淺談燃氣鍋爐的節(jié)能運行控制

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1、淺談燃氣鍋爐的節(jié)能運行控制摘要：烏魯木齊市2012年實施的規(guī)模空前的“煤改氣”工程，目前正在積極的推進。如何提高燃氣鍋爐的使用效率和減少有害氣體的排放有著重要的意義。在燃氣鍋爐的實際使用過程中，系統(tǒng)所需要的總熱量時刻在發(fā)生著變化，就如何提高燃氣鍋爐效率，對其節(jié)能運行控制優(yōu)化進行研究。關(guān)鍵詞：燃氣鍋爐；節(jié)能運行；優(yōu)化控制0引言近幾年伴隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，鍋爐的燃料也在呈現(xiàn)多種多樣的形式。其中燃氣鍋爐的高效、環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢得到了越來越多的重視。2012年烏魯木齊市實施了的規(guī)?？涨暗摹懊焊臍狻惫こ?，為了這項工程，烏魯木齊市2012年投入近38億元。38億元的投資使烏魯木齊市

2、新增天然氣供熱面積8013萬平方米，占全市供熱總面積的52.5%,主城區(qū)預(yù)計少燒燃煤500萬噸。根據(jù)供熱部門曾公布的一份數(shù)據(jù)換算，煙塵可減排約12萬噸，二氧化碳可減排約8萬噸，烏魯木齊市的“煤改氣”工程為國家環(huán)保、節(jié)能減排作出了重要的貢獻。燃氣鍋爐的體積要比燃煤鍋爐小得多，而且可以更加容易的進行自動化控制。燃氣鍋爐在應(yīng)用方面具有更加廣闊的前景。鍋爐控制系統(tǒng)的發(fā)展也是經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜和逐漸向自動化控制不斷邁進的過程。1燃氣鍋爐燃燒過程機理和能量的轉(zhuǎn)換為了實現(xiàn)燃燒，必須有可燃物質(zhì)?有燃燒所需要的足夠數(shù)量的氧氣，工程實際中，氧氣一般來自空氣。有足夠高的溫度。換言之，燃燒的基本條件為：可燃物

3、質(zhì)按一定的比例與氧分了狀態(tài)混合；參與反應(yīng)的分子必須具有一定的能量貯備，即具有一定的溫度，以克服分子間的內(nèi)力，即當(dāng)分子碰撞時能夠破壞起始物質(zhì)的鍵，而后結(jié)合成穩(wěn)定的新鍵，最后導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物的生成；需要有一定的時間，以保證反應(yīng)進行完畢。從能量守恒角度分析，進入鍋爐系統(tǒng)的燃氣釋放的總能量q應(yīng)該等于從鍋爐系統(tǒng)流出的總能量，包括爐水吸熱量ql,循壞水吸熱量q2,不完全燃燒損失q3,散熱q4,排煙q5。即q二ql+q2+q3+q4+q5當(dāng)回水溫度或設(shè)定出口溫度設(shè)定值（根據(jù)外界溫度而變化）變化時，循環(huán)水的吸熱量相應(yīng)變化，需要的總熱量值也隨之變化。因此，根據(jù)所需總熱量的變化，適當(dāng)調(diào)整燃氣和空氣進氣量，可以

4、使鍋爐更經(jīng)濟有效地運行。2燃氣鍋爐的運行控制要點2.1控制最優(yōu)過量空氣系數(shù)標準狀態(tài)下lm3氣體燃料按燃燒反應(yīng)計量方程式完全燃燒所需要的空氣量（指干空氣）稱為氣體燃料的理論空氣量（m3/m3）,用vO表示，可以根據(jù)氣體燃料的成分計算出來。實際送入鍋爐的空氣量v（m3/m3,氣體燃料）稱為實際空氣量，用v表示，其值一般大于理論空氣量。比理論空氣量多出的這一部分空氣稱為過量空氣。因而實際空氣量是理論空氣量與過量空氣量Z和。實際空氣量與燃氣量的比值稱為空/燃比，它在數(shù)值上等于實際空氣量。實際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)，用Q表示，即a=v/vOo過量空氣系數(shù)a是一個影響鍋爐燃燒工況

5、及運行經(jīng)濟性的非常重要的指標。Q偏小時，爐內(nèi)不完全燃燒損失便增大；Q偏大時，鍋爐的排煙熱損失又增多。因此，控制最優(yōu)過量空氣系數(shù)是非常重要的手段之一。2.2鍋爐出水溫度控制鍋爐燃燒過程中，工況會時時發(fā)生變化，因此根據(jù)所需總熱量的變化,適當(dāng)調(diào)整燃氣和空氣進氣量，可以使鍋爐更經(jīng)濟有效地運行。我公司使用的是帶電子比例調(diào)節(jié)的低氮燃燒器，対于比調(diào)式燃燒器，出水溫度控制是單冋路P1D控制，根據(jù)出水溫度的設(shè)定值與實際出水溫度檢測值的差值，調(diào)節(jié)燃料閥開度，配風(fēng)由機械連桿自動匹配。為使燃燒效果達到最佳狀態(tài),可以引入煙氣含氧量作為鼓風(fēng)量的調(diào)節(jié)參數(shù)指標。此外，燃燒控制算法帶有人工指導(dǎo)功能，用戶可以設(shè)定從啟爐點

6、火到滿負荷的時間。因此，在不同溫度狀態(tài)下，一旦操作人員輸入了啟動-滿負荷的時間要求，燃燒控制軟件將根據(jù)實際的出水溫度進行負荷控制，在溫差較人的情況下，采用全開式燃燒；在接近滿負荷狀態(tài)時，智能化軟件根據(jù)動態(tài)的PID參數(shù)對燃燒風(fēng)門進行調(diào)節(jié)，保證滿負荷狀態(tài)的平穩(wěn)到達，減少超調(diào)，以達到最佳控制效果，完全滿足不同溫度狀態(tài)下從啟動到滿負荷的運行要求。2.3燃氣鍋爐燃燒過程中煙氣氧含量閉環(huán)控制燃氣鍋爐燃燒控制中加入了煙氣氧含量的一個控制回路。這是一個以煙道中氧含量為控制目標的燃燒流量與空氣流量的變比值控制系統(tǒng)，也稱煙氣氧含量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這一控制系統(tǒng)可以保證鍋爐最經(jīng)濟燃燒。在整個生產(chǎn)過程中保證最經(jīng)

7、濟的燃燒，必須使得燃料和空氣流量保證最優(yōu)比值。在保證了燃料和空氣的比值關(guān)系，但并不能保證燃料的完全燃燒控制。因為，其一，在不同的負荷下，兩流量的最優(yōu)比值不同；其二，燃料的成分（如含水量、甲烷等）冇可能會變化；其三，流量測量的不準確。這些因素都會不同程度地影響到燃料的不完全燃燒或空氣的過量，造成鍋爐的熱效應(yīng)下降，這就是燃燒流量和空氣流量定比值的缺點。為了改善這一情況，最簡單的方法是有一個指標來閉環(huán)修整兩流量的比值。冃前，最常用的是煙氣中的含氧量。