浅析工业窑炉控制系统的研究与节能应用

探讨工业窑炉控制系统的研究与节能应用

序言

当前，相对于其他先进国家而言，我国工业窑炉的手动化运作水平还比较低，只有部份确保机组安全运作的基本功能，例如介质体温检测保护、锅炉水位安全检测等功能，而在工业机组燃烧载荷的手动化调节方面，还不是很先进，因而造成工业机组运行的效率无法增强。另外，根据有关调查发觉，工业机组在能源消耗上比较大，在全省工业行业能源消耗上占据第二位。为此，强化对工业窑炉控制系统的研究与开发，实现工业窑炉控制的手动化、智能化以及节能化，是极为关键的。

1.工业窑炉控制系统的剖析

在我国的有关细则当中，对机组的详细解释为：利用电能、煤炭燃料或则是其它能源，对装满的液体进行加热，且达到一定的参数，并进行对外输出热能的一种机械设备。在规定范围以内的机组通常有三种工业锅炉，分别是有机热载体机组、额定功率≥0.1MW且出口水压≥0.1Mpa的承压冷水机组、处于最高安全水位时存水体积≥30L的承压蒸气机组等[1]。通常状况下，工业窑炉主要包括八个部份，分别是锅筒、炉排、炉膛、引水泵、省煤器、给电机、鼓水泵以及空气预热期等等。

2.工业窑炉控制系统的设计与实现

工业窑炉控制系统应当对各个参数进行测试，其中主要包含机组入口处的压力与温度、出口处的压力与温度、空气预热期入口处的负压、鼓水泵的风压、炉膛的负压以及排烟体温等等。在某些参数当中，有部份参数应当实时进行观察，且运用控制系统传送到控制操作台北，显示在工作人员的眼前。

2.1工业窑炉控制系统的设计

工业窑炉是一种极为复杂的控制系统，具备多输出、多键入、多回路以及非线性的互相关联性，在被调节参数和调节参数互相间，存在众多极为复杂的交叉关联，在对其进行调节的过程中有一定的难度。通常状况下，人们会将机组系统控制分成若干个闭环控制系统，即窑炉负压控制、汽包差压控制、给煤控制以及送风控制等等。以下笔者将都很多闭环控制系统加以探讨。

(1)窑炉负压控制：窑炉负压说明了引风量和送风量二者之间的关系，窑炉负压控制的主要目的就是为了确保机组在运转时，可以经常维持在微负压的平缓状态之下，因而保障机组运转的安全性和牢靠性。

(2)炉膛差压控制：工业窑炉进行给水手动调节，其主要的目的是确保给水量与机组的蒸发量相符，且保证炉膛差压一直维持在工艺容许的范畴之内。通常状况下工业锅炉，炉膛差压控制有三种状况，即单冲量控制(水位是惟一讯号调节的单回路、单参数控制系统)、双冲量控制(用蒸气流量当成补充讯号的一种双参数控制系统)、三冲量控制(将主蒸气流量与给水流量当成补充讯号的三参数控制系统)，对三冲量控制系统进行明晰，还能否分成三冲量串及调节、三冲量单级调节[2]。

(3)给煤控制：机组给煤燃烧和机组的方式、燃烧的设备以及燃烧的种类等方面有着极为密切的联系。燃烧过程的控制，应当满足以下三大要求，即①应该确保出口蒸气压力的稳定性，且可以根据负荷标准，对燃料量进行手动的提高或降低;②维持良好的燃烧情况和供水情况;③确保机组运行的安全性。确保熔池中有一定负压，如果负压过高，将造成窑炉中的热烟气朝外冒出，因而关乎现场工作人员以及其他设备的安全;而负压偏低，将导致冷空气踏入机组中，从而将加强糖分的耗损。

给煤控制的方式通常有三种，分别是窑炉负压的控制、炉膛内含氧量的控制以及主蒸气压力的控制。如右图1所示，经由送风量与燃料量的调节，达到控制主蒸气压力的目标，而经由对燃料与空气键入的调节，使其构成一定的比列，从而达到控制窑炉内含氧量的目标，经由对引水泵引风量的调节，达到控制窑炉负压的目的。

