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。本著自控系統(tǒng)經濟實用、長期運行可靠、技術先進的設計思路，并結合云南昌暉儀表制造有限公司數十套鍋爐燃燒自控、電廠發(fā)電綜合設計及現場運用經驗編制云峰鋼鐵有限公司高爐煤氣余熱發(fā)電技術方案。
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場溫度傳感器；智能差壓變送器（水位三沖量串級調節(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生產溫度標準計量儀器、智能儀表的知名高新技術企業(yè)，昌暉企業(yè)憑借十余年進口品牌儀表貿易渠道優(yōu)勢和生產企業(yè)成本、技術、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，結合昌暉儀表數年鍋爐及發(fā)電綜合自控技術優(yōu)勢和現場經驗為使用單位提供經濟、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)是一個比較復雜的熱力過程，在運行中將受到以下因數影響：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、燃料種類等鍋爐內部熱負荷變化引起的蒸汽量變化(稱內擾)；從燃料變化開始到爐內建立熱負荷是時間（成燃燒設備的慣性）；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年現場鍋爐燃燒自動控制經驗積累和新技術更新的基礎上，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的能力，能達到鍋爐平穩(wěn)燃燒的自動調節(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節(jié)高爐煤氣的進氣量完成，煤氣監(jiān)測參數主要有煤氣流量和煤氣壓力，這兩個參數與鍋爐控制系統(tǒng)的輸出指令，實現燃料量調節(jié)。燃料調節(jié)采用DN1000電動蝶閥來實現；燃料（煤氣進氣量）控制系統(tǒng)可以實現手動、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，并向送風控制回路發(fā)出聯鎖跟隨指令。我們在設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，與送引風系統(tǒng)配合實現“增負荷時先增風后增氣；減負荷時先減氣后減風”的原則設計。
A、現場煤氣調節(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（易造成現場測量儀表管線堵塞）的情況，采用優(yōu)質蝶閥、流量測量傳感器和PSQ電動執(zhí)行機構。
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節(jié)蝶閥開度來完成
C、現場安裝爐膛火焰檢測系統(tǒng)密切關注鍋爐燃燒狀況。
2、鍋爐水位自動調節(jié)系統(tǒng)
對鍋爐安全運行主要檢測、記錄以下參數：汽包水位、蒸汽壓力、給水壓力、給水流量、爐膛負壓、預熱器出口溫度、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節(jié)方式控制給水變頻器轉速，穩(wěn)定鍋爐水位，確保鍋爐安全運行。
三沖量串級調節(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。調節(jié)器可設置定義或人工選擇三路汽包水位信號（必須經過溫度和壓力補償）中的任何一路進行調節(jié)運算，提高系統(tǒng)可靠性。
按照現行國家質量技術監(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、汽包水位超安全設定值提供聲光報警和數據記錄，我公司嚴格按國家標準和國家技術監(jiān)督局鍋爐檢驗強制規(guī)范進行相關自控設計和施工，鍋爐水位高低報警及連鎖設置方法另外文章介紹。
A、水位三沖量串級調節(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。此次設計院將鍋爐高緊急放水電動閥設計為通過水位監(jiān)測儀表自動開啟，我公司不贊同此設計方案，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量技術監(jiān)督局的驗收。
②若水位控制儀表出現故障或誤動作，將會在操作人員沒有思想準備情況下打開放水閥門，容易導致安全事故發(fā)生。
③在出現汽包高水位之前聲光報警系統(tǒng)會多次提醒當班鍋爐操作人員，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節(jié)系統(tǒng)
鍋爐爐膛負壓自動調節(jié)系統(tǒng)是通過自動調節(jié)引風機變頻器轉速或引風機入口風門開度，保證爐膛負壓在-80～-20Pa的微負壓運行狀態(tài)。我公司設計的爐膛負壓調節(jié)系統(tǒng)能自動識別煤氣進氣量增大、送風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“增負荷時先增風后增氣；減負荷時先減氣后減風；先引風后送風”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機損壞和造成熱量損失）。
4、鍋爐送風自動/手動調節(jié)系統(tǒng)
送風自動調節(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量，以保證鍋爐經濟燃燒。主要的控制參數為汽包壓力和送風壓力，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)）作為總風量的修正值。鍋爐送風自動/手動調節(jié)系統(tǒng)按“增負荷時先增風后增氣；減負荷時先減氣后減風；先引風后送風”的原則，能通過鍋爐負荷變化自動通過送風機變頻器或調整送風機風門擋板開度來自動/手動調節(jié)送風壓力。
送風調節(jié)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定鍋爐壓力的關鍵，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、引風機停等因素，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、引風機反饋控制所有電動閥，即鼓風機、引風機一停，儀表連鎖控制立即啟動，現場所有電動閥連鎖切斷，保證安全生產。
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