探究电厂燃煤锅炉燃烧控制的方案

侯建勋

[摘 要]文章从电厂燃煤锅炉燃烧控制的基本原理和任务出发，进行相关系统的方案设定和对策分析，旨在提高锅炉的安全性和经济性，达到资源的最高效利用和完善。

[关键词]电厂 燃煤锅炉 燃烧控制 方案策略

中图分类号：T52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0060-01

一、锅炉燃烧过程的控制任务

燃烧系统相对来说是很容易受到干扰的，而且各个干扰因素之间有很强的关联性，比如送风量和引风量、烟气和空气的含氧量、燃料量和燃料质量以及主蒸汽压力和炉膛负压等，可以将它们看作三大输入三和大输出的锅炉燃烧系统，其中送风量和燃料量以及引风量为输入量，其他因素为输出量。除此之外，还存在一些相对复杂的扰动参数，比如蒸汽流量扰动和燃料品质扰动等。在相关的实际操作中，通常把燃烧系统概括的划分为三个子系统：引风控制系统和送风控制系统以及燃料控制系统[3]。

锅炉在安全运行的基础上，燃料燃烧产生的热量能够满足蒸汽所需的负荷量，就是锅炉燃烧过程中自动控制的基本任务。可是，因为所处空间及实际使用中的不同差异使得每台锅炉在燃烧过程中的任务有所偏差。

（一）并联管道中的蒸汽母管压力维持稳定

蒸汽压力主要反映的是锅炉在使用过程中的平衡安全状态，所以，蒸汽压力的系统调节不仅要注意安全状况，还要对定值的负荷调节进行控制。比如，当锅炉的负荷减少时，蒸汽压力就会上升，当下，就需要通过对燃料供应量的减少来维持能量的均衡；反之亦然。

（二）保证空气和燃料的混合比

在燃料量变化的过程中，送风量也要相应的变化，以维持原本的比率。假设比值出现偏差，空气不足时，会导致燃料得不到完全燃烧；而空气过于充分，又会使大量的热量在烟气中得不到有效利用，降低燃料的燃烧效率，还造成燃料的过度使用和浪费。

（三）将炉膛负压控制在标准范围之内

送风量随着燃料量而变化的同时，为了保证膛负压的标准范围，引风量也需要随之进行改变。炉膛的压力对锅炉的安全运行有着一定的影响。炉膛负压过小时锅炉会向外喷火，这极其不利于生产过程中的安全防护，还对环境卫生造成破坏；而炉膛负压过大时，炉膛内的漏风量会加大，这会使锅炉加大排风量，造成一定损失，而风量加大也会造成风机耗电量的增加。

二、较为常见的燃烧控制系统

当前许多燃煤锅炉在燃烧的控制过程当中，较为普遍的采用热量信号加氧量校正系统。关于如何快、准、狠的在锅炉燃烧控制过程中测量炉膛燃料量一直是固有的一个难题，因为燃烧过使用的燃料——煤，构成它质量的水分、燃值和灰分是很不一致的，这对燃烧的过程造成极大的影响。于此，可以采用间接的方法来进行炉膛燃烧发热量的测量，来验证煤的消耗量，即是进行“热量信号”的检测，同时，可以通过烟气的含氧量进行燃烧控制，达到锅炉燃煤过程中的经济性。

三、锅炉燃烧控制系统方案策略

（一）主汽压力控制系统方案策略

锅炉主汽压力的稳定是主汽压力系统控制的主要任务，因为，主汽压力的不稳定状态不仅会对锅炉的运行产生影响，一定条件下对整个电厂的有效运行都会造成不利的影响。可见，维持锅炉主汽压力的稳定的重要性[1]。所以，从锅炉的安全有效运行出发，从根本的源头寻找引起不稳定现象的主要原因，进而找到一定的控制规律，实现有效的调节和控制，使运行能够保持在最佳的优良状态。

对于这次的主汽压力控制方案，在汽机自动并控制负荷、锅炉自动并控制汽压的运行基础上，在事前做好燃料量的有效改变，采用最直接的能量平衡协调控制方法，尽可能的减少使用过程中的偏差和不必要的能耗。

