锅炉自动控制探析

刘国超

摘 要：随着经济技术不断发展，锅炉控制系统也经历了复杂的发展过程，在漫长的发展过程中，锅炉从简单到复杂、从手动到自动不断发生质的变化，实现了当前自动控制锅炉系统。在60年代初期，我国锅炉控制还是人工操作阶段，通过机械设备对锅炉进行管理，锅炉的整体燃烧主要是凭司炉工经验进行操作。90年代，计算机进入到各项生产领域中，计算机在工业锅炉自动测试和控制方面也形成了独特的技术特征，生产活动中也起到了重要的作用，随着技术的不断完善成熟，当前，锅炉操作中，已经利用微机管理代替了常规仪表。通过微机处理操作，全面实现了工业锅炉自动化的控制、调节和管理，减少了大量的人力劳动，锅炉的整体运行性能提高了、工作环境改善了，可以说，自动化控制使锅炉热效率达到了历史最佳，能够节约燃料4%-5%，发挥了锅炉应用作用。

关键词：锅炉；自动控制；技术

中图分类号：TK32 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）07-0175-02

Abstract： With the continuous development of economy and technology， boiler control system has also experienced a complex development process. In the long process of development， the boiler has changed fundamentally from simple to complex， from manual to automatic， developing into the current automatic boiler control system. In the beginning of the 60's， the boiler control in China was in the manual operation stage， managed through mechanical equipment， and the overall combustion of the boiler is mainly based on the experience of the boiler operator. In the 90's， the computer entered into various fields of production， formed a unique technical characteristic in the industrial boiler automatic testing and control， and played an important role in production activities. With the continuous improvement and maturity of technology， at present， in boiler operation， microcomputer management has been used instead of conventional instruments. Through microcomputer processing operation， the automatic control， regulation and management of industrial boiler are realized in an all-round way， and a large amount of human labor is reduced， the overall operating performance of boiler is improved， and the working environment is improved. Automatic control makes boiler thermal efficiency reach the best in history， can save fuel by 4%-5%， and play a role in boiler application.

Keywords： boiler； automatic control； technology

1 概述

经济发展离不开能源生产，当前，人们对能源依赖度增强，能源在人们生活中起到了应有的作用。人们日常对能源的消费力逐渐增长，但是，在这种全面增长的能源消耗背后，却隐藏着对环境的污染与破坏，而传统锅炉操作已经不适应现代社会发展，更不符合环保要求，在技术日益发展的今天，锅炉技术也得到了全面的改善，各级政府加大力度对锅炉进行改造，通过各类强制政策引导新能源、新消费，调整能源供应结构，使能源生产向洁净和节能方向转变。在社会大背景下，燃油锅炉成为高效清洁的能源锅炉得到广泛应用，社会上各单位已经全面应用并推广，这类锅炉对环境的污染少，提升了燃烧效率，节省了大量原料。

随着锅炉技术进步，燃油锅炉也有了更加广泛的应用，此类锅炉燃烧爆发速度快，整体负荷多变，靠传统机械锅炉是不可能完成整体生产任务的，只有全面进行系统升级，才能发挥燃油炉作用，在实际推广中，需要通过自动控制保证发挥锅炉效能。通过对燃油锅炉自动控制的改造，进一步提升工作品质，保证锅炉水位、温度、压力、烟气参数合理有效，符合国家环保工作标准，全面适应新变化，使锅炉负荷在可控范围内，确保了锅炉安全、可靠、经济和稳定的运行。燃油锅炉最核心的设备就是燃烧器，我国技术与设备生产能力有限，目前使用的基本还是进口设备与系统，下面就相关技术内容进行系统分析，以此提高锅炉工作效能，满足生产需要。

2 计算机控制优势

锅炉自动化控制离不开计算机系统，在锅炉运行中引进微机控制是近年才出现的新技术，通过利用计算机对系统进行有效控制，保证锅炉稳定安全运行，计算机系统包括软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项核心技术，各类技术紧密结合保证了锅炉的稳定运行，我国传统锅炉生产，大多数处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态，无法满足现代企业要求，更不符合国家对环境的整体规划，通过自动化控制，能够大大提升锅炉供热的效率、不断降低原材料消耗、提升供电质量。工业锅炉自动化控制和传统仪表控制有许多性能上的提高，主要优势：一是能够更加直观而集中的表示运行参数，使锅炉运行可查可比；二是对锅炉整体运行的过程进行记录与打印，根据记录情况分析锅炉运行状态，避免出现人工修改数据的情况出现，保证了锅炉的稳定运行；三是根据运行情况，随时修正不合理的参数，确保锅炉控制系统整体性能提升；四是通过电脑显示，能够减少设备上的仪表，确保了系统运行的精准度；五是通过自动控制，可以全面提高锅炉运行热效率，保证了锅炉状态达到最佳状态；六是减少了人力劳动差错，通过自动化控制，全面保证了锅炉的运行流程符合要求，能够更加安全、稳定、经济运行；七是通过锅炉多输入多输出、非线性动态对象的控制，解决调解量和被调量间存在的耦合通道问题；八是锅炉自动化控制能够不断进行扩展，使构成分级控制更加合理有效，保证了其他设备不受损坏。通过优势分析，我们看到，在锅炉运行过程中实现骅控制是行業发展的大势。endprint

