對于燃燒高爐煤氣的鍋爐而言，最大限度地利用放散的煉鋼煤氣，確保鍋爐和汽輪機安全、可靠和穩(wěn)定運行為首要任務(wù)。本著自控系統(tǒng)經(jīng)濟實用、長期運行可靠、技術(shù)先進的設(shè)計思路，并結(jié)合云南昌暉儀表制造有限公司數(shù)十套鍋爐燃燒自控、電廠發(fā)電綜合設(shè)計及現(xiàn)場運用經(jīng)驗編制云峰鋼鐵有限公司高爐煤氣余熱發(fā)電技術(shù)方案。
云峰鋼鐵有限公司高爐煤氣發(fā)電項目云南昌暉儀表制造有限公司采用本公司YR-GF系列顯示儀表、彩色無紙記錄儀和現(xiàn)場溫度傳感器；智能差壓變送器（水位三沖量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中用的2臺差壓變送器為單晶硅差壓變送器；自控控制閥門由高可靠性PSL直行程和PSQ角行程電動執(zhí)行器和優(yōu)質(zhì)閥門組成；變頻器品牌由客戶指定。
云南昌暉儀表制造有限公司是國內(nèi)生產(chǎn)溫度標(biāo)準(zhǔn)計量儀器、智能儀表的知名高新技術(shù)企業(yè)，昌暉企業(yè)憑借十余年進口品牌儀表貿(mào)易渠道優(yōu)勢和生產(chǎn)企業(yè)成本、技術(shù)、控制優(yōu)勢，用高性能“YR”品牌儀表參與云峰鋼鐵有限公司高爐煤氣發(fā)電項目投標(biāo)，結(jié)合昌暉儀表數(shù)年鍋爐及發(fā)電綜合自控技術(shù)優(yōu)勢和現(xiàn)場經(jīng)驗為使用單位提供經(jīng)濟、實用、高可靠性的自動化綜合控制方案。
二、高爐煤氣余熱發(fā)電核心自動控制系統(tǒng)介紹
鍋爐運行供汽是為了滿足汽輪機的運行負荷要求，汽輪機負荷變化會影響鍋爐壓力的變化。只要鍋爐壓力穩(wěn)定，必然滿足蒸汽量的要求。因此，鍋爐燃燒自動控制的目的就是通過平穩(wěn)燃燒達到穩(wěn)定蒸汽母管的壓力，達到滿足汽輪機及外供汽對蒸汽的要求。
由于鍋爐的燃燒系統(tǒng)到供汽系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的熱力過程，在運行中將受到以下因數(shù)影響：汽輪機工況變化所引起的蒸汽負荷變化及外供汽對蒸汽負荷的變化（稱外擾）；燃料熱值、燃料種類等鍋爐內(nèi)部熱負荷變化引起的蒸汽量變化(稱內(nèi)擾)；從燃料變化開始到爐內(nèi)建立熱負荷是時間（成燃燒設(shè)備的慣性）；在鍋爐受到外擾時燃燒工況未變化而具有的吸熱和防熱能力（稱鍋爐的蓄熱能力）。在15年現(xiàn)場鍋爐燃燒自動控制經(jīng)驗積累和新技術(shù)更新的基礎(chǔ)上，我公司鍋爐燃燒自控具有了抗干擾和伴隨鍋爐負荷變化自動適應(yīng)的能力，能達到鍋爐平穩(wěn)燃燒的自動調(diào)節(jié)。
1、燃料（煤氣進氣量）自動控制系統(tǒng)
高爐煤氣的流量比較穩(wěn)定，鍋爐燃料的控制主要通過調(diào)節(jié)高爐煤氣的進氣量完成，煤氣監(jiān)測參數(shù)主要有煤氣流量和煤氣壓力，這兩個參數(shù)與鍋爐控制系統(tǒng)的輸出指令，實現(xiàn)燃料量調(diào)節(jié)。燃料調(diào)節(jié)采用DN1000電動蝶閥來實現(xiàn)；燃料（煤氣進氣量）控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)手動、自動控制進氣閥門來保證母管壓力和最大限度的利用高爐煤氣，并向送風(fēng)控制回路發(fā)出聯(lián)鎖跟隨指令。我們在設(shè)計中考慮到負荷變化時煤氣流量先變化，故對煤氣流量進行監(jiān)測，與送引風(fēng)系統(tǒng)配合實現(xiàn)“增負荷時先增風(fēng)后增氣；減負荷時先減氣后減風(fēng)”的原則設(shè)計。
A、現(xiàn)場煤氣調(diào)節(jié)蝶閥和流量測量孔板安裝均考慮煤氣中CO高溫、易燃、易爆和煤氣含塵高（易造成現(xiàn)場測量儀表管線堵塞）的情況，采用優(yōu)質(zhì)蝶閥、流量測量傳感器和PSQ電動執(zhí)行機構(gòu)。
B、鍋爐上八個燃燒噴嘴煤氣進氣量采用操作工人手動控制電動調(diào)節(jié)蝶閥開度來完成
C、現(xiàn)場安裝爐膛火焰檢測系統(tǒng)密切關(guān)注鍋爐燃燒狀況。
2、鍋爐水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)
對鍋爐安全運行主要檢測、記錄以下參數(shù)：汽包水位、蒸汽壓力、給水壓力、給水流量、爐膛負壓、預(yù)熱器出口溫度、爐膛各煙道溫度、水溫、過熱器溫度、過熱器壓力、省煤氣溫度等。
為克服"虛假水位"現(xiàn)象對給水控制系統(tǒng)造成的不利影響，鍋爐水位采用三沖量串級調(diào)節(jié)方式控制給水變頻器轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定鍋爐水位，確保鍋爐安全運行。
三沖量串級調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)特點：
① 鍋爐自控制系統(tǒng)在鍋爐高于負荷30%情況即可投入自動運行，并能跟隨負荷變化平穩(wěn)控制鍋爐水位。鍋爐正常運行時給水電動調(diào)節(jié)閥為全開。
