燃气锅炉自动控制系统实现与应用探索

窦如恒

摘 要：工业的不断发展对能源的需求与日俱增，在工业化生产中，钢铁企业燃气锅炉得到了广泛的发展。燃气锅炉以煤气为主要原材料，我国煤气资源相对丰富，成本较小且对环境造成的危害较小。研究燃气锅炉自动控制系统具有非常重要的现实意义。笔者根据实际工作和学习经验，首先对锅炉自动控制系统进行概述，对几种燃烧系统进行介绍，最后对燃气锅炉的应用功能就行研究，希望对提升燃气锅炉自动控制系统有积极意义。

关键词：燃气锅炉；自动控制；应用

作为一种产生蒸汽的热交换设备，锅炉通过燃料产生的热能进行热量交换，实现水到过热蒸汽的转化，过热蒸汽可以为生产、生活提供基本需要的热能。和人工控制系统相比，自动控制系统在实际工作中准确性更强，根据锅炉的实际情况实现控制，在节约劳动力的同时提升了工作效率。但是，在实际应用中，由于外界温度的改变，在热量需求上也在不断变化，如果不及时调整燃气量，势必会造成供热量不足或者超出，资源利用达不到预期要求。在这种情况下，通过对燃气锅炉的实际供应情况进行实时调节，有助于提升能源利用效率，确保锅炉高效、安全的运行。

1 锅炉自动控制系统

按照系统类型划分，锅炉控制系统主要包括三部分，分别是燃烧系统、汽水系统和烟风系统。从锅炉系统本身来看，系统设备对完善相关操作有较大作用，可以起到对设备进行监控的效果。在工作中，汽水系统自身具有较强的自动调节作用，可以根据压力的具体情况调节系统的正常运行。由于系统自身的优势，在进行锅炉的自动控制较为便捷。

从工作原理来看，燃烧系统介质由高炉煤气和焦炉煤气共同组成，可以分为三层，每层又可以分为四路，进入锅炉本体后参与燃烧。在烧嘴处通常设置火焰监视器，数量为12个，主要目的是控制火焰的持续性及大小。在上层和下层，烧嘴处的点火器共有8个，在高炉上均设置有调节气阀，以实现对管道气量大小的自由控制。

根据锅炉运行的参数分析各个工况下的稳态数据，并制定相应负荷的表格，优化调节回路，通过分析锅炉运行工况与特性，找出最佳惯性时间，重新整定燃气控制函数；优化送风调节回路，重新整定风煤比函数，同时缩小风煤交叉限制滞后、超前时间，提高风量的响应速率；优化燃料控制回路，修正预加减负荷生成煤量函数，以减小锅炉惯性。在进行深度优化时，通过总结对比第一阶段优化方法及效果，调整优化思路，努力使优化手段更加多样性，更具实用性。

在工作时，烟风系统的送风机可以对空气进行加热，实现对冷风的预热，经过预热后的空气与煤气混合后就能燃烧，燃烧后产生的高温烟气在引风机的作用下，经过烟风系统的其它设备，最后以废气的形式排出。经过加热，锅炉燃烧产生的不饱和蒸汽会发生物理性能的变化，达到饱和状态，满足基本使用要求。

2 控制功能

2.1 燃烧控制系统

从基本任务来看，燃气锅炉自动化控制可以改变燃烧产生的热量，使其符合蒸汽负荷的基本使用，同时确保燃烧过程中的安全性、经济性，因此风煤比控制在合理的范围内。

从工作特点来看，双交叉燃烧控制系统将空气、燃料比维持在合理的范围内，在达到基本燃烧条件时空气系数处于低过剩状态，这种方法有助于提升燃烧效率，降低燃烧过程中对大气造成的危害。

2.2 汽包水位控制

在正常工作状态下，锅炉汽包水位主要有两种调节方式，分别是位式和连续式。位式调节在控制时是根据汽包水位的上下限控制给水泵的启停来实现，这种控制方式适合在燃气锅炉负荷量较小时进行。连续式调节是根据测量汽包水位的平衡容器输出信号对给水泵变频器进行连续控制，使汽包水位一直保持在正常水位。

2.3 自动送风功能

做好风量的自动控制具有非常重要的作用，在锅炉燃烧的过程中，通过加入适当的风量，保证燃气燃烧的充分性和经济性。根据煤气压力的大小对风力进行自动调节，实现锅炉热量的高效转化。烟气含氧量作为总风量的修正值，可以通过调节送风机的频率达到目的。

2.4 锅炉过热调节能力

在蒸汽温度超过一定数值时，锅炉过熱系统会发挥自身的调节能力，将过热器出口蒸汽温度控制在工作允许值，同时锅炉温度也控制在正常运行状态。在进行温度调节时，锅炉过热蒸汽以自制冷凝水为基础，通过温度自动调节阀达到调节蒸汽温度，确保集汽箱内的温度在400～420℃之间。

2.5 安全监控

自控系统还具有安全监控作用，其目的是有效监控锅炉运行状态，起到安全燃烧的效果。监控系统在工作时具有启动、停止、工作三种模式，实现对锅炉燃烧参数的持续监控。按照预选设定的程序，确保锅炉燃烧系统的安全性。

3 结语

总而言之，燃气锅炉在自动化控制过程中离不开与实际情况相结合。和传统的锅炉相比，燃气锅炉自动化对数据参数的管理有较高的要求，在操作中要充分利用蒸汽流量和给水流量两方面的结合，确保系统偏差在合理范围内。主回路和副回路分别是炉温调节、给水流量调节。锅炉系统自动化控制需要计算机软件、硬件、自动化、锅炉节能等多个指标的结合，从整体效果来看，锅炉自动化系统有助于提升系统运行效率、降低人力成本，确保锅炉系统稳定的运行，同时对减少污染有积极意义，在产业结构上得到了一定的改善，在节能减排上符合了市场的基本需求。

参考文献：

[1]张志文.自动控制技术在燃气锅炉改造中的应用[J].科技与生活，2013（4）：178-179.

[2]于兴江，伍小磊，张拥军，张牡丹.基于多台冷凝式锅炉的给水系统的优化设计[J].能源工程，2016，01：59-61+66.

[3]马跃.自动化系统在燃气锅炉的供热及节能技术应用[J].中国设备工程，2017（13）：107-108.

[4]唐亮，胡继明，夏路生.自动化控制技术在锅炉机组中的应用研究[J].科技广场，2017（1）：76-79.