探究DCS控制系统在循环流化床锅炉中的应用

摘 要：我国蕴含着丰富的煤炭资源，作为煤炭的生产和使用大国，在煤炭的工业生产利用方面却较低。近年来，循环流化床锅炉作为一种新型的燃料蒸汽动力设备，有效的提升了煤炭的利用率，减少了污染气体的排放。而在循环流化床锅炉中应用DCS控制系统，又可以推动工业生产的集成化、智能化发展。本文将简单介绍循环流化床锅炉的自动控制系统的组成，分析DCS控制系统在循环流化床锅炉中的应用，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词：DCS控制系统；循环流化床锅炉；自动控制系统

1 引言

随着科学技术的发展，计算机技术被应用各行各业当中，DCS控制系统也得到了长足的成长和完善。传统的集中式控制系统，一旦某个控制台发生问题，将严重影响整个生产过程的正常运行。采用DCS控制系统，不仅可以提升工业生产的效率，而且推动了工业生产的自动化和智能化发展。因此，研究分析DCS控制系统在循环流化床锅炉中的应用具有重要的现实意义。

2 DCS 系统与循环流化床锅炉

作为工业生产的主要动力设备，锅炉可以为工业生产提供稳定的蒸汽动力。在对锅炉设备进行控制时，控制系统需要具备多功能化，可以满足锅炉设备的多输入、多输出等要求。DCS系统又称为集散系统，它以集中式控制系统为基础，引入了先进了计算机系统，将其应用到循环流化床锅炉中，不仅可以减少成本费用的支出，而且能够借助计算机强大分析能力，为相关操作人员提供循环流化床锅炉运行过程中的各项数据，包括设备的启停记录、相关报表的调阅和查询、实时数据的显示以及故障报警等功能。

3 循环流化床锅炉的自动控制系统的组成

循环流化床锅炉在运行过程中，不仅要求自身的运行稳定安全，而且要求最大化的利用煤炭燃烧所产生的热量，提升锅炉运行的工作效率和经济性。因此，组成循环流化床锅炉（如图1）的自动控制系统包含以下几个方面：

3.1 送风系统

作为循环流化床锅炉最复杂的部分，送风系统主要由两部分组成，一部分为输送用风，另外一部分为燃烧用风；通过送风系统对循环流化床锅炉中的含氧量进行调节，从而计算出总风量的修正值，并借助变频的手段实现对风机的控制调整，最终达到提升锅炉燃烧效率的目的。

3.2 汽水系统

汽水系统在运行过程中，首先利用变 PID 参数三冲量的串级控制系统，实现汽包水位的控制，满足锅炉燃烧过程中有足够的水可以进行蒸发。当三冲量控制系统发生故障时，利用汽水系统的相关参数设定，可以对汽包液位进行快速的恢复，从而避免影响锅炉的正常运行。在汽水系统中，过热蒸汽温度的主要作用是将过热器的出口温度控制在系统要求的范围内。它主要参考锅炉的主蒸汽温度，并辅助参考减温器出口蒸汽温度，形成经典的串级调节系统，实现对过热器出口蒸汽温度进行合理的调节，确保过热器出口蒸汽温度处于系统要求的范围之内。

3.3 燃烧系统

燃烧系统的稳定性，关系着整个锅炉的安全稳定运行。锅炉的煤炭燃烧系统，很容易受到煤炭的质量、颗粒度大小等因素的影响。所以为了确保锅炉的稳定安全运行，在进行燃烧控制系统设计时，会将其设置成一个多输入和多输出的耦合控制系统，例如控制引风量、煤炭的使用量等。

4 DCS控制系统在循环流化床锅炉中的应用

DCS系统可以推动循环流化床锅炉运行的自动化、智能化水平。因此，在循环流化床锅炉中，引入DCS控制系统，借助人机接口站和分散处理单元的有效结合，可以实现对循环流化床锅炉在运行过程中产生的各项数据参数的采集和分析处理，帮助相关管理人员更好的掌握循环流化床锅炉的运行情况。

