电厂锅炉燃烧控制系统优化

刘大威+贾为群+杜昊轩

摘 要：锅炉是很多工业企业之中都会保留的一种重要设备，主要可以实现能量转换的使用需求，锅炉工人可以将不同类型的能量投入到锅炉之中，包括电能、化学能等常见能源，在将其进行有效输出，使其转变为温度极高的水以及具有热能量的蒸汽，作为工业企业使用的重要能量转换的载体，锅炉工人必须要对锅炉进行严格控制，尤其是在电厂之中使用的电气锅炉，技术人员需要对其燃烧控制体系进行改进，使其具有优化度更高的控制系统，对燃烧情况进行控制，本文根据对电厂锅炉的了解，对优化其燃烧系统的方法进行研究。

關键词：电厂锅炉；燃烧控制系统；优化方法；电能控制

锅炉设备可以对蒸汽以及热水进行直接转换，以达到提供热能的目的，还能借助动力装置将原有能量转变为有效机械能或者电能，主要用于居民的日常生活，一些工业企业也需要借助工业锅炉来实现工业生产的目的，电力生产是一种密集型程度比较高的工业生产活动，锅炉也是其使用的必要设备之一，随着电厂的发展，电气锅炉的内部系统也出现了新的变化，锅炉管理人员逐渐可以借助自动化控制技术对锅炉具有的燃烧系统实施控制，本文根据对电厂之中的额锅炉的使用经验，对其优化控制燃烧系统的方法进行研究。

1 燃烧系统基本情况分析

在对优化电厂使用的专业锅炉自身的控制系统的方法进行了解之前首先需要对燃烧系统的基本情况进行了解，以便于给燃烧系统的优化工作提供参考依据。锅炉炉膛之中的燃烧系统进行运转时，技术人员需要对炉膛进行精准控制，首先需要对稳燃以及着火条件进行优化，使燃料可以在锅炉之中实现完全燃烧，对炉膛之中的受热面进行控制，防止受热面出现结渣的问题，对受热面进行合理布置，对恶化的传热现象进行预防，对锅炉产生的污染物进行有效控制。

锅炉的燃烧系统主要由锅炉的燃烧室（即炉膛）、送风装置，送煤（或油、天然气）装置、灰渣排放装置等组成。主要功能是完成燃料的燃烧过程，将燃料所含能量以热能形式释放出来，用于加热锅炉里的水。主要流程有烟气流程、通风流程、排灰出渣流程等。对燃烧系统的基本要求是：尽量做到完全燃烧，使锅炉效率≥90%；排灰符合标准规定。燃烧过程控制的根本任务是使燃料所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的要求，保证锅炉安全运行。

2 优化燃烧控制系统的方法

对于电厂应用的锅炉的燃烧控制系统的基本情况有所了解之后，就可以对优化锅炉的方法进行了解，优化锅炉内部的燃烧系统可以从以下几个方面来开展。

2.1 对控制系统中存在的问题进行明确

技术人员首先需要对控制系统之中尚存的会对控制效果产生影响的问题进行了解，根据对锅炉的研究可以发现，影响锅炉燃烧系统具有的控制效果的问题主要有以下几种：一方面是主观性的人为影响因素，当锅炉进行正常运行时，工人开展的引风以及送风活动的次数比较少，对机组进行降负荷以及升负荷工作时，对于送风与引风系统进行的操作也比较简单，因此技术人员会对这个重要系统产生忽视心理，另外一方面的原因主要是由于炉膛的负压性能具有的灵敏度极高，对于送风量出现的变化情况极其灵敏，当技术人员对送风系统进行投入的时候，需要对风量进行调节，主要的调节依据是炉内氧量以及机组的负荷数值，对送风量进行改变的时候很容易导致炉膛内部的负压数值出现改变，一旦调节送风系统的工作没有按时开展，还会导致负压值不断增长，因此技术人员需要先对这几方面的问题进行了解，根据这些问题来对控制系统进行针对性优化，尽量避免对送风以及燃烧系统的信号产生干扰，使信号出现失去平衡的情况，开展引风工作时，需要提升动作的速度，保证炉压在控制范围之中。

2.2 双交叉限幅燃烧自动控制系统

双交叉限幅燃烧自动控制系统。双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃烧比值为手段，达到燃烧时始终维持低过剩空气系数，从而保证了较高的燃烧效率，同时减少了排烟对环境的污染。双交叉燃烧控制实际上是以炉压调节为主回路，以燃烧流量和空气流量调节并列为副回路的串级调节系统，加上高、低信号选择器、高低信号限制器组成的带有逻辑功能的比值调节系统。它的主要作用是当炉子负荷变化，以维持炉压在给定值上，而且使燃烧工况始终处于低过剩空气系数的经济合理状况。由空气流量测量值F负偏值确定燃料流量的下限值；由空气流量测量值和正偏置确定燃料流量的上限值；由燃料流量的测量值和正偏值确定了空气流量（折合到燃料流量当量）的上限值。由燃料流量的测量值和负偏值确定了空气流量（折合到燃料流量当量）的下限值。

2.3 其他优化方法

维持蒸汽压力稳定：锅炉蒸汽压力作为表征锅炉运行状态的重要参数，不仅关系到锅炉设备的安全运行，而且其是否稳定反映了燃烧过程中能量供求关系。

保证燃烧过程的经济性：保证燃烧过程的经济性是提高锅炉效率的重要方面，它是通过维持进入炉膛的燃料量与送风量的最佳比值来实现，即在有足够的风量使燃料得以充分燃烧的同时，其标志是蒸汽压力的稳定。

维持炉膛压力稳定：锅炉炉膛负压是否稳定反映了燃烧过程中炉膛的风量与流出炉膛的烟气量之间的工质平衡关系。若送风量大于引风量，炉膛负压升高，太高的压力会造成炉膛向外喷火；反之，送风量小于引风量，炉膛压力下降，过低的压力会造成漏风而使炉膛温度降低，影响炉内燃烧工况，经济性下降。所以说，炉膛负压是否在允许范围内变化，关系得到炉膛的安全经济运行。

锅炉燃烧过程的上述三项控制任务是不可分开的，它的三个被控参数蒸汽压力，过剩蒸汽系数或最佳含氧量，炉膛压力与三个调节量燃料量、送风量、引风量间存在着关联。因此燃烧控制系统内各子系统应协调运作，共同完成其控制任务。

结束语

本文首先对电厂使用的锅炉具有的主要特点及其燃烧控制系统的基本情况进行了分析，又根据对于锅炉的使用经验，对能够对燃烧控制系统起到优化效果的方法进行了阐述，借助汽压控制系统可以帮助锅炉工人实现优化锅炉使用的目的，在应用这种先进度比较高的控制系统实现控制目的时，技术人员需要避免出现对系统的片面理解，对送风系统进行控制的时候，需要对不恰当的变负荷震荡问题进行避免，提升引风控制系统的灵敏度，对于燃烧系统的改进性研究还需要持续下去，以保证电厂可以将锅炉这种常规设备进行有效应用。

参考文献

[1]周俊杰，房全国，王定标.基于MATLAB/Simulink的燃烧过程控制系统仿真[J].郑州大学学报（工学版），2012（02）.

[2]杨戈，胡振江，于开江，吕剑虹.基于能量平衡Smith预估器的母管压力控制系统[J].江西电力，2010（02）.

[3]李勤道.基于炉内参数测量的燃烧系统优化运行理论与技术的研究[D].华北电力大学，2013.

[4]王振宇.30t煤改气蒸汽锅炉控制系统改造与控制算法研究[D].辽宁科技大学，2016.endprint