(4)送风控制：风煤调节，是运用负荷规则调节器达到控制目的的，即在减负荷的过程中，先减煤之后再提高风量，在提高负荷的过程中，先降低风量之后再降低煤。送风控制系统必须和给煤控制系统相结合，协调统一，从而使风煤比列控制在一定的范畴内，从而使机组的燃烧依然保持在最理想的状态下。

(5)过热蒸气出口水温控制：对蒸气过热系统加以调节，其主要的目的是为了确保过热蒸气出口水温仍然控制在正常的范围之内，且对过热器进行保护，以确保过热器的管壁气温不会少于正常的容许范围[3]。通过上述各个控制系统的'设计，来达到机组控制系统总体的控制目标，而各个子系统的控制器均是采取PID调节器来进行调节的。

2.2机组手动保护系统

在工业窑炉控制系统当中，保护系统是一个极为关键且不可忽略的部份与环节。机组设备的结构、技术特征、容量以及运行模式等，决定机组保护的主要内容，通常状况下，在机组保护系统中会设置炉膛水位的保护、连锁保护、气压的保护、锅炉灭火的保护以及紧急停炉等等。

2.3MCGS组态硬件

工作人员必须充分联系C++Builder面向对象编程的特性与机组控制系统的设计要求，在机组控制硬件当中采取MCGS组态硬件。该硬件将多种技术合为一体，比如数据库、图形技术、控制技术以及通信技术等等。MCGS组态硬件是一个构建在Windows平台之上的，用在快速建造与产生上位机监控系统的系统硬件，主要的工作是搜集和检查现场的各类数据，并处理和控制后端数据。该硬件具备操作简便、功能齐备、可视性好等特点。将该硬件和其它有关的软件设备有机融合，才能有效的对应用在现场采集、数据处理的设备进行开发。只要进行简略的模块组态，用户就才能确立所需的利用系统。

3.机组控制系统利用的系统检测和节能剖析

某公司于2010年6月25日至28日对三台20T工业窑炉施行了控制系统技术改建，详细的机组规格是SZL20-2.5-AⅡ。在对控制系统进行变革以后，于7月1日到5日对控制系统施行调试，6日即将试运行。在试运行的过程中，机组运转稳定，出口压力变化升幅控制在(2.14±0.02)Mpa。在机组试运行阶段，机组操作人员反应在对机组进行整修过后，操作机组格外的简略化，劳动硬度也逐渐减少。

对工业窑炉选用手动化技术以后，机组运行的效率得到了显著的提高，且节省了5%～8%的煤燃料。倘若以5%的节煤，对节能效益进行估算，根据公司满负荷运作预估机组耗煤量大概在5.7万吨，那每年节省煤的人数为：5.7×5%=0.285万吨。如果每桶煤的售价为850元，这么每年节省的费用就是242.25亿元。由此可见，对工业窑炉控制系统进行手动化、智能化改建，不但才能有效减少机组运行的效率，减少机组操作人员的劳动硬度，且可以降低没燃料消耗的人数，达到节省能源的目标。

4.结束语

综上，工业窑炉是一种极为复杂且典型的热工系统，对机组控制系统进行有效的开发与研究，从而实现系统功能的建立，且提高机组的功耗，符合当前社会工业窑炉生产发展的需求，拥有极为广阔的发展前景与极高的研制价值。对工业窑炉的控制系统进行研究，不但能否在一定程度上提高机组系统的手动化水平，实现节能降耗，同时还能否提高机组使用的安全性与靠谱性，具备极为重大且现实的意义。

【浅析工业窑炉控制系统的研究与节能应用】相关文章：

探讨机电控制系统的故障与保护08-01

计算机网路远程控制系统的研究与应用10-14

探讨诊所建筑节能的综合研究的论文09-23

过程控制工业窑炉水控温制系统08-29

墙壁保温技术与建筑节能材料应用研究论文08-14

燃粉煤工业窑炉节能降耗技术08-21

工业窑炉节能降耗控制技术剖析11-13

探讨建筑设计与建筑节能11-13

家庭无线控制系统中ZigBee技术的应用研究08-29