浅谈燃油(气)锅炉燃烧自动控制系统
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摘 要：介绍了燃油(气)锅炉的组成结构和系统工艺。在分析燃油（气）锅炉特性的基础上，对燃油（气）锅炉的燃烧控制系统进行了研究。
关键词：燃油（气）锅炉；燃烧器；自控
引言：
我国工业的不断发展，能源消费日益增大，环境污染日益恶化。锅炉是重要的能源转换设备，由于燃煤锅炉对环境的污染严重，使得高效清洁的燃油（气）锅炉得到了很大的发展。鉴于燃油（气）锅炉所用燃料的快速爆发性及负荷的多变性，燃油（气）炉采用自动控制。
本文从锅炉燃油（气）锅炉系统工艺分析开始，重点阐述了燃烧器控制等燃烧自动控制系统，从而使锅炉安全可靠经济的运行。
1.燃油（气）锅炉工艺系统分析
1.1燃油（气）锅炉系统工艺
以蒸汽锅炉为例，燃油（气）锅炉工艺流程如下：燃料和热空气按一定比例送入燃烧室进入锅炉燃烧，产生一定参数的蒸汽，供给生产负荷设备用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，经省煤器和空气预热器，最后引风机送往烟囱，排入大气。
1.2燃油（气）锅炉基本组成部分
燃油（气）锅炉主要由下列几部分构成:
锅炉主体部分：燃烧系统、本体受热面、省煤器、空气预热器；
辅助设备:引风设备（引风机，烟囱，烟道等）；送风设备、给水设备、水处理设备、燃料供给设备。
1.3锅炉的工作过程
锅炉的工作包括三个同时进行的过程:燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程和水的汽化过程。简要叙述如下:
(1)燃料的燃烧过程
具有一定温度和压力的燃料油（气）通过燃烧器进入炉膛，然后吸收炉内热量，通过合理配风，形成可燃混合物。然后继续吸热升温，达到燃点着火燃烧。
(2)烟气向水的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高，在炉膛的四周高温烟气与水冷壁进行管内工质经过辐射、对流方式进行换热，然后烟气向炉膛的上方流动，经过省煤器、空气预热器最后以经济的低烟温排出锅炉。
(3)水的汽化过程
锅炉工作时，锅筒中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物。容重大的工质往下流入下锅筒，容重小的工质则进入上锅筒，蒸汽借助于上锅筒内装设的汽水分离设备，以及在锅筒本身空间中的重力分离作用，使汽水混合物得以分离。
2.燃油（气）锅炉燃烧自动控制系统
2.1锅炉自动控制
2.1.1锅炉自动控制的任务
锅炉自动控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在设定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济地运行。
(1)保持锅炉水位在规定的范围蒸汽锅炉水位的高低，关系着汽水分离的速度和产生蒸汽的质量。在负荷变化时，锅炉水位也会快速变化，必须采用自动控制来维持水位在规定的范围内。
(2)保持汽压的稳定锅炉汽压的变化，实际上反映了锅炉负荷的变化。汽压偏高，会影响锅炉的安全运行，加速金属材料的蠕变。汽压偏低，说明锅炉不能满足生产需要。因此，维持汽压稳定是安全生产和正常运行的需要。
(3)烟道出口排烟温度控制排烟温度超过正常值时，说明锅炉缺水或烟气短路，保护装置都会自动报警、停炉并锁定，锅炉不能起动，只有当原因被查明并处理后，方可重新起动。
