对于燃烧高炉煤气的锅炉而言，最大限度地利用放散的炼钢煤气，确保锅炉和汽轮机安全、可靠和稳定运行为首要任务。本着自控系统经济实用、长期运行可靠、技术先进的设计思路，并结合云南昌晖仪表制造有限公司数十套锅炉燃烧自控、电厂发电综合设计及现场运用经验编制云峰钢铁有限公司高炉煤气余热发电技术方案。
云峰钢铁有限公司高炉煤气发电项目云南昌晖仪表制造有限公司采用本公司YR-GF系列显示仪表、彩色无纸记录仪和现场温度传感器；智能差压变送器（水位三冲量串级调节系统中用的2台差压变送器为单晶硅差压变送器；自控控制阀门由高可靠性PSL直行程和PSQ角行程电动执行器和优质阀门组成；变频器品牌由客户指定。
云南昌晖仪表制造有限公司是国内生产温度标准计量仪器、智能仪表的知名高新技术企业，昌晖企业凭借十余年进口品牌仪表贸易渠道优势和生产企业成本、技术、控制优势，用高性能“YR”品牌仪表参与云峰钢铁有限公司高炉煤气发电项目投标，结合昌晖仪表数年锅炉及发电综合自控技术优势和现场经验为使用单位提供经济、实用、高可靠性的自动化综合控制方案。
二、高炉煤气余热发电核心自动控制系统介绍
锅炉运行供汽是为了满足汽轮机的运行负荷要求，汽轮机负荷变化会影响锅炉压力的变化。只要锅炉压力稳定，必然满足蒸汽量的要求。因此，锅炉燃烧自动控制的目的就是通过平稳燃烧达到稳定蒸汽母管的压力，达到满足汽轮机及外供汽对蒸汽的要求。
由于锅炉的燃烧系统到供汽系统是一个比较复杂的热力过程，在运行中将受到以下因数影响：汽轮机工况变化所引起的蒸汽负荷变化及外供汽对蒸汽负荷的变化（称外扰）；燃料热值、燃料种类等锅炉内部热负荷变化引起的蒸汽量变化(称内扰)；从燃料变化开始到炉内建立热负荷是时间（成燃烧设备的惯性）；在锅炉受到外扰时燃烧工况未变化而具有的吸热和防热能力（称锅炉的蓄热能力）。在15年现场锅炉燃烧自动控制经验积累和新技术更新的基础上，我公司锅炉燃烧自控具有了抗干扰和伴随锅炉负荷变化自动适应的能力，能达到锅炉平稳燃烧的自动调节。
1、燃料（煤气进气量）自动控制系统
高炉煤气的流量比较稳定，锅炉燃料的控制主要通过调节高炉煤气的进气量完成，煤气监测参数主要有煤气流量和煤气压力，这两个参数与锅炉控制系统的输出指令，实现燃料量调节。燃料调节采用DN1000电动蝶阀来实现；燃料（煤气进气量）控制系统可以实现手动、自动控制进气阀门来保证母管压力和最大限度的利用高炉煤气，并向送风控制回路发出联锁跟随指令。我们在设计中考虑到负荷变化时煤气流量先变化，故对煤气流量进行监测，与送引风系统配合实现“增负荷时先增风后增气；减负荷时先减气后减风”的原则设计。
A、现场煤气调节蝶阀和流量测量孔板安装均考虑煤气中CO高温、易燃、易爆和煤气含尘高（易造成现场测量仪表管线堵塞）的情况，采用优质蝶阀、流量测量传感器和PSQ电动执行机构。
B、锅炉上八个燃烧喷嘴煤气进气量采用操作工人手动控制电动调节蝶阀开度来完成
C、现场安装炉膛火焰检测系统密切关注锅炉燃烧状况。
2、锅炉水位自动调节系统
对锅炉安全运行主要检测、记录以下参数：汽包水位、蒸汽压力、给水压力、给水流量、炉膛负压、预热器出口温度、炉膛各烟道温度、水温、过热器温度、过热器压力、省煤气温度等。
为克服"虚假水位"现象对给水控制系统造成的不利影响，锅炉水位采用三冲量串级调节方式控制给水变频器转速，稳定锅炉水位，确保锅炉安全运行。
三冲量串级调节控制系统特点：
