 如基于神经网络内模控制系统, 并取得良好的控制效果。

1 锅炉燃烧系统概述

锅炉具有吸热和产生热量的功能, 主要由汽锅、炉子、引风设备、鼓风设备及除尘器设备等部分组成。当锅炉中的燃料燃烧时, 是化学能转化成热能的过程, 在受热面的影响下, 高温的烟气将能量传递给锅炉内的水, 水在加热情况下, 就会被汽化, 进而生成蒸汽。锅炉在实际运行中, 包括燃烧过程、传热过程和汽化过程。

2 锅炉燃烧过程控制的必要性

2.1 维护蒸汽管道压力的稳定性

在锅炉燃烧过程控制的过程中, 工作重点是维护蒸汽管道压力的稳定性。由于汽压能够保证锅炉负荷的平衡性, 变化的大小主要由锅炉的蒸汽产量来体现, 一旦燃料的供应量发生改变, 就会改变锅炉的燃烧发热量, 锅炉的产汽量也会随之发生改变, 这样能够迅速地恢复蒸汽压力的额定值。此外, 控制好气压的稳定性, 有利于确保锅炉安全稳定运行。

2.2 满足锅炉燃烧过程的经济指标

在锅炉燃烧过程中, 为了满足整个过程的经济性指标, 通常采用烟气中的含氧量与送风量的比值来表示锅炉燃烧过的经济性指标。若能够合理控制好它们之间的比值, 将有利于热量损失的降低, 并能提高燃烧效率;反之, 就会造成锅炉在燃料中出现燃料不完全燃烧的现象, 进而造成原料浪费。除此之外, 如果锅炉燃烧中出现过多的空气, 就会造成大量热量损失, 大大降低锅炉燃烧的运行效率, 同时给环境造成严重污染。为此, 当燃料量发生改变时, 应及时改变锅炉的送风量, 以实现燃料合理利用目标。

2.3 保证炉膛压力的稳定性

保证炉膛压力的稳定性有利于平衡送风量和引风量, 确保锅炉燃烧的经济性、稳定性和安全性。为此, 务必要控制好炉膛的压力, 一般情况下, 炉膛的负压应控制在-40~-20 Pa之内。若压力过小, 炉膛就会发生喷火现象, 进而影响到锅炉燃烧中的环境卫生, 对人员的安全和健康影响较大;若压力过大, 就会造成炉膛风量增大, 引风机电力能耗就会增加, 结果就会造成炉膛热量损失。因此, 要确保炉膛压力的稳定性。

3 锅炉燃烧过程控制分析

3.1 神经网络内模控制的基本结构

由于神经网络内模控制的防御能力较强。所以在控制中应将神经网络和内模控制相结合, 以更好地控制像锅炉这样的控制系统。神经网络内模控制结构主要由神经网络中滤波器、控制器和辨识器等部分组成。其中, 辨识器是炉膛负压、蒸汽含氧量等对象的近似模型设置, 而神经网络估计器与系统输出的差值用于反馈作用;同期望的给定值之差经滤波器处理以后, 将它发送给神经网络内模控制器, 经过内模控制器的反复训练, 以掌握好对象的逆动态特性。这时, 误差将趋于零, 进而达到控制炉膛负压、蒸汽含氧量和蒸汽流量等被控对象的目标。

3.2 神经网络内模控制的方法

被控对象为输入和输出的离散时间非线性系统的表达方式见式 (1) :

式 (1) 中:y (k) 表示阶次为n的输出、输入时间序列;u (k) 表示阶次为m的输出、输入时间序列:d (k) 表示噪声;yr (k) 表示系统的输入。NNC作为一种逆系统模型, 是由三层BP神经网络组成的。在控制系统运行过程中, 通过对输入输出数据的严格检测, 并修正神经网络模型NNC、NNI进行加权系数, 同时给出控制量u (k) 实现控制。闭环系统输出方程见式 (2) :

式 (2) 中:G为被控对象模型;d (k) 为噪声。

闭环系统输出偏差方程见式 (3) :

式 (3) 中, 若NNC (1) =NN-1 (1) , 则有扰动, 当稳态偏差为零时, 系统就会自动消除扰动, 实现对输入信号的追踪。

神经网络内模控制器计算时, 主要包括以下6个步骤:置初值;测取数据y (k) 、yr (k) ;计算神经网络NNC;修正正向模型的阀值;及时调整好逆模型的阀值;返回步骤二重新进行计算。

4 结语

本文主要就神经网络和内模控制相结合的控制系统的应用方法进行了论述。在实践中发现, 神经网络内模控制具的抗干扰能力较强, 这样有利于锅炉燃烧过程中控制性能的改善。同时, 在该系统建模和仿真中得知, 该控制方法能够有效地克服传统PID的缺点, 且缩短了系统响应时间, 减少超调量, 同时具有良好的自适应性。因此, 此系统具有广阔的应用前景和价值。

摘要：阐述了锅炉燃烧系统的工作原理以及锅炉燃烧过程控制的必要性, 在此基础上针对锅炉燃烧系统的自动化控制方案进行了分析, 并提出了一种新型的自动化控制方案, 实现了锅炉燃烧系统高节能和高效运行的目标。

