电厂燃煤蒸汽锅炉热工燃烧自动控制

郭会刚

摘要：由于当前新的经济形势和生态环境的要求，电力行业也在力求发展与创新。同时，为了响应国家科学技术和节能降耗的方针政策，蒸汽锅炉热工燃烧自动控制成为一项重要课题。本文，立足于当前电厂燃煤蒸汽锅炉普遍使用的热工燃烧自动控制系统，通过其构造、任务与操作的详细分析，阐述了其控制原理和改进方向，有着极高的学术参考价值。

关键词：燃煤锅炉；热工燃烧；自动控制

电厂燃煤蒸汽锅炉在我国应用十分广泛，不仅仅是电力行业，也是工厂以及采暖等所需热能的主要供应设备。锅炉热工燃烧自动控制可以利用一些先进的建模、设计和控制技术，从而提高锅炉的燃烧效果，并为电厂带来经济效益。自动控制技术不仅资金投入小，还能够使智能化控制锅炉运行，从而大大减少了人力并降低成本。

1、蒸汽锅炉热工燃烧自动控制的系统构造

1.1 汽包水位控制系统

对汽包水位控制系统产生影响的因素有两个，分别是蒸汽和给水。其中， 图上a所表示系数分别代表蒸汽流控制设备（D）、给水流控制设备（W）、差压控制设备（H）。

1.2 蒸汽压力控制系统

对蒸汽压力控制系统产生影响的因素有两个，分别是发热量、蒸汽和给水。其中送风和引风对发热量的影响效应不大，且风量是根据燃料量相匹配的，所以燃料是对热能的影响程度最大的。

1.3 经济燃烧控制系统

经济燃烧控制系统则主要考虑给煤量的大小。

2、锅炉热工燃烧自动控制的目标

2.1 稳定汽包水位的变化幅度

汽包水位是观察锅炉是否燃烧正常参考数值之一，是保障锅炉安全工作状态的关键，也可显示出液态水汽化的速度和所产生蒸汽的质量。水位偏离标准的范围过多，无论高低都会造成严重影响。偏高就会降低液态水汽化的速率，导致蒸汽中掺杂着液态水；偏低会阻滞设备内汽水的循环，尤其注意当循环被阻碍而停止于上水管时，会引起金属管壁因局部受热过高导致爆炸危险。技术人员必须意识到汽包水位自动控制的重要性，因此，可以密切观察和操控给水阀的开度来控制参数值，保障水位的变化幅度稳定在合理的范围。

2.2 稳定蒸汽压力的变化幅度

蒸汽锅炉的另一项参考数值就是压力，蒸汽压力指数反映出锅炉内燃烧时产生蒸汽的多少，以及控制器中消耗蒸汽消耗的多少的稳定状态。蒸汽压力偏离标准的范围过多，无论高低都会造成严重影响。压力偏高会使金属导管有变形的危险，从而有损于锅炉内部构造；压力偏低则无法供应足量蒸汽，从而使控制器的工作受阻。由此可见，技术人员必须密切观察并控制蒸汽压力，为安全并高效生產提供保障。

2.3 稳定煤料燃烧率的变化幅度

巨鼎锅炉内产热的能力的关键因素，就是空气与燃料投放的比例。配比偏离标准的范围过多，使燃烧率无法保障。当空气补充量偏少时，使得煤料不能充分燃烧，从而导致煤料利用率低而且产生的热量减少；当空气补充量偏多时，有相当一部分热量会随着烟气被带走，大大损耗了热量的效能。因此，自动控制的目标之一就是科学控制空气与燃料投放的比例，使锅炉内煤料达到最佳的燃烧效果，同时，维持炉膛排出的烟气中过剩空气的参数，不仅有效的减少消耗达到节能效果，还能避免对空气造成污染。

3、蒸汽锅炉热工燃烧自动控制系统的操作分析

3.1 汽包水位控制系统的操作分析

通过对蒸汽锅炉内汽包水位的控制，保证了由加入的水汽化后的蒸汽量的比例，根据生产要求来稳定汽包中的水位的变化幅度。燃煤蒸汽锅炉汽包水位的自动控制，是根据汽包水位的动态特性来设计的。除了给水量和流出量的配比因素控制着锅炉汽包中的水位，还应考虑到在液气回路内所含蒸汽与水的混合物体积改变后所带来的变化。

因此可以根据相关的平衡原理，总结出影响汽包水位的几个主要因素：第一，输送水的管道和水压泵是给水流量的控制源头，给水的流量控制包括给水压力的控制和调节阀开度的控制；第二，蒸汽负荷的控制包括蒸汽管道阻力的控制和蒸汽调节阀开度的控制；第三，燃煤的控制就是使在煤料燃烧的过程中的所有影响因素的综合表现；第四，水的汽化和水蒸气的液化在汽水回路中交替发生，从而实现了汽包内压力的控制。这其中，燃煤的过程受到锅炉构造的影响，煤料的燃烧量对汽包水位变化不易观察，可以将其干扰去除。而汽包内压力的变化很大程度上与蒸汽负荷变化有关系，因此可将两者合并为同一要素，所以压力变化的影响也可去除。

3.2 蒸汽压力控制系统的操作分析

通常情况下，锅炉蒸汽压力会受到燃料数量、水流量、风的输入与输出量以及其他导致热工变化的因素影响，其中燃料数量与蒸汽流量是两个最重要的因素。这里以蒸汽流量为例，当其改变时一方面会使控制器的蒸汽阀门开度改变，另一方面也会使用汽量骤然改变。蒸汽阀门的开度变化引起了炉内压力的变化，阀门开度骤增时从汽包中流出大量蒸汽，此时燃煤的数量并无增加，因此蒸汽压力逐渐下降至平衡状态。其中由于蒸汽阀打开后产生的多余的蒸汽，可以很快从锅炉减少的蒸发热量以及减小的压强中抵消。还有一个情况是当负荷设备所需蒸汽提高时，因蒸汽量的增加导致了汽包内蒸汽压力降低，此时燃煤的数量并无增加，热量的减少致使蒸汽压力也不断降低，直到增加了燃煤的数量才能恢复平衡时的锅炉蒸汽压强。

4、结语

燃煤蒸汽锅炉的运行中，在为保证燃烧过程自动控制系统的状态，就要首先稳定蒸汽压力、炉膛负压及煤料燃烧率。这三个目标是相互作用的，而燃煤蒸汽锅炉热工燃烧自动控制的具体操作也应从这三方面入手，因此应使煤料、送风和引风的比值稳定，并及时准确地补偿系统的内部影响因素。

参考文献：

[1] 王洪国.自动控制技术在工业锅炉上的应用[J].云南冶金.1999.28（3）：10-13.

[2] 杨献勇编著.热工过程自动控制[M].清华大学出版社，2000.32-70.