① 锅炉自控制系统在锅炉高于负荷30%情况即可投入自动运行，并能跟随负荷变化平稳控制锅炉水位。锅炉正常运行时给水电动调节阀为全开。
②锅炉低负荷或异常情况下可人工切换至手动操作器，进行手动控制操作。
③测量汽包水位的变送器均为三重冗余。调节器可设置定义或人工选择三路汽包水位信号（必须经过温度和压力补偿）中的任何一路进行调节运算，提高系统可靠性。
按照现行国家质量技术监督局锅炉运行验收规范的要求，锅炉本体水位监测必须安装电接点水位计1套、差压水位测量仪表2套、就地双色水位计或玻板水位计2套、锅炉现场水位摄像监控系统1套，同时要求对给水压力、锅炉汽包压力、过热器温度、过热器压力、汽包水位超安全设定值提供声光报警和数据记录，我公司严格按国家标准和国家技术监督局锅炉检验强制规范进行相关自控设计和施工，锅炉水位高低报警及连锁设置方法另外文章介绍。
A、水位三冲量串级调节控制示意图
B、锅炉水位仪表在锅筒上的分布：
锅炉本体及主蒸汽管路上必须安装三台快开式高温高压电动阀，分别作用于蒸汽通断、锅炉蒸汽紧急排空和锅炉高水位紧急放水。此次设计院将锅炉高紧急放水电动阀设计为通过水位监测仪表自动开启，我公司不赞同此设计方案，我们建议以人工点动方式开启以上三个电动阀，具体情况如下：
①锅炉正常工作有3.8MPa的压力，快开电动阀接到开阀控制信号后就迅速完全打开，存在导致锅炉软水在高压情况下短时间排空而缺水的安全隐患，按此施工将不能通过国家质量技术监督局的验收。
②若水位控制仪表出现故障或误动作，将会在操作人员没有思想准备情况下打开放水阀门，容易导致安全事故发生。
③在出现汽包高水位之前声光报警系统会多次提醒当班锅炉操作人员，操作人员以人工点动方式控制锅炉高水位紧急放水电动阀逐渐打开，可有效避免误操作。
3、锅炉炉膛负压自动调节系统
锅炉炉膛负压自动调节系统是通过自动调节引风机变频器转速或引风机入口风门开度，保证炉膛负压在-80～-20Pa的微负压运行状态。我公司设计的炉膛负压调节系统能自动识别煤气进气量增大、送风增大和炉门人为打开等状态下炉膛负压的变化情况，自动按“增负荷时先增风后增气；减负荷时先减气后减风；先引风后送风”的原则完成炉膛负压自动控制，保持炉膛合理负压。
炉膛正压燃烧存在诸多不安全因素，过低负压燃烧则会导致部分煤气未能完全燃烧就进入烟道，同时将热能带入烟道（这样会提前加速引风机损坏和造成热量损失）。
4、锅炉送风自动/手动调节系统
送风自动调节系统的目的：使锅炉所投入的燃料充分燃烧，自动和手动投入合适的风量，以保证锅炉经济燃烧。主要的控制参数为汽包压力和送风压力，进而达到最高的锅炉热效率，锅炉炉膛含氧量（氧化锆测量系统）作为总风量的修正值。锅炉送风自动/手动调节系统按“增负荷时先增风后增气；减负荷时先减气后减风；先引风后送风”的原则，能通过锅炉负荷变化自动通过送风机变频器或调整送风机风门挡板开度来自动/手动调节送风压力。
送风调节控制系统是稳定锅炉压力的关键，稳定的蒸汽压力有利于汽轮机平稳运行。
5、锅炉安全连锁保护FSSS系统
如果煤气压力低或鼓风、引风机停等因素，有可能会发生锅炉回火爆炸事故，所以锅炉所有电动阀必须连锁控制切断，即高炉煤气压力、点火煤气压力分别控制高炉大喷和点火小喷电动阀连锁切断，鼓风、引风机反馈控制所有电动阀，即鼓风机、引风机一停，仪表连锁控制立即启动，现场所有电动阀连锁切断，保证安全生产。
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