锅炉燃烧控制系统 第8篇

1 电力资源现状

随着我国电力行业改革的不断深入, 各种锅炉燃烧和运行机制不断的涌现而出, “厂网分开, 竞价上网”等运行方式和运行机制的进行和应用已成为当前火电厂工作的必然因素, 成为当前应用的基础前提和关键性因素。各电厂必须努力提高机组的安全经济运行水平, 不断的改善发电机应用成本措施和降低方式, 通过提高发电机锅炉燃烧方式来应对激烈的市场竞争环境和竞争模式。节能降耗是我国能源战略的一个重要内容, 对于火力发电机组, 在系统组成中和结构的构成之中, 要通过对机组的运行安全和运行的结构模式综合分析, 确保机组在工作中能够安全合理的进行。锅炉运行的安全性和经济性主要是通过锅炉在燃烧中的运行状况和效率来衡量。确保在锅炉工作中各种废弃及其污染物的排放量能够达到当前社会发展控制需求, 保证经济与社会环境的合理发展。另外, 随着国家对环保的要求日益严格, 在锅炉燃烧中对其排出NOX排放的控制已成为保护环境措施中的不可避免因素, 更是确保环境质量合理进行的基础。

2 锅炉燃烧控制系统DCS改造

锅炉在燃烧中控制系统的改造是提高燃烧效率的基础前提, 更是确保锅炉燃烧中其燃烧方式和燃烧效率良好进行的关键。在当前火电厂工作中锅炉改造主要是通过DCS系统进行, 提高DCS结构构成方式和组成模式。结合合理有序的科学方式针对锅炉燃烧控制系统中存在的各种问题进行综合控制。

2.1 锅炉燃烧器改造

对于锅炉燃烧系统来说, 燃烧器是一个重要的部件, 起着重要的作用。燃烧器的设计和运行性能是决定燃烧系统运行经济性和可靠性的主要因素。结合石化公司热电厂锅炉燃烧器改造, 对煤粉燃烧的稳燃原理和降低NOX排放的原理进行了分析, 并提出了燃烧器选型应注意的问题。对多级浓缩浓淡燃烧器的机理进行了分析, 提出了燃烧器的改造实施方案。

2.2 锅炉静态燃烧优化研究

锅炉燃烧运行静态优化是指通过锅炉燃烧调整试验, 确定燃烧系统的最佳运行参数, 达到优化锅炉燃烧运行的目的。首先对影晌锅炉燃烧过程的因素进行了分析, 并在此基础上介绍了锅炉燃烧调整的内容与要求。最后结合锅炉燃烧调整试验, 对试验条件与试验工况要求、试验数据的测量及采样、锅炉效率的计算与修正、试验工况的拟定及试验过程和优化结果进行了详细介绍与分析。

3 锅炉在线燃烧优化研究

首先分析了在线燃烧优化的必要性, 并提出了实现在线燃烧优化的技术方案。然后介绍了在线燃烧优化技术方案所涉及的神经网络建模方法及遗传算法优化方法, 最后详细讨论了在线燃烧优化的具体应用及应用效果。锅炉燃烧控制系统DCS改造锅炉燃烧控制系统的性能直接关系到锅炉的生产能力和生产过程的安全可靠性。燃烧控制的目的是, 在满足外界电负荷需要的蒸汽数量和合格的蒸汽品质的基础上, 保证锅炉运行的安全性和稳定性。当负荷变化时, 必须及时调节送人炉膛的燃料量和空气量, 使燃烧工况相应变动。

3.1 控制系统设计原则与要求

控制系统应满足机组安全启、停及安全经济运行要求, 针对在应用中锅炉运行中的各个阶段所需要面临的问题进行控制和优化, 最终确保锅炉快速和稳定地满足负荷的变化, 并保持稳定的运行。控制系统应划分为若干子系统, 子系统设计应遵守“独立完整”的原则, 以保持数据通讯总线上信息交换量最少。系统组态应采取冗余措施, 在控制系统局部放障时, 不引起机组的危急状态, 并将这一影响限制到最小。控制系统应能在从最低不投油稳燃负荷到满负荷范围内运行, 而且不需任何性质的人工干预。系统应有联锁保护功能, 以防止控制系统错误的及危险的动作, 联锁保护系统在锅炉辅机安全工况时, 应为维护、试验和校正提供最大的灵活性。如系统某一部分必须具备的条件不满足时, 联锁逻辑应阻止该部分投“自动”方式, 在条件不具备或系统故障时, 系统受影响部分应不再继续自动运行, 或将控制方式转换为另一种自动方式 (超驰控制) 。控制系统任何部分运行方式的切换, 不论是人为的还是由联锁系统自动的, 均应平滑运行, 不应引起过程变量的扰动, 并且不需运行人员的修正。当系统处于强制闭锁、限制或其它超驰作用时, 系统受其影响的部分应随这跟踪, 并不再继续其积分作用 (积分饱和) 。超驰作用消失后, 系统所有部分应平衡到当前的过程状态, 并立即恢复其正常的控制作用, 这一过程不应有任何延滞, 并且被控制装置不应有任何不正确的或不合逻辑的动作。应提供报警信息, 指出引起各类超驰作用的原因。