②鍋爐低負荷或異常情況下可人工切換至手動操作器，進行手動控制操作。
③測量汽包水位的變送器均為三重冗余。調(diào)節(jié)器可設(shè)置定義或人工選擇三路汽包水位信號（必須經(jīng)過溫度和壓力補償）中的任何一路進行調(diào)節(jié)運算，提高系統(tǒng)可靠性。
按照現(xiàn)行國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局鍋爐運行驗收規(guī)范的要求，鍋爐本體水位監(jiān)測必須安裝電接點水位計1套、差壓水位測量儀表2套、就地雙色水位計或玻板水位計2套、鍋爐現(xiàn)場水位攝像監(jiān)控系統(tǒng)1套，同時要求對給水壓力、鍋爐汽包壓力、過熱器溫度、過熱器壓力、汽包水位超安全設(shè)定值提供聲光報警和數(shù)據(jù)記錄，我公司嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)和國家技術(shù)監(jiān)督局鍋爐檢驗強制規(guī)范進行相關(guān)自控設(shè)計和施工，鍋爐水位高低報警及連鎖設(shè)置方法另外文章介紹。
A、水位三沖量串級調(diào)節(jié)控制示意圖
B、鍋爐水位儀表在鍋筒上的分布：
鍋爐本體及主蒸汽管路上必須安裝三臺快開式高溫高壓電動閥，分別作用于蒸汽通斷、鍋爐蒸汽緊急排空和鍋爐高水位緊急放水。此次設(shè)計院將鍋爐高緊急放水電動閥設(shè)計為通過水位監(jiān)測儀表自動開啟，我公司不贊同此設(shè)計方案，我們建議以人工點動方式開啟以上三個電動閥，具體情況如下：
①鍋爐正常工作有3.8MPa的壓力，快開電動閥接到開閥控制信號后就迅速完全打開，存在導(dǎo)致鍋爐軟水在高壓情況下短時間排空而缺水的安全隱患，按此施工將不能通過國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的驗收。
②若水位控制儀表出現(xiàn)故障或誤動作，將會在操作人員沒有思想準(zhǔn)備情況下打開放水閥門，容易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。
③在出現(xiàn)汽包高水位之前聲光報警系統(tǒng)會多次提醒當(dāng)班鍋爐操作人員，操作人員以人工點動方式控制鍋爐高水位緊急放水電動閥逐漸打開，可有效避免誤操作。
3、鍋爐爐膛負壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)
鍋爐爐膛負壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過自動調(diào)節(jié)引風(fēng)機變頻器轉(zhuǎn)速或引風(fēng)機入口風(fēng)門開度，保證爐膛負壓在-80～-20Pa的微負壓運行狀態(tài)。我公司設(shè)計的爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)能自動識別煤氣進氣量增大、送風(fēng)增大和爐門人為打開等狀態(tài)下爐膛負壓的變化情況，自動按“增負荷時先增風(fēng)后增氣；減負荷時先減氣后減風(fēng)；先引風(fēng)后送風(fēng)”的原則完成爐膛負壓自動控制，保持爐膛合理負壓。
爐膛正壓燃燒存在諸多不安全因素，過低負壓燃燒則會導(dǎo)致部分煤氣未能完全燃燒就進入煙道，同時將熱能帶入煙道（這樣會提前加速引風(fēng)機損壞和造成熱量損失）。
4、鍋爐送風(fēng)自動/手動調(diào)節(jié)系統(tǒng)
送風(fēng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的：使鍋爐所投入的燃料充分燃燒，自動和手動投入合適的風(fēng)量，以保證鍋爐經(jīng)濟燃燒。主要的控制參數(shù)為汽包壓力和送風(fēng)壓力，進而達到最高的鍋爐熱效率，鍋爐爐膛含氧量（氧化鋯測量系統(tǒng)）作為總風(fēng)量的修正值。鍋爐送風(fēng)自動/手動調(diào)節(jié)系統(tǒng)按“增負荷時先增風(fēng)后增氣；減負荷時先減氣后減風(fēng)；先引風(fēng)后送風(fēng)”的原則，能通過鍋爐負荷變化自動通過送風(fēng)機變頻器或調(diào)整送風(fēng)機風(fēng)門擋板開度來自動/手動調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力。
送風(fēng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定鍋爐壓力的關(guān)鍵，穩(wěn)定的蒸汽壓力有利于汽輪機平穩(wěn)運行。
5、鍋爐安全連鎖保護FSSS系統(tǒng)
如果煤氣壓力低或鼓風(fēng)、引風(fēng)機停等因素，有可能會發(fā)生鍋爐回火爆炸事故，所以鍋爐所有電動閥必須連鎖控制切斷，即高爐煤氣壓力、點火煤氣壓力分別控制高爐大噴和點火小噴電動閥連鎖切斷，鼓風(fēng)、引風(fēng)機反饋控制所有電動閥，即鼓風(fēng)機、引風(fēng)機一停，儀表連鎖控制立即啟動，現(xiàn)場所有電動閥連鎖切斷，保證安全生產(chǎn)。
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