探究全燃高炉煤气锅炉的DCS计算机控制

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摘要：随着社会经济和科学技术的不断发展，我国的钢铁行业得到了巨大的改进与发展，在此过程中，全燃高炉煤气锅炉的应用得到了更为广泛的普及。不过，随着环境污染问题的出现，人们逐渐意识到节能减排的重要性，并开始将dcs计算机控制应用在全燃高炉煤气锅炉的运行中，以促进锅炉运行的稳定性和安全性，实现对能源进行综合循环利用。为此，本文将以宣钢动力厂180t/h锅炉为例，对全燃高炉煤气锅炉中DCS计算机控制进行详细的分析和研究，希望能够为同行业者们提供一些参考建议。

关键词：DCS技术；全燃高炉煤气锅炉；计算机控制

中图分类号：TF748 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

在工业生产中，部分钢铁企业所使用的锅炉还是自备电厂的燃煤锅炉，由此导致的环境污染问题已经成为影响企业发展的众多困扰之一，要想改变这一状况，促进企业生产的良性循环发展，对清洁能源进行充分的利用是其中一个重要的方法和途径。运用全燃高炉煤气锅炉可以有效地解决上述问题，并且能够达到相关要求，在燃气锅炉中应用DCS计算机控制可以在安全稳定运行的基础上对冶炼产生的煤气进行循环利用，以此为动力燃料实现企业内部的综合循环利用能源的目的。

一、全燃高炉煤气锅炉的相关概述

宣钢动力厂180t/h锅炉为新型的全燃高炉煤气锅炉，其不仅能够对高炉煤气进行每小时16万立方米的消耗，而且还能够对高炉汽动鼓风机所需要的蒸汽动力源问题进行有效的解决。全燃高炉煤气锅炉可以在很大程度上减少动力煤的消耗量以及废弃物的排放量，在实现了能源节约、环境保护等环境效益的同时，还实现了一定的经济和社会效益。

全燃高炉煤气锅炉是一种中压自然水循环锅炉，其使用的是单锅筒，采用自然循环形式，并以集中下降管为主要的布置结构。分别以每小时180吨和440摄氏度作为该锅炉的额定蒸发量和温度。从室外布置方式来讲，该锅炉的前部位置是炉膛，周围被膜式水冷壁所包围，在炉膛的出口位置安装屏式过热器，在水平烟道位置还安装了对流过热器。在锅炉尾部位置的竖井烟道内部对两级的省煤器和空气预热器进行交错布置。

二、DCS计算机控制系统的构成分析

DCS计算机控制系统主要的构成部分包括ABB混合控制器中的过程管理级和控制级。其中过程管理级是由包括操作站等在内的冗余服务器、打印机设备等构成的；过程控制级是由一套冗余的ABB混合控制器构成，其中有现场控制单元、I/O模件以及电缆等。该系统具有一个能够进行硬件与图形化工程组态的先进工具软件，可靠性较高，功能较多，其还在ABB系统中组成了一个更加先进可靠的体系结构。

三、DCS计算机控制系统的功能介绍

（一）控制全燃高炉煤气锅炉的功能

全燃高炉煤气锅炉所使用的输入介质主要有三种，即风、水以及煤气燃料，这三者间的平衡关系能够直接影响到该锅炉生产运行的安全稳定性能[1]。燃料在燃烧的过程中会有热能产生，风是一种中间媒介，其可以为燃料的充分燃烧提供保证，产生热能之后在水的作用下将会进行具有高性能蒸汽介质的转化，然后通过管道输送出去，这一过程可以实现平衡能量的目的。采用DCS计算机对全燃高炉煤气锅炉进行控制主要表现在工艺检测控制、锅炉燃烧控制以及数据采集等几个方面。