3.2 燃料控制

对于中间储仓式制粉系统, 当负荷改变时, 所需燃料量的调节可以通过改变给粉机的转速 (给粉量) 和燃烧器投入的数量来实现。当锅炉负荷变化不大时, 改变给粉机的转速就可以达到调节的目的;当锅炉负荷变化较大, 改变给粉机转速已不能满足调节幅度时, 则应先以投、停给粉机作粗调节, 再以改变给粉机转速作细调节。

4 结论

循环硫化床锅炉的燃烧控制探讨 第9篇

1 循环流化床锅炉总体特征

循环流化床锅炉由气固分离、燃烧两个系统和对流烟道这一部分构成, 气固分离系统内部包括返料和无料分离两个装置, 燃烧系统由布风板、给煤系统以及风室、燃烧室等部分构成, 对流烟道里面含有空气预热器、过热器和省煤器三个装置。

1.1 循环流化床锅炉燃烧的系统控制

1.1.1 负荷调节系统控制

这一调节系统是通过对负荷指令和与指令匹配的燃料量达到与锅炉的总风量相平和的状态来产生作用的, 两者之间较大的一个数值经过烟气含氧量校正后及时修改, 通过PID的具体运算之后, 产生锅炉总风量, 并将其作为第一、二次风量的主要控制指令。

在稳定状态下, 锅炉负荷的指令与风量信号, 以及燃料数量大体相似, 能够达到风量、燃料的静态配比。

1.1.2 炉膛压力调节系统

锅炉在运行过程中, 假使机组的指令发生改变, 那么进入锅炉炉膛的风量和燃料也将发生改变, 这时在炉膛内产生的烟气量也就跟着发生改变。在这种情况下, 为了维持锅炉炉膛中的正常压力, 应相应调节引风量。

对于炉膛内部的压力控制也要根据实际的运行状况来加以调节, 若出现炉膛内部压力过大的现象, 则会导致循环流化床锅炉燃烧整个系统在运行过程中出现种种安全隐患, 反之, 如果压力太低, 也会在一定程度上让整个炉膛出现漏风等现象, 所以只有对炉膛内部压力进行实时控制, 才能保证其稳定运行。

1.2 给煤量调节系统

总燃烧指令与总风量反馈值经过换算, 取两者之中的较小值作为给煤量调节器的设定值。如果现场有三台称重给煤机, 那么在正常运行和控制模式应当设置为自动, 且给煤量设置值应当平均分配给现场的三台给煤机, 然后由下级控制器根据现场反馈和设定值对频率进行计算, 并对现场的给煤机进行变频调节。

循环流化床锅炉热工参数的调整与控制

1.3 燃烧量控制调节系统

进行燃烧量的相关控制, 就是通过对给煤机实际的给煤量进行控制来加以实现的, 在一定程度上来对锅炉触控的蒸汽压力进行控制, 如何确定总给煤量, 进行锅炉负荷的控制系统所给出的煤量信号和实际用到的总风量, 二者之间比较小的数值就是燃烧量, 这个燃烧量要经过床温控制校正之后才能加以确定。而锅炉的实际燃烧量是燃料主控的实际给定值, 对燃料主控的输出加以控制来改变各部分给煤机的具体转速。转速经过更改后, 让供播煤风风量进行控制后, 对具体的燃烧量加以调整。每一台给煤机要在系统内部设定可以对最小燃料量加以设定的控制系统, 在其达到最小数值时, 发出报警信号, 来对其进行调整和控制。要在所有投运给煤机进行输出的燃料总和基础之上, 对具体的燃煤量进行测量。对于燃料发热值出现的种种不规律的变化, 还要及时进行校正。

1.4 料层差压

料层差压是反映具体料层厚度的一个数值, 对料层差压的数值进行监测时, 一般选择范围在燃烧室内部上界面和所测得的风室之间的压力。测定的压力值越大, 料层的厚度就越大。在锅炉的运行中, 锅炉的流化质量受到料层厚度大小的影响, 如果厚度过于大, 就很有可能导致炉膛结焦或灭火。根据经验, 料层差压一般要在6000Pa~8000Pa之间。怎样保证整个循环流化床锅炉在具体的运行之中, 对料层差压进行科学合理的控制, 可以在锅炉内部底层位置上放渣管排放底料等措施加以实现。在具体的使用过程中, 要根据实际使用的煤料品种对料层差压的上下限进行设定, 并将两者作为底料排放的开始和结束的基础点。

2 循环流化床锅炉运行过程中需要注意的问题

对于返料量的具体控制是循环流化床锅炉运行具体控制中与一般锅炉控制的不同点, 根据其传热和燃烧的具体特征可以看出, 返料量的多少对于具体的燃烧状况有着非常重要的影响, 根据实际的设计和调试试验结果来看, 返料量在实际的炉膛内部承担着热载体的具体功能, 它通过把燃烧室内部的实际热量传送到炉膛上方, 来实现整个炉膛内部的温度均匀分布的效果, 还可以在多种传热方式综合作用之下, 和水冷壁进行换热, 所以它与传统的锅炉相比, 有着较高的传热系数和良好的传热效果。返料量的多少还与锅炉的分离效果有着种种联系, 分离烟气中的灰量与具体的分离效率有着密不可分的关系, 分离器工作效率的高低直接影响到锅炉的负荷调节空间, 调节空间越大, 锅炉的运行和操作流程就相对简单些、容易些。