4.1 DCS人机界面

利用DCS系统的人机界面，可以帮助相关操作人员掌握循环流化床锅的运行情况以及历史运行趋势，并借助人机界面可以实现对系统的手动、自动调节，包括不限于引风、一次风、二次风等的调节和操作。其主要界面包含以下几个方面：

①主菜单：通过不同的功能和流程操作界面，相关操作人员可以实现对循环流化床锅炉运行过程中的相关数据趋势进行调阅和对比；②主画面：主要是对循环流化床锅炉运行的主要参数进行实时显示，并对故障点进行报警闪烁；③分画面：显示各调节系统的画面，包含报警信息、相关控制流程图以及数据参数的設定等信息；④报警画面：当循环流化床锅炉运行过程中，某项参数超过了系统的设定要求，会对其进行声光报警，提醒相关工作人员进行查看和检修。

4.2 锅炉安全保护功能

通过DCS控制系统，可以实现对循环流化床锅炉的安全保护，包括不限于燃料安全、燃烧器管理、燃烧控制以及炉膛安全保护等。同时为了避免在系统操作过程中，因为人为的操作措施导致锅炉出现运行异常，还可以通过在系统中设置多个安全级别，并对每个级别设置不用的权限。

①燃料安全的联锁保护：当循环流化床锅炉在点火运行后，燃烧系统通过对引风机、一次风机以及二次风机的控制，实现锅炉的正常运行，如果当其中一台设备存在故障，无法运行时，利用DCS控制系统的燃料安全的联锁保护功能，可以立刻将无法运行设备与其他电机之间的联锁中断，避免其影响其他设备的正常运行。

②燃烧控制系统的安全保护：借助DCS控制系统的燃烧控制系统的安全保护，可以有效的监测汽包水位的高度，如果它低于系统设定的下限时，系统就会产生报警，并自动停止锅炉的燃烧，避免出现干锅引发严重的安全事故。

4.3 模拟量控制系统

通过DCS控制系统的模拟量控制系统，可以实现对循环流化床锅炉在运行过程中产生的各种参数、顺序控制以及高级控制进行操作和监视。在循环流化床锅炉运行过程中，重点在于对燃烧系统的有效控制。

4.4 日志管理功能

顾名思义，所谓DCS控制系统的日志管理功能，就是利用计算机系统的存储功能，实现对循环流化床锅炉运行过程中产生的各项数据、报警记录进行记录，形成信息管理体系，方便相关管理人员和检修人员对循环流化床锅炉的历史运行情况进行查询。提升企业的管理水平。

4.5 事故追踪功能

当循环流化床锅炉在运行过程中，出现故障时，借助DCS控制系统的事故追踪功能，可以对发生故障的位置、时间以及报警相关信息进行查阅，便于相关技术人员快速的定位锅炉故障的位置，提升检修效率。

5 结束语

综上所述，随着科学技术的进步，越来越多的先进科学技术应用到各行各业当中，推动了行业的自动化和智能化发展。本文通过对DCS 控制系统在循环流化床锅炉中的应用分析，实现了对循环流化床锅炉运行过程中相关运行数据的采集和实时处理，提高了煤炭燃料的利用率，降低了循环流化床锅炉的故障率，实现了社会效益和经济效益的双丰收。因此，相关企业应当重视DCS控制系统的研究和分析，合理的利用它实现对循环流化床锅炉的自动化、智能化控制，推动我国工业生产的可持续发展。

参考文献：

[1]邢铁钢.探究DCS控制系统在循环流化床锅炉中的应用[J].科技促进发展，2012（s1）：92-93.

[2]李慧杰.循环流化床锅炉及其DCS控制系统[J].山西化工，2017，37（2）：87-89.

[3]张炳伟.基于DCS的循环流化床锅炉节能减排自控系统研究[J].自动化与仪表，2012.

作者简介：

肖明其（1963- ），男，大学本科，主要从事电气自动化方面工作。