3 计算机控制运行原理

锅炉主要有“锅”和“炉”两部分组成，“锅”主要是锅炉中盛水或蒸汽承压的装置。其作用主要是吸收炉中燃料热量，把水加热到一定温度和压力后达到沸腾气化，生成蒸汽并传输给用户使用。“炉”主要是燃料燃烧装置，其主要功能是把燃料热能全部释放并传递给锅内物质。通过以上分析，我们看到锅炉工作主要是燃烧过程、烟气向水传热过程和水汽化过程三个部分。锅炉与计算机的结合，实现了运行的自动化控制与管理，通过计算机操作就能完成各项任务指令，保证锅炉安全稳定运行。计算机控制原理较为复杂。通过自动化控制，保证除氧水通过给水泵进入给水调节阀当中，然后再进到省煤器中，产生出来的部分冷水经省煤器被炉膛排出的烟气进行预热，燃烧过程产生的大量热量产生热烟气，抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式全面节省锅炉热能，对已经达到降温的烟气再进行除尘去硫，达到净化目的后通过烟囱排放。

锅炉微机控制系统硬件部分主要是锅炉主体、一次仪表、控制系统、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等，不同的装置有不同的功能作用，一次仪表能够直接显现锅炉温度、压力、流量、氧量、转速等，通过转换形成电压、电流直接进入到微机控制系统，能够直观看到运行的各项参数。控制系统主要有手动和自动两部分组成。通过自动化控制，能够保证整个锅炉运行过程得到良好全面的监测，发生故障后，可以进行报警、控制与分析，使锅炉能够正常运行。

4 锅炉自动控制基本任务

锅炉运行控制的任务主要是通过自动化控制与管理，全面维持锅炉水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数保持到设计的范围内，避免出现意外事故。一是控制好水位。水位必须符合规定要求，如果控制不力，则会出现安全生产事故，严重的还会导致人员伤亡，只有全面做好水位控制，才能保证鍋炉安全运行。锅炉工作过程中，对水位的要求极其严格，如果水位过高，就会导致蒸汽大量带水，降低蒸汽质量，出现满水事故，威胁到锅炉的运行安全。如果锅炉内部的水位偏低，则会缺水，出现锅炉各部位温度变化过大，出现参数变动，热应力出现大的偏差，参数出现极限后会造成锅炉容器出现裂纹，影响锅炉使用寿命，只有全面保持水位标准，才能满足生产需求，保证锅炉安全稳定。二是控制好气压。汽压是否稳定对锅炉的影响极大，需要严格控制好锅炉运行过程的汽压变化，参数实际上反映了锅炉负荷的情况。如果蒸汽量供应过多，高出了外界需求，那么锅炉汽压就会出现不稳定的上升；反之，锅炉汽压就出现不规则下降。汽压偏高和过低，均影响运行质量，过高的情况出现会影响锅炉安全，使金属材料出现蠕变；过低的情况出现则无法满足生产需求。三是控制好温度。排烟温度需要保持正常值，避免出现超范围排放的情况，如果超出了正常规定标准参数，就表明锅炉缺水或烟气出现了短路问题，严重威胁到锅炉运行的安全，不能及时发现，时间过长则会导致事故发生。锅炉运行中，产生排烟温度不正常的现象较多，需要全面进行控制与管理，及时发现问题才能得到解决，而通过自动化控制系统的装置，不但能够及时发现问题，对烟气不正常现象进行自动报警、停炉锁定，还能对事故进行系统分析，找到故障点并快速解决，确保锅炉安全运行。热水锅炉出水温度控制主要取决于标准设计，出水温度受燃料量、送风量、用户负荷、外界温度等影响较多，如果温度控制不力，则不但会造成原材料浪费，更会给锅炉运行造成压力，出水温度高容易汽化，出水温度低满足不了供热需求。四是控制好烟气含氧量。烟气含氧量对锅炉运行影响较大，通过对参数的分析，我们看到如果过高则表示送风量过大，这种情况不但损失了热量，同时也消耗了材料，导致锅炉热量不足；如果烟气含氧量过少，就表示燃烧还不足，只有合理设计烟气含氧量标准，保证运行过程中最佳值，才能实现经济合理的燃烧。

5 程序控制基本要点

一是炉膛吹扫注意要点。只有在燃烧起动前才能运行程序，通过燃烧器作用对锅炉炉膛进行事前的预吹扫，也就是说，程序启动后，风门能够执行小向大的开关，保证风门打开后的风量供应，通过风门最大位置对锅炉炉膛进行预吹扫，保证锅炉清净。二是自动点火程序要点。点火前，需要全面对吹扫状态、阀门密封性、供气压力等进行全面有效的检查，保证各项参数合理后，才能打开风门执行器带动风门进入点火位置，当点火电磁阀打开后，可燃油雾立即被高压电火花点燃产生点火火焰，实现安全点火。三是安全运行保护程序要点。风压低于设定的标准值，那么，锅炉的燃烧器程控器就会自动进入到锁定，使燃烧器停止运行，保证了锅炉设备安全。四是阀门密封性检测保护程序要点。锅炉在每次点火前，一定要全面对阀门进行检测，通过自动检测，避免出现泄漏。五是保护程序要点。点火后火焰探测器就会启动，燃烧器进入负荷，如果没有探测到火焰，那么程控器就会进入到自动锁定状态，使锅炉供气中断并停止。

锅炉在生产生活中的作用越来越大，只有全面保证运行安全，实现自动化控制与管理，才能推动经济建设与社会进步，达到节能环保的根本目标。

参考文献：

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[2]何灿星，隋邦锤，崔春卫.山东煤炭科技[J].2008（04）.

[3]刘海侠.科技致富向导[J].2013（24）.endprint