对于实际风量的调整要在满足一次风量的基础之上进行, 其实就是在对二次和三次风量进行调整, 一次风量的实际大小与流化质量存在着必然的联系, 锅炉在实际的运行工作之前, 需要进行系统的冷态试验, 并在不同的料层差压之下做出临界流化的风量曲线, 保证运行过程中以此曲线为依据。

3 结语

综上所述, 参数对于循环流化床锅炉安全稳定运行是极其重要的。在实际的运行过程中, 要保证燃煤的数量和质量都符合相关的规定和数值, 还需要对其温度、返料温度和料层差压等数值进行控制, 只有在综合各种影响因素的基础之上, 采取有效的控制和运行方式, 才能保证循环流化床锅炉安全高效的运行。

摘要：如何保证循环流化床在日常的运行工作中不出现较多的质量问题, 首先就要对其结构特点有一个较全面的了解和掌握, 根据其工作原理进行燃烧控制和调整, 本文结合循环流化床实际的工作案例, 对其加以探讨。

关键词：循环流化床,燃烧,控制

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锅炉燃烧控制系统 第10篇

(1) 首先分析了锅炉控制系统的分类、控制要求和控制任务, 他们是确保锅炉安全、高效工作的重要保障。 (2) 锅炉燃烧控制方案的选定:在一个控制系统的设计过程中, 控制方案选择的好坏对实现控制目的起到了非常重要的作用, 通过对三种控制方案的分析, 从燃料燃烧的完全性, 经济性, 仪表仪器的复杂性, 综合考虑, 来最后确定控制系统, 保证充分燃烧、节约风机因不必要的工作而消耗的能量。 (3) 仪器仪表的选择对于顺利实现所确立的控制方案起着重要作用。随着计算机技术、通信技术、电子技术的高度发展, 大量的智能化仪表得以研制并应用到锅炉领域, 使锅炉的燃烧热效率、综合经济指标得以提高, 生产成本得到降低, 对产品的市场竞争力增强, 具有十分重要的意义。如锅炉燃烧系统变频调速计算机控制装置, 该技术提高了锅炉燃烧效率, 实现供热量与用户的自动即使匹配为主要工艺目标, 采用先进的变频调速技术与计算机实用技术的结合。开发研制的锅炉燃烧系统变频调速微机控制装置, 它一般由工业控制计算机与传感器, 执行器组成。锅炉是工厂重要的动力设备, 其要求是供给合格的蒸汽, 使锅炉发汽量适合负荷的需要。为此。生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的被控对象, 主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引水等。主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过热空气等。这些输入变量与输入变量之间相互关系。如果整齐负荷发生变化, 必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化。燃料量的变化不仅影响蒸汽压力, 同时还影响汽包水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压;给水量的变化不仅影响汽包水位, 而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度等也有影响;减温水的变化会导致过热蒸汽温度、蒸汽压力、汽包水位等的变化。所以锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的被控对象, 目前工程处理上做了一些假设后, 将锅炉设备控制划为几个控制系统。主要控制系统如下: (1) 锅炉汽包水位的控制。被控变量是汽包水位, 操纵变量是给水流量。它主要考虑汽内部的物料平衡, 使给水量适应锅炉的蒸汽量, 维持汽包水位在给定的范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一, 是锅炉正常运行的重要指标。 (2) 锅炉燃烧系统的控制。其控制目的是使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料与空气量之间保持一定的比值, 以保证最经济燃烧。提高锅炉的燃烧效率;使引风量与送风梁相适应, 以保持炉膛负压在一定的范围内。为了达到上述三个控制木的, 控制手段也有三个:即燃料量、送风量和引风量。 (3) 过热蒸汽系统的控制维持过热器出口在允许的范围内, 并保证管避温度不超过允许的工作温度。被控变量一般是过热器出口温度, 操作变量是减温器的喷水量。