(4)烟气含氧量的控制。烟气含氧量高，说明送风量大，会带走锅炉的热量;烟气含氧量低，说明燃烧不充分。因此，必须使烟气含氧量维持在最佳值，才能保证燃烧的经济性。[1]
2.1.2程序控制
燃油（气）锅炉程序控制主要有以下几点:
(1)炉膛吹扫程序在燃烧起动前，燃烧器应对锅炉炉膛预吹扫，即风门执行器将风门由小向大打开，在风门最大位置对锅炉炉膛进行预吹扫。
(2)自动点火程序在吹扫及阀门密封性、供气压力检测完成后，风门执行器带动风门关小到设定的点火位置，点火变压器投入工作，当点火电磁阀打开后，燃料立即被高压电火花点燃产生点火火焰。
(3)安全运行连锁保护程序风压安全检测在预吹扫过程和整个燃烧运行过程中都在工作，当风压低于设定值时，燃烧器程控器进入自锁状态，中止燃烧器运行。
(4)阀门密封性检测保护程序在每次起动点火前阀门检漏装置都要自动进行检测，当阀门存在漏气时将锁定燃烧器程控器。
(5)停炉、熄火保护程序当点火火焰建立后，火焰探测器探测到有点火火焰后，将进行第一次火焰探测(燃烧火焰)，然后程控器完成点火程序，燃烧器进入负荷调节。任何一次如没有探测到火焰，程控器将自锁并中断供气，同时停炉并有声光报警。
2.1.3点火及火焰监测保护装置
火焰监测保护装置主要有紫外线探头、光敏电阻、电离棒等。燃烧器一般都设置有火焰监测器，以便随时监测炉膛内燃烧情况和点火是否成功，当点火程序失败等导致熄火时，光电转换器无光信号，燃烧器程序控制器几秒钟内既可切断电路，关闭进料电磁阀，并发出声光报警信号，同时锅炉停止运行。[2] （下转第77页）（上接第72页）
2.1.4锅炉辅机设备的控制保护装置
(1)断电自锁保护装置运行中的锅炉，在电源突然中断情况下，锅炉自控系统能使整台锅炉停运并自锁。若电源恢复，必须按控制面板上的“复位”按钮解除自锁，再按起动按钮才能点火。
(2)一般进口燃烧器均安装有安全装置，这个安全装置与起动电源互相联锁，当燃烧器打开检修时，操作人员不小心按下起动按钮时，或者燃烧器安装位置不正确时，或者燃烧器固定螺栓未固定到规定位置上，锅炉均不能起动。
2.2燃烧器自动控制
燃油（气）锅炉存在着炉膛冷爆的可能。冷炉起动时由于炉膛内油气的大量积聚，燃烧器必须设有点火和停机的程序控制和多种安全联锁保护装置。
2.2.1燃油（气）锅炉的起动、停止程序
锅炉在实施点火启动之前，必须具备相应的启动条件。经过暖炉后，当同时具备下列条件时，才算具备点火条件。
(1)锅筒液位正常;
(2)炉膛压力正常;
(3)燃料温度正常;
(4)鼓（引）风机运行正常;
(5)燃料油（气）压力(供料调节阀前)正常;
具备点火条件后，为了保证安全点火启动，点火程序中必须具备以下步骤:
启动点火程序定时吹扫炉膛炉膛吹扫情况判断推进点火枪。对油（气）枪进行定时蒸汽吹扫判断点火枪是否到位点火枪定时打火油（气）枪供油（气）火焰判断(在打火时间内炉膛着火则点火成功;打火时间到但没有火焰则点火失败，退点火枪。如果点火失败在退点火枪的同时关断燃油（气），对油（气）枪进行定时吹扫，吹除残油（气）;如果点火成功则只退点火枪。)点火程序结束(判断点火成功与否)，给出启动成功信息。
3.结论
锅炉控制系统是一个复杂的动态过程，具有很强的非线性、大滞后、强干扰。因此对锅炉点火的先进控制使其安全经济运行，达到节能和改善环境等目的，将具有深刻的意义。本文对燃油（气）锅炉电气控制特性和燃烧控制系统进行了研究，对了解和提升燃烧系统的自动控制的认识，具有一定的学习参考价值。
参考文献：
[1]张野川.工业燃油锅炉控制系统研究[D]，2002，1.
[2]倪娜.工业锅炉微机控制系统的研究与设计[D]，2005，5.