（二）DCS计算机控制系统的HMI人机操作的功能

以燃气锅炉具体的生产要求为依据，对DCS计算机控制系统进行工艺流程的子系统划分，其主要包括锅炉本体、燃烧控制系统以及热力系统等。监视生产过程的画面主要有工艺流程图、组回路显示以及帮助指导等画面。值班人员需要根据相关的操作权限和规定进行实际操作、数据输入和捕捉LCD目标。报警能够处理多种优先级，其中包括窗口显示、打印、报警确认等处理方式。另外，还需要将急停按钮等安装到位于锅炉操作室中的仪表盘中。

（三）安全保护全燃高炉煤气锅炉的功能

全燃高炉煤气锅炉的安全性能是保证其自身正常稳定运行的一个重要因素，应该给予高度的关注与重视，在燃气锅炉特点的基础上对安全保护功能进行有效的设置，其主要包括汽包压力过高、汽包水位过高或过低、燃气压力过低以及程序、风压等多个方面的保护。

（四）DCS计算机控制系统的调节控制系统

DCS计算机控制系统中的调节控制系统主要包括锅炉燃烧管理和风（燃）量控制、汽包水位给水自动调节、过热蒸汽温度调节、送风和氧量调节、炉膛压力调节以及锅炉自动点火控制等多个系统。

四、设计全燃高炉煤气锅炉的测点安全保护

根据高炉煤气所具有的易燃易爆和产生有毒气体的特性，对全燃高炉煤气锅炉运行的安全稳定性要求提出了更高一步的标准，这就要求我们必须通过科学有效的措施对锅炉测点进行保护，避免危害锅炉安全测点因素的产生。例如通过三选二的方式来对煤气入口总管、汽包蒸汽以及集汽集箱蒸汽等压力进行检测。通过视频影像监视炉膛火焰状态。通过三重冗余信号输出炉膛压力，在炉膛负压的控制系统中，以中值作为其进行反馈的信号。在超前变化的过程中，以风量的指令信号作为其进行前馈的信号，并以此来减少炉膛负压波动，直到数值达到最小为止。

汽包水位的控制方式为全程控制方式，自动控制汽包水位需要0-100%的锅炉负荷，按照对回路进行独立检测并取中间值的三个方案，采用汽包压力来修正水位信号输出的参数。控制系统一般情况下是一种三冲量系统，其组成部分主要包括汽包水位以及蒸汽量和给水流量三种，锅炉在启动以及进行低负荷运行的过程中进行系统控制时，采用的方式是汽包水位的单冲量方式。而在平稳蒸汽参数以及给水流量规定范围内可以进行三冲量控制系统的切换。

五、DCS计算机控制对锅炉运行的控制分析

DCS控制系统应用在燃气锅炉中，可以对锅炉中的每个燃烧器进行单独调节，也可以对处于同层位置的四个角燃烧器进行同时调节。在氧量过大时可以将调节阀关小。在负荷过高时可以将煤气阀开大，调节过程通常是从下层开始，可以将80%的开度看作负荷阀门全开。当负荷在50%以上时，需要先将位于第四层的燃烧器打开，对炉膛出口的两侧位置温差进行调整，将温差控制在规定范围内。对负荷进行下降调整时，通常是从最上层开始，若是处于20%以下的阀门开度，则需要将阀门全部关闭。

综上所述，全燃高炉煤气锅炉较为复杂，其具有非常多的优点：精良的设备要求，紧凑的锅炉结构，充分燃烧气体以及高自动化[2]和强安全性等等。本文对全燃高炉煤气锅炉的DCS计算机控制进行了详细的分析与研究，DCS计算机控制系统安全可靠的运行，可以在对锅炉的日常生产要求进行满足的基础上，提高锅炉生产运行的安全性和稳定性，对能源进行循环利用，实现环境保护。

参考文献：

[1]朱宇翔，秦小东.全燃高炉煤气高温高压锅炉的运行特性[J].锅炉技术，2010（01）

[2]颜信材，程明.基于DCS的锅炉自动控制及其远程监控系统[J].化工自动化及仪表，2012（03）