1.直接能量平衡协调控制系统的基本原理

使需求能量和锅炉使用中产生的能量达到平衡和统一就是能量的平衡，关于平衡的实现与否从能量的需求和锅炉的输入能量两个信号进行确定和分析，达到两者之间的平衡。

2.主汽压力系统分析

（1）在压力偏差信号判断中增加了能够直接反应蒸汽耗量变化的调门开度修正，将压力偏差信号直接引入燃料燃烧控制系统，这代表了燃料量变化控制的崛起。

（2）对汽包压力变化进行微反馈，做好事前调控，从根本上适应并接受蒸汽能量的变化。

（二）送风调节系统方案策略

送风调节系统就是保障风煤比的适当性，使锅炉在运行过程中，一方面发挥燃料燃烧的最大效用，另一方面将可能出现的热量和能量的损失降到最低，甚至是没有。可是，对于风煤比的控制随着母管制下锅炉运行对送风量的难以控制，变得愈发不能均衡。

近年来，使用的国产锅炉的漏风系数问题愈发严重和频繁，而严重的漏风造成了烟气含氧量的非线性现象，严重时，甚至呈现逆关系曲线，时变特性明显，承载压力的过重最终导致烟气含氧量本质的改变。而作为可以进行氧量测量的氧化锆，不仅不具有稳定性，使用寿命也才六个月，且测量误差极大，并不能真实的反映出锅炉的燃烧效率，所以不能从根本上解决漏风系数问题，使锅炉的使用处于经济化的状态，没能使燃料得到完全燃烧[2]。

（三）引风量控制系统方案

1.引风量控制的系统分析

炉膛压力控制系统是引风量自动控制系统的又一名称，这就可以很明显的从字面上进行认知，引风量的控制是围绕炉膛压力的改变而进行的。所以，引风量控制系统的主要任务是：通过对引风量的调节和控制，使炉膛负压保持在锅炉燃烧环境所需要的数值之内，以保障燃料的完全燃烧。不然，炉膛负压过高时，不仅容易出现灭火，还会造成排烟热的过度损耗；而炉膛负压过低时，燃烧状态运行过程中会发生扰动，炉膛甚至可能出现正压，造成向外冒烟甚至发生喷火的现象，不但会影响电厂和锅炉的环境卫生，还在很大程度上危害工作人员的人身安全。所以，在锅炉进行燃烧的状态下，需要尽可能的将炉膛压力保持在-30-80Pa的微负压的运行状态下。关于引风量的调节则同炉膛压力的测量位置有关，通过引风机的入口挡板进行控制。

炉膛负压是一个可变性高、非线性的被控对象，所以，引风量控制系统针对炉膛负压形成一个复杂的非线性系统，所以，常规的通过PID控制器组成的简单的控制系统已经很难维持炉膛负压的稳定，所以，为了实现引风量的长期自动控制和稳定的表现状态，采用PID控制器与FUZZY的模糊变量相结合的全新的控制方案已经是势在必行，而且需要在使用过程中引入相应的前馈。

2.风烟系统的协调控制

送风自动系统和和引风自动共同构造了锅炉风烟自动系统，保障了锅炉在运行过程中燃料的完全燃烧和实际使用的安全性和经济性，有效的解决运行过程中的各种扰动和突发状况，并在有效结合的前提下，做到将安全问题奉为首要原则，在保障安全的前提下取得经济利益的最大化，去协调送风自动和引风自动在运行中的状态，稳态高效的提高锅炉燃烧效能，达到资源的完全有效利用。

结束语

相对而言，锅炉燃烧是相对具有安全隐患的，所以在进行工作和锅炉运行中，需要将安全问题放在第一位，在保障安全的前提下进行相关系统的革新和发展，达到利益最优化以及能源的最佳使用。

参考文献

[1] 赵新贞.燃煤锅炉节能控制系统的设计与开发[D].中国石油大学（华东），2013.

[2] 李骥.石嘴山电厂220t/h燃煤锅炉燃烧控制方案优化及试验研究[D].重庆大学，2005.

[3] 李小刚.电厂燃煤锅炉燃烧系统建模及控制策略研究[D].昆明理工大学，2007.