燃气锅炉的智能与优化控制

  2015年10月28日，河南省环保厅发布了我省大气灰霾污染专项研究成果，研究结果表明：我省PM2.5的来源中，燃煤、机动车、工业过程和扬尘是四大主要污染来源，其中，燃煤排放占PM2.5的比例高达31%，是我省大气PM2.5的第一大来源。“工业过程”是指所有工业生产过程的排放，核心仍是工业用途的燃煤排放。

  在空气治理成为举国任务之前，以“煤改气”为举措之一的能源结构调整，就已在发改委的工作清单上被推进了几年。只不过，曾经以节能减排为名，现在则以“气”之名。这意味着，之前数轮动员未能解决的能源、产业疑难杂症，又被治理大气继承下来。

  就空气污染治理这道必答题而言，京津冀中实力最强的北京招式最为“激进”，即彻底的城镇“无煤化”。底气不足的天津，则希望给燃煤留下空间。

  不过，无论“无煤”还是“减煤”，都以天然气供给情况为基础。

  就燃气锅炉而言，一方面，燃气的价格相对较高因此尽量提高饶辽的利用效率;另一方面，气体燃料易燃易爆，燃气锅炉的危险性大，控制系统的生产保证和安全保障要求严格。

  今天小编就在此讨论下燃气锅炉的智能与优化控制。

  国外的燃气燃烧控制技术比较成熟，发展趋势是采用计算机控制，实现机电一体化，并将安全保护与自动控制相结合。但是燃气锅炉的计算机控制多为单回路常规控制，如蒸汽压力的上下限控制、汽包液位的控制、燃气量的分档控制等，远不能适应我国各地区及各部门条件多变的需要。

  燃气锅炉是以燃气(天然气、LPG、人工煤气等)为燃料，与空气按一定比例混合后，经燃烧器喷入炉膛燃烧，产生的热量传给水，以生产水蒸气或热水供给用户。燃气锅炉优点为：锅炉投资少;运行、调节、维修、保养方便;对环境的污染小。

  在燃气锅炉的开停炉过程中，如果操作不当，很容易造成锅炉爆炸等事故。程序控制的目的，就是控制燃气锅炉按照安全的程序进行开开炉、停炉和正常运行。开炉、停炉程序的每一步都进行逻辑判断，根据条件是否满足，决定下一步操作，遇到异常情况时，应及时报警，并启动相应的联锁装置，以保证锅炉安全运行。

  安全控制的要求在此简单列举下：

  1、高、低水位报警，超低水位报警，并关闭电磁阀，切断燃气气源，鼓风机30s后停机，引风仍运行。

  2、蒸汽压力高报警，蒸汽超高压报警，同时关闭电磁阀，切断燃气气源，收风仍运行。

  3、燃气高、低压报警，防止火焰脱火、回火。

  4、火焰熄火、脱火保护，关闭电磁阀。

  5、鼓、引风机工况(变频故障、接触器故障等)保护。

  另外优化控制方面主要包括空气/燃气比例优化调节和燃气负荷预测调节两方面。

  1、空气/燃气比例优化调节

  燃气锅炉中主要的热损失是炉体散热和排烟热损失，后者却绝育排烟温度和空气系数。降低空气系数可降低排烟热损失。另一方面，空气系数增加有利于燃料的完全燃烧，不完全燃烧损失下降。总体来讲，燃烧热效率与空气系数的关系为非线性的关系，有一个最佳的空气系数，这时的锅炉热效率最高。空气系数的调节手段主要是鼓风量。测定延期中的氧含量或二氧化碳即可得知空气系数的大小。在调节过程需预先摸索出空气系数与热效率的关系曲线，即可确定最佳的空气系数。

  2、热气负荷预测调节

  靠蒸汽压力的高低认为调节供热量，影响供热量的因素很多，如水槽水量、环境温度、风力与风向、太阳照射强度、水草温度与温度变化趋势、水槽导热性能等。由于各种因素的变化是随机的，而且影响有延迟效应。要求能根据不幸条件和历史数据，建立数学模型进行燃气负荷预测控制。

  针对原有控制系统结构，本次实验需要解决原有燃烧程控器专用、地理和封闭的特性。因此需要取消专用的燃烧程控器和检漏程控器、控制功能一直到PLC、由plc接管燃烧程控器的全部工作。

  最后，中压锅炉联锁停炉后能准确记录联锁原信息和联锁发生时间。触摸屏和DCS对立式故障信息记录均正常，当锅炉出现联锁停炉情况时，操作人员和维修人员可以方便的通过立式故障信息判断具体故障点情况，大大节省了故障处理时间和锅炉回复速度。点火过程中发生“燃烧故障后”系统准确显示出众多联锁源中到底是哪一个出现的问题，方便技术人员对锅炉点火位燃气监测功能。