高压注汽燃煤锅炉控制工艺研究
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摘要：蒸汽驱采油是指重油开采时向重油层注入适当干度的高压蒸汽进行原油采集。以往生产高压蒸汽的注汽锅炉都是以原油或天然气为燃料，在我国实施“以煤代油"计划后，各油田开发了不同的燃煤注汽锅炉以降低燃料成本。本文分析了实现燃煤锅炉自动控制的意义以及燃煤注汽锅炉工艺流程，望大家参考。
关键词：燃煤锅炉 高压注汽 工作流程
随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的锅炉也向着大容量、多参数、高效率的方向发展。目前在我国使用的锅炉设备数目极大，而且有继续增加的趋势，在世界面临能源紧缺的今天，实现对锅炉的更为合理、有效的操作具有非常重要的意义。蒸汽驱采油是指重油开采时向重油层注入适当干度的高压蒸汽进行原油采集。以往生产高压蒸汽的注汽锅炉都是以原油或天然气为燃料，在我国实施“以煤代油”计划后，各油田开发了不同的燃煤注汽锅炉以降低燃料成本。本文分析了实现燃煤锅炉自动控制的意义以及燃煤注汽锅炉工艺流程，望大家参考。
一、实现燃煤锅炉自动控制的意义
科学技术的飞速发展，带动社会生产的发展。人类对能源的需求不断增加，世界上发达国家为了缓解能源紧张问题，在努力开发新能源的同时，都致力于节能新方法的研究。我国地大物博，人口众多，对能源的需求量很大，但我国人均能耗低于世界平均水平，而单位产值的能耗却为发达国家的二倍。这在能源供应日益缺乏的今天，应该引起人们的足够重视，同时也说明我国节能潜力很大，应该努力寻求节能的新途径。
在现代的工业生产中，锅炉已被越来越广泛的应用。锅炉是化工、炼铁、发电等工用、民用部门必不可少的主要动力设备，用它可以将一次能源（煤炭、石油、天然气）转换为二次能源（蒸汽）。根据不完全统计，我国共有各类型锅炉近40万台，每年的煤耗量达3亿多吨，占我国原煤产量的三分之一。由于煤质变化大、设备陈旧，不仅工人劳动条件差，劳动强度大，而且锅炉的热效率低。因此，在满足工艺要求的前提下，为了提高锅炉的热效率，降低能量消耗，把工人从繁重的劳动中解放出来，促进文明生产，锅炉实现自动控制是一个急待解决的问题。
据有关资料统计，一台10T/h的锅炉，若提高热效率1%，每年就能节煤200吨左右，约合人民币20000多元，经济效益是很明显的。又如对燃煤锅炉进行改进，实现自动控制，在不需要人工干预的情况下，随时调整给水量、给煤量、送风量及引风量，维持水位、蒸汽压力、蒸汽温度及负压的恒定，就有可能将锅炉的热效率提高5%以上。另外，使锅炉达到经济燃烧状态，还可以减少烟气中的含尘量，减少空气污染。
二、一般燃煤锅炉的工艺、工作流程及特点
1、燃煤锅炉的工艺流程。锅炉按燃料种类，大致可分为燃油锅炉、燃煤锅炉和燃气锅炉。所有这些锅炉，虽然燃料及燃料的供给方式不同，但它们的结构大同小异，蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。它由以下几部分组成：
（1）汽锅：由锅筒和沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而在管内发生自然循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽聚集在锅筒里面。为了得到干湿度比较大的饱和蒸汽，锅筒中还装有汽水分离设备。
（2）炉膛：是使燃料充分燃烧并放出热能的设备。煤粉由煤粉仓落下，在给粉机的作用下，随一次风吹入炉膛内燃烧。燃烧所需要的空气由送风机送入，空气经预热器预热进入炉膛。得到的加热的高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给蒸汽，使蒸汽变为过热蒸汽。.
（3）省煤器：利用烟气余热加热锅炉给水，以降低排出烟气温度的换热器。省煤器由蛇形管组成。
（4）空气预热器：继续利用离开省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气的换热器。热空气可以强化炉内燃烧过程，提高锅炉燃烧的经济性。
（5）引风设备：包括引风机、烟囱、烟道几部分，将锅炉中的烟气连续排出。
（6）送风设备：由送风机和风道组成，供应燃料燃烧所需要的空气。
（7）给水设备：由给水泵和给水管组成。给水泵用来克服给水管路和省煤器的流动阻力和炉筒的压力，把水送入锅炉。
（8）水处理设备：用来清除水中杂质和降低给水硬度，防止锅炉受热面上结水垢和腐蚀锅炉，从而提高锅炉的经济性和安全性。
（9）燃料供给设备：由原煤仓、给粉机和风管等设备组成，保证锅炉所需要燃料的供应。
（10）除灰除尘设备：分别为收集锅炉灰渣并运往存灰场地以及除去烟气中灰粒的设备，以减少对周围环境的污染。
2、燃煤锅炉的工作流程
工业锅炉工作过程是十分复杂的，有许多个调节参数和被调节参数，还存在着错综复杂的干扰参数，锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性，存在强交叉耦合的复杂被控对象，输入参数（调节参数）与输出参数（被调节参数）之问，存在着许多交叉影响。锅炉的工作概括起来应包括三个同时进行的过程。
（1）燃烧过程。燃料煤加到煤粉仓中，借助于自重下落在给粉机内，给粉机通过一次风将燃料煤送入炉内。新煤入炉，经预热阶段后开始着火，挥发物燃烧，同时焦炭也逐渐燃烧。燃烧需要的空气是由送风机送入炉体内的风仓，向上通过炉排到达燃烧燃料层。风量和燃料量要成比例，进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末段翻过除渣板后排入灰斗。燃烧过程进行的完善与否，是锅炉正常工作的根本条件。要使燃料量、空气量和负荷蒸汽量有一一对应的关系，这就要根据所需要的负荷蒸汽量来控制燃料量和送风量，同时还要通过引风设备控制炉膛负压。该过程的特点是时间常数和滞后时间都比较大，而且随着煤质、煤种、及风量的改变，这两个参数将有很大的变化。
（2）传热过程。燃料燃烧所放出的热量使得炉内温度很高，高温烟气与布置在炉膛内四周墙面上的水管进行强烈的辐射传热。烟气将热量传递给管内的水后，由于引风机和烟囱的引力作用而向炉膛上方流动。经过蒸汽过热器，汽锅中产生的饱和蒸汽被烟气加热而过热。沿途降低温度的烟气最后进入尾部烟道，经省煤器和空气预热器进行热交换，以较低的温度排出锅炉。
（3）气化过程。经过处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态的汽水混合物，它们位于烟气温度较低的对流管束中。由于受热较少，汽水混合物的容量较大，而处于烟气温度较高取得冷水壁和对流管束受热多，其相应工质的容量小。这样，容量大的工质向下流入下锅筒，而容量小的工质则向上流入上锅筒，形成水的自然循环。由于上锅筒内的汽水分离设备和锅筒本身空间内的重力分离作用，是汽水混合物得以分离。蒸汽从上锅筒顶部引出后进入蒸汽过热器。
三、结论
总之，高压注汽燃煤锅炉控制工艺研究有利于我国稠油的开采，对于我国采油工程的发展有着深刻的意义。
参考文献
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