2锅炉燃烧过程控制系统方案拟订

2.1明确燃烧过程的控制任务和要求

锅炉燃烧过程控制系统是针对锅炉燃烧过程的控制。锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料产生的热量能够适应锅炉的需要, 同时还要保证锅炉的安全经济运行。锅炉燃烧控制系统的基本任务, 是使燃料燃烧所产生的热量, 适应蒸汽负荷的需要, 同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。具体调节任务可概括为三个方面: (1) 维持蒸汽母管的蒸汽压力不变;维持蒸汽母管的蒸汽压力不变, 这是燃烧过程微型计算机控制的第一项任务。如果蒸汽压力不变了, 就表示锅炉的蒸汽生产量与负荷设备的蒸汽消耗量不一致, 因此, 必须改变燃料的供应量, 以改变锅炉的燃烧发热量, 从而改变锅炉的蒸发量, 恢复蒸汽母管压力为额定值。这项控制任务就称为汽压控制或热负荷控制。此外, 保持蒸汽压力在一定范围内, 也是保证锅炉和各个负荷设备正常工作的必要条件。维持锅炉蒸汽母管的蒸汽压力不变, 对于单独运行的锅炉相对来说要简单些, 对于并列运行的锅炉, 在一个母管上同时有几台锅炉, 因而保持母管蒸汽压力不变, 还必须解决好几台并列运行锅炉之间的负荷分配的问题。 (2) 锅炉燃烧的经济性;锅炉燃烧过程的经济性是锅炉燃烧控制过程第二任务。燃烧的经济性指标难于直接测量, 常用烟气中的含氧量, 或着燃料量与送风量的比值来表示。如果能够恰当地保持燃料量与空气量的正确比值, 就能达到最小的热量损失和最大的燃烧效率。反之, 如果比值不当, 空气不足, 结果导致燃料的不完全燃烧, 当大部分燃料不能完全燃烧时候, 热量的损失直线上升;如果空气过多, 就会使大量的热量损失在烟气中, 使燃烧的效率降低。一般来说, 对于燃油锅炉, 在燃油中保持3.5%的氧和20%的过剩空气量是最合适的, 这样热量损失最少。 (3) 炉膛负压在一定的范围内;炉膛负压的变化, 反应了引风量与送风量的不相适应。通常要求炉膛负压保持在20Pa～40Pa的范围内, 这时燃烧工况, 锅炉房的工作条件, 炉子的维护及安全运行都是有利的。如果炉膛负压太小, 炉膛容易向外喷火, 既影响环境卫生, 又可能危及设备与操作人员的安全。负压太大, 炉膛漏风增大, 增加引风机的电耗和烟气带走的热量损失。因此。需要维护炉膛压力在一定的范围内。这三项调节任务是相互关联的, 它们可以通过调节燃油量, 送风量和引风量来完成。对于燃烧过程自动控制系统的要求是, 在负荷稳定时, 应该使燃料量、送风量和引风量各自保持不变, 及时地补偿系统的内部扰动。这些内部扰动包括燃料的质量变化, 以及由于电网频率的变化引起的燃料量送风量的变化等。在负荷变化的外扰下, 则应使燃料量、送风量和引风量成比例的改变, 既要适应负荷的要求, 又要使三个被调量:蒸汽压力、炉膛的负压和燃烧经济性指标保持在允许的范围内。锅炉燃烧过程的控制与燃料种类、燃烧设备以及锅炉形式等有密切的关系。现侧重以燃油锅炉来讨论燃烧过程的控制。

2.2锅炉燃烧过程控制系统方案选定

[方案一]基本的蒸汽压力控制和燃料与空气比值控制系统。

蒸汽压力的主要扰动是蒸汽负荷的变化与燃料量的波动。当蒸汽负荷及燃料量波动较小时, 可以采用蒸汽压力来控制燃料量的单回路控制系统;而当燃料量波动较大时, 可组成整齐压力对燃料流量的串级控制系统。燃料流量是随蒸汽负荷而变化的, 因而作为主流量, 与空气流量组成比值控制系统, 使燃料与空气保持一定的比例, 获得良好的燃烧, 这是燃烧过程的基本控制方案。

[方案二]带逻辑提降功能的蒸汽压力控制和燃料与空气比值控制系统。

这是在基本控制方案的基础上, 通过加两个选择器组成的具有逻辑提降功能的燃烧过程控制系统。如下图所示的控制系统方案中, 锅炉燃烧系统中, 燃料量与空气量的关系成正比。为了使燃料完全燃料, 在提负荷时要求先提空气量, 后提燃料量, 在降负荷时, 要求先降燃料量, 后降空气量, 该方案是能满足此要求的比值控制系统。

正常工况下, 这是炉出口蒸汽压力对燃油量的串级控制系统和燃油流量与空气流量的比值控制系统。蒸汽压力控制器是反作用的, 当蒸汽压力下降时 (如图蒸汽耗量增加) , 压力控制器输出增加, 而提高了燃油流量控制器的设定值。但是, 如果空气量不足时, 将使燃烧不完全。为此设有低值选择器LS, 它只让两个信号中的较小的一个通过, 这样保证燃料量只在空气量足够的情况下才能加大。压力控制器的输出信号将先通过高值选择器HS来加大空气流量, 保证在增加燃烧之前先把空气量加大, 使燃烧完全。当蒸汽压力上升时, 压力控制器输出减小, 降低了燃料量控制器的设定值, 在减燃烧量的同时, 通过比值控制系统, 自动减少空气流量。如此, 可保证充分燃烧, 且节约了风机应不必要的工作而消耗的能量。

