[发明专利]混烧锅炉的燃料自动调整系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，特别涉及锅炉燃料自动调整。

背景技术

混烧锅炉以来自炼铁高炉的高炉煤气、来自炼焦炉的焦炉煤气、煤粉作为锅炉的主要燃料。混烧锅炉本体四角分别设置一个燃烧器，共计4个燃烧器，燃烧器分为8层，从上至下的顺序为：上部高炉煤气、上部煤粉、下部高炉煤气、中部煤粉、下部煤粉、燃用焦炉煤气、点火焦炉煤气。混烧锅炉的两种煤气燃料的调整是分别通过安装在进入4个角的燃烧器之前的高炉煤气或焦炉煤气总管管道上的一个防爆调节阀来实现的，对进入炉膛燃烧的煤粉的调节则是通过输送煤粉的给粉机的快慢来调整的，由于进入炉膛燃烧的煤粉计量较为困难，煤粉调节基本通过手动进行调整。

由于高炉煤气及焦炉煤气的稳定性受到炼铁高炉及炼焦炉生产状况的影响，导致高炉煤气、焦炉煤气流量检测不准确，不能真实反映锅炉燃料调整过程中煤气燃料投入量的变化，同时，由于通过调整总管调节阀开度来控制进入炉膛燃烧的燃料量，从而使PID调节通道的时间滞后较长，增加了调节过程的不稳定性。另一方面，不能在PID自动调节控制系统中实现自动调节的煤粉量，在生产过程中，一旦燃烧量发生变化，反而成为煤气自动调节过程中的一种无法修正的干扰量，从而使混烧锅炉的燃料自动串级调节系统稳定性、及时性较差，调节余差过大，导致燃料自动调节系统长期不能投入，燃料调节基本通过手动调整实现。

以单层燃料如高炉煤气为例，每层燃料在进入锅炉本体区域前总管管道上安装一个总管调节阀，用于调整进入燃烧器燃烧的该种燃料的流量。燃料由总管输送到靠近燃烧器火嘴前的支管管道上后，在支管上安装了一个手动阀、一个电动阀，两个阀门的作用都是保证在停炉时对该火咀煤气介质的有效切断。

这种燃料调节系统经过长期运行证明存在以下缺点：

1）极易因管道煤气低压引起煤气燃爆：

在锅炉运行中，通过煤气总管调节阀对进入锅炉的燃料量进行调节，由于煤气总管管道较长、管径较大，在自动控制的调节过程中，会导致调节对象通道时间滞后加大、调节对象通道放大系数增加等变化。当总管上调节阀开度减小时，管道煤气压力减少，这种变化趋势传递到煤气支管火咀前时，趋势会被放大且变化缓慢。当火咀前煤气压力下降较多且低于火咀处燃烧的燃料介质压力时，火咀火焰倒灌到煤气管道内，由于支管上只安装了手动阀、电动阀，不能及时切断支管煤气介质，极易造成煤气总管回火，引起煤气燃爆事故。

2）燃料自动调节品质差：

燃料自动调节系统由锅炉负荷主PID调节加上焦煤、高煤、煤粉的单级PID调节回路组成，主汽压力设定值与测量值的偏差经过比例积分作用后产生的总燃料控制指令，分别作为焦煤、高煤、煤粉PID调节的设定值，焦煤量、高煤量、煤粉量分别作为焦煤、高煤、煤粉PID调节的测量值，分别进行PID运算作为该种燃料的控制指令。一方面，由于受高、焦煤气与煤粉热值不同、介质燃烧过程的快慢等因素的影响，其单种燃料调节的PID调节过程稳定性较差、余差较大，且易相互干扰。另一方面，总管调节阀管道较长、管径较大，调节对象通道时间滞后加大，会导致燃料调节PID出现过调现象和振荡，从而使燃料调节过程品质较差，燃烧系统改进前的燃料调节自动进行调节的机率极小，多数为手动调整。

3）热量损失较大：

由于采用总管调节方式，总管调节阀上一个较大的变化平均分配传递到4个支管火咀位置时，变化被减小，导致火咀流速变化较小，进入火咀燃烧器的煤气、煤粉介质压力较低，不能在炉膛火焰中心充分燃烧，导致烟道排烟温度过高、锅炉尾部烟气粉尘超标，既损坏烟道上生产设备又对环境造成了污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中燃料调节系统极易因管道煤气低压引起煤气燃爆、燃料自动调节品质差及热量损失较大的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种混烧锅炉的燃料自动调整方法，包括下述步骤：

a.预设锅炉过热蒸汽压力设定值、偏差高限值、偏差低限值及负荷需求热值；

b.检测模块检测锅炉过热蒸汽压力测量值；

c.过热蒸汽压力设定值减去过热蒸汽压力测量值得到偏差值；

d.将偏差值与偏差高限值及偏差低限值进行比较，根据比较结果对燃料控制系统发出负荷调节指令。

具体地，若偏差值大于或等于偏差高限值，则启动燃料增负荷调节，燃料增负荷调节包括以下步骤：

d1.按照顺序依次投入燃料；

d2.每投入一层燃料时，将该层燃料投入量与这种燃料的热值系数相乘，计算出该层燃料的总热值；