[方案三]燃烧过程的烟气含氧量闭环控制系统。

图1～2所示为燃烧过程的又一例子。它在前述方案中基础上, 加入了烟道气中氧含量的控制回路。这是一个以烟道气中氧含量为控制目标的燃料流量与空气流量的变比值控制系统, 也称烟气氧含量的闭环控制系统。此方案可以保证锅炉的最经济燃烧。前述方案一, 虽然也考虑了燃料与空气流量的比值控制, 但它不能在整个生产过程中始终保证最经济燃烧。因为其一, 在不同的负荷下, 两流量的最优比值是不同的;其二, 燃料的成分有可能会变化;其三, 流量的不准确。这些因素都会不同程度的影响到燃料的不完全燃烧或空气的过量, 造成炉子热效率下降。这就是燃料流量定比值控制系统的缺点。为了改善这一情况, 最好有一指标来闭环修正两流量的比值。目前最常用的是烟气中的氧含量。锅炉的热效率主要反映在烟气成分和烟气温度两个方面。烟气中各种成分, 如O2, CO2, CO和未燃烧烃的含量, 基本上可以反映燃料燃烧的情况, 最常用的方法是用烟气中氧含量A0来表示。根据燃烧的反应方程式, 可计算出使燃料完全燃烧的所需的氧量, 从而可得到所需的空气量, 称为理论空气量QL;然而实际完全燃烧所需的空气量Qp, 要超过理论计算的值, 即要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分, 当过剩空气增多时, 一方面, 炉膛温度降低, 另一方面使烟气热损失增加。因此, 过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值, 以满足最经济燃烧要求, 对液体燃料最优过剩空气量约为8%～15%, 目前先进的运行系统可将燃油锅炉的空气过剩系数控制在2.4%～5%。过剩空气量常用过剩空气系数α来表示, 即实际空气量Qp与理论空气量Qt之比:α=Qp/Qt故α是衡量常用过剩空气燃烧的一种指标。α很难直接测量, 但与烟气中氧含量有接关系, 可用近似式表示:α=α1/ (α1～A0) 当α在1～1.6范围内, α与A0接近直线关系。这样, 由最优α值按下图或公式可找出最优A0。[注]图中:左边的纵坐标表示烟气中C O含量 (ppm) ;右边的纵坐标表示烟气中O2含量;下边的横坐标表示过剩空气率;最上方的曲线表示锅炉效率;中间的曲线表示为CO含量;下方的斜线表示为过剩O2故而此方案是锅炉燃烧过程的烟气氧含量的闭环控制方案, 氧含量A0作为被控变量, 通过氧含量控制器来控制空气燃烧比系数K, 力求使A0控制在最优设定值, 从而使对应的过剩空气系数α稳定在最优值, 保证锅炉燃烧最经济燃烧、热效率最高。通过对上述三种方案的详细说明, 从中可以看出各种方案都有其优、缺点:方案一:主要优点:燃料流量是随蒸汽负荷而变化的, 这样可保持蒸汽出口压力的稳定, 又可以保持蒸汽出口压力的稳定, 又可使燃空比维持一定, 系统控制简单, 使用仪表少。主要缺点:燃料燃烧不能完全燃烧, 当燃料或空气回路各自出现干扰时, 不能严格保持动态的燃料与空气比的不变。方案二:主要优点:除具有上述方案的共同功能外, 还具有逻辑提降功能, 可以始终保证有一定的富余空气量使燃料完全燃烧。主要缺点:空燃比是定比值, 固定不变的, 不能在负荷有较大变化时保证燃烧始终维持最经济状态方案三:主要优点:可以保证锅炉燃烧过程的空气与燃料比值最优比, 防止由于流量测量的误差以及燃料的质量的变化。另外, 锅炉负荷不同时, 可以保持两者的最优比有一定的不同。主要缺点:虽然可以做到保证燃烧时刻处于最经济状态, 但是其控制系统、检测设备相对来说都比较复杂, 其中氧含量检测设备以目前的技术来说还不能保证检测结果十分精确, 其总体控制效果不能达到理论上的水平系统控制较复杂, 仪表多, 容易出问题, 而且仪表仪器价格昂贵。

3结语

工业锅炉燃烧系统采用微型计算机控制, 是工业锅炉生产自动化发展的必然趋势。微型计算机具有运算速度快, 精度高, 准确可靠, 成本低等特点, 可适应复杂的、难于处理的控制系统, 它可以弥补常规仪表控制系统的不足, 因而得到广泛的运用。控制系统的设计中, 既要尽力满足用户提出的任务要求, 又要考虑场地和经费的限制;设计的硬件系统必须满足软件的使用要求, 并能与现场原有的控制仪表衔接;控制系统要能适应现场使用环境, 不能为此增加投资和建设面积;使设计的控制系统能连续可靠稳定运行, 使其操作简单;维修方便, 对系统中的故障能迅速准确的诊断和排除。

摘要：锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备之一。而锅炉燃烧所用的煤炭、重油等又是极其重要的战略资源, 不可再生。因此锅炉的燃烧控制相当重要, 控制不好将造成资源浪费、环境污染和效益低下。要使锅炉燃烧达到最佳的燃烧状态, 锅炉燃烧控制系统对锅炉的燃烧过程进行自动化控制是至关重要的。

关键词：锅炉,燃烧控制,方案选定

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火电厂锅炉燃烧优化方法分析 第11篇

关键词：燃烧优化 主要途径 探索

锅炉燃烧优化控制是实现火电厂节能减排的重要技术途径。对于大型燃煤锅炉，运行中燃料的分配是否均匀，配风是否合理，将直接影响到机组运行的经济性、安全性和环保水平。对燃烧过程进行优化控制，实现燃煤电厂节能减排的目标。

一、制粉系统的运行优化方法

对制粉系统优化调整的主要目的是保证煤粉分配的均匀性。一般规定，各煤粉管道之间的煤粉流量分配偏差小于平均值的±10%；影响煤粉分配均匀的主要参数是煤粉细度、磨煤机通风量及煤粉管道之间流动阻力偏差，这几个参数对煤粉分配的均匀性都有影响，对刹粉系统的运行优化实际上就是把这几个参数有机地结合在一起。

1.煤粉细度。

煤粉越细，风粉两相流越具有气相流体的特性，越容易把煤粉分配调平。合格的煤粉细度是实现煤粉均匀分配并具有较低飞灰含碳质量浓度（6%以下）的基础。国内火电厂一般要求的煤粉细度为R90≤15%。

煤粉细度一般都是通过煤粉取样的方法进行测量，取样过程有严格的要求。取样之前，先用靠背管测量煤粉管内的煤粉流速，确定取样嘴的吸入速度。根据IS09931国际标准，当吸入速度比煤粉流速高10%时，才能保证取出的煤粉样品具有足够的代表性。将取到的煤粉样品筛分后，就能得到煤粉的细度指标。最后将筛分后的结果按照Rosin-Rammler公式绘制成曲线，检验煤粉取样的代表性。如果该曲线呈直线，则说明所取到的煤粉样品具有代表性。

磨煤机出口通常装有煤粉分离器，通过离心分离原理把合格的煤粉送给燃烧器；不合格煤粉重新返回磨煤机。有些磨煤机结构参数也会影响煤粉细度，例如中速磨煤机的风环面积、磨辊与磨盘之间的问隙、磨辊的压力及分离器内锥的问隙尺寸等；球磨机的装球量、钢球尺寸、分离器挡板及轴颈密封板尺寸等也会影响煤粉细度。有时为了提高煤粉细度，霈要对磨煤机进行改造，如把挡板加长或做成弧形，更改风环尺寸等。

2.磨煤机通风量。

磨煤机通风量越低，煤粉分配越均匀。如果通风量过高，粗煤粉必然具有很高的动量，容易从风一粉气流中离析出，使煤粉分配不均匀。通风量过高也容易使粗煤粉比例增加，加剧煤粉分配不均。因此一般要求按照一定的风煤比例和固定曲线控制磨煤机通风量。不同形式的磨煤机具有不同的最佳一次风煤比（见下表）。

在保持磨煤机出口温度不变的情况下，磨煤机通风量过高就需要加入过多的冷风，必然导致排烟损失的增加；同时，在火焰的高温区，过高的通风量还有助于煤中的氮元素转化为NOx。磨煤机通风量过高产生的其他不利因素为：更容易结焦和积灰、加剧煤粉管和火嘴等部件的磨损等。对于中速磨煤机，在优化通风量之前，还应核实磨煤机的风环面积，保证风环风速为33～38m/s，防止由于风速过低无法托起原煤，增加石子煤量。必要时更换风环。

用称重式给煤机可以精确测量给煤量，因此要保证最佳一次风煤比还需要对通风量精确控制。但是，通风量测点所在位置大多没有传统测量装置精确测量所要求的直管段长度。而且在冷热风混合点后的测点位置其温度场昀分布也不均匀，难以把风量换算成标准状态下的体积流量。另外，风中夹带的飞灰还容易使传统测量装置测量结果漂移，增加维护人员工作量。根据经验，应该把磨煤机入口风道做成文丘里形状，以利于提高通风量测量精度。

3.煤粉管道之间流动阻力偏差。

煤粉管道之间流动阻力偏差越小，煤粉分配就越均匀。对煤粉管道之间煤粉分配调平之前应先用纯空气调平管道阻力，纯空气流动阻力的偏差越小，煤粉分配就越均匀。在调平之前，应先把给煤机停运，把热风送入磨煤机，当磨煤机出口温度达到正常运行条件时的温度再进行调平。首先用皮托管对煤粉管内空气流速采用网格法测量，然后用可调缩孔进行调整。最终应保证煤粉管道之间純空气流速偏差小于平均值±2%。在整个调平过程中，应注意保证煤粉管内的纯空气流速不能低于17m/s，保证煤粉正常输送。

4.对煤粉流量和煤粉流速的测量。

过去一般采用取样称重法测量煤粉流量；采用皮托管按网格法测量煤粉流速。这2种测量方法不但劳动强度大，也存在很大误差。对于配备几十台燃烧器的大型锅炉来说这种测量方法无法得到实时测量结果。因此，国内绝大部分电厂基本没有对煤粉流量进行监测，无法了解分配偏差的具体状况。

二、对二次风量和燃尽风量的优化

为了实现锅炉的燃烧优化，除了要保证煤粉在每层燃烧器之间分布均匀以外，还要根据每层燃烧器的给煤量按照一定的风煤比向各层二次风箱提供风量。比如在前墙或前后墙燃烧方式锅炉中，二次风被分别送入二次风箱。每层二次风箱向其对应层燃烧器提供二次风，每层二次风的数量应根据此层燃烧器所对应的给煤量确定。为了保证每层燃烧器具有相同的化学当量比，必需精确测量与控制每层二次风量，测量精度一般要求不低于±3%。但在这种风箱布置结构中，测点所在位置直管段长度只有当量直径1.5倍左右，远低于传统测量技术对直管段的要求，这样就无法对每层二次风量进行有效的控制，结果使锅炉无法正常运行。国内目前很多新建成的600MW超临界方式以及IOOOMW超超临界机组的锅炉二次风箱基本都采用分层布置方式。但是，投运的大部分机组都无法实现层二次风量和OFA风量的精确控制，机组无法达到最佳运行工况。

三、对飞灰含碳质量浓度的优化

飞灰含碳质量浓度既反映制粉系统是否正常，也反映燃烧过程风量配比是否合适。特别是当大型电厂燃煤锅炉采取低氮燃烧措施后，炉内总体温度降低，特别容易导致飞灰含碳质量浓度升高，使锅炉效率及可利用飞灰的比例下降。因此，有必要对飞灰含碳质量浓度进行精确的在线监测，并根据监测结果调整制粉系统及风量的配比。

对飞灰含碳质量浓度精确洌量的最大难点是取样的代表性。国内电厂常用的飞灰含碳质量浓度在线测量装置一般都在尾部烟道内进行等速取样，事实证明这种取样方法误差很大，无法获得准确的测量结果。

四、结束语

用过去的人工及传统测量技术无法以基本条件为目标对锅炉燃烧进行优化调整，因此不能满足节能减排的要求。如果采用先进测量技术对锅炉燃烧过程的重要参数进行精确在线测量，就能实现锅炉燃烧优化运行，提高燃煤机组的运行水平。

参考文献：

[1]曹长武.电力用煤采制化技术及其应用[M].北京：中国电力出舨社，1999.

工业蒸汽锅炉热工燃烧自动控制 第12篇

一、锅炉燃烧时的调节系统

调节系统在蒸汽锅炉热工燃烧时有着很大的辅助作用, 能够为燃烧环节提供必要的环境, 协调好每个步骤的有序进行。虽然目前工业中选择的燃烧调节系统不一样, 但在使用时都是为了达到自动化协调目的, 工业锅炉热工燃烧自动控制作用包括:

1、压力方面。

蒸汽锅炉热工燃烧的压力控制主要针对汽压而言, 通过调节系统可以保持汽压的稳定运行。在燃烧时不会出现不均衡状态, 防止示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量相互异常。

2、燃烧方面。

普通控制操作下工业热工燃烧都不全面, 这些都造成大量燃料的浪费。但运用协调控制系统后, 可时刻控制锅炉内的燃烧情况, 及时输送相应的燃料创造更大的燃烧效果。

3、风量方面。

对于锅炉内的调节引风量与送风量可适当调节, 保持两者处于均衡状态而防止各种燃烧问题。特别是对炉膛压力能持续处于稳定状况, 这对锅炉燃烧自动化有着重要的作用。

二、锅炉自动化控制的构成

从现实使用情况看, 当前蒸汽锅炉热工自动化的燃烧主要包括了几个不同的层面, 每个层面之间都可以共同合作运行以保证锅炉内的燃烧效果。自动化控制系统的具体构成包括:

1、管理层。

主要负责锅炉燃烧的各个环节, 对于一些实用技术、数据信息、报警故障等都能产生及时的调控作用。管理层是整个自动化控制的总指挥, 能协调好不同环节的操作稳定性。

2、控制层。

对于自动化控制系统中传输出来的数据信号, 控制层能按照标准操作控制。在控制过程中常会借助于相应的控制装置及原理, 见图一。而模拟量模块、智能PID调节仪等提高了调节效果。

3、设备层。

自动化控制的实现必须要依赖于各种设备, 这样才能真正加强自动化控制操作。设备层运用到了不同的设备装置, 通常有断路器、交流接触器、压力变送器等, 为自动化控制提供了基础。

三、微型计算机运用于锅炉热工燃烧

实现“人机操作”是蒸汽锅炉自动化控制的必经过程, 现代工业技术中将微型计算机运用于控制系统, 这样不仅降低了人员控制的难度, 还能技术发现控制系统的不同问题, 保证了自动化技术的顺利实施。

1、自动计算。

对于锅炉燃烧时运用到的一些参数, 自动化控制系统能够及时准确的计算, 从而得出需要控制的参数变量。例:结合出口压力调节鼓风机变频控制器频率就可自动对鼓风量有效调控等。

2、调整转速。

自动化选择最合适的风煤比对炉排转速调整, 使得锅炉燃烧的发热量处于最佳状态, 这样对于锅炉内的燃烧控制就起到了很好的调节作用, 有助于新型工业生产的需要。

3、检测系统。

检测系统是自动化控制的一个组成部分, 运用微型计算机的检测系统能对蒸汽锅炉热工燃烧的各个环节实现控制。如:汽包水位、给水流量、给水压力等都是控制的主要对象。

4、综合处理。

微型计算机的综合处理功能体现在各个方面, 一般可对给水阀位、风机频率、炉排转速等实施有效控制。这对于现代化工业生产都有着很好的调控作用, 满足了工业生产的需要。

四、结论

现代工业技术的广泛发展使得蒸汽锅炉热工燃烧的技术改进得到了关注, 自动化控制系统是工业技术中的重要组成, 对于我国现代化控制系统的运用有着重要的意义。因而, 在今后的工业生产中需广泛采取这一技术。

摘要：现代化各类技术的广泛运用使得工业蒸汽锅炉逐渐朝着自动化方向发展, 这不仅对锅炉的控制系统提出了更高的要求, 也对操作人员的实践技能提出了标准化的操作, 对于工业生产都是很有意义的。针对这一点, 本文重点分析了工业蒸汽锅炉燃烧自动控制的相关问题。

关键词：工业锅炉,热工燃烧,自动控制,分析

参考文献

[1]黄少娟.现代工业生产技术存在的问题与改进[J].电力生产技术, 2009, 22 (10) :56-57.

[2]周学友.新时期工业锅炉热工燃烧的自动化更新[J].现代工业生产, 2008, 28 (3) :18-20.