（阳城国际发电有限责任公司 山西省晋城市 048000）
摘要：电力产业对于我国而言是决定经济命脉的行业，而随着当前科学技术水平的发展和电力行业的日益成熟，在电厂燃煤锅炉的自动化控制种，过程控制系统和锅炉主设备共同组成了当前锅炉系统。当前电力生产向着高度自动化，锅炉大容量化的方向迅速发展。而对于锅炉内的燃烧而言，燃烧控制是一项较为复杂的控制过程，也是当前电厂燃煤控制的重点研究方向。而锅炉燃烧过程中存在大量不可控的影响因素亟待解决。而燃烧的不充分除去影响电产的发电效率外还会造成大量资源的浪费，同时还会给环境带来很多负面影响。因此对于当前的锅炉燃烧研究来看，如何增强锅炉燃烧效率，减少能源浪费是我们当前亟待解决的问题。基于此类背景，本文对于电厂锅炉的燃烧系统和控制进行了分析介绍，希望给后续研究提供一定的参考。
关键词：火电厂锅炉：燃烧机理；控制策略
一、锅炉控制系统概述
锅炉控制系统通常由燃烧控制系统和水位控制系统两个系统组成。对于燃烧控制系统而言其实是起到了能量控制的作用。通过对于蒸汽压力为衡量指标来判定用气量和气压之间的变动，从而根据变动比例来对燃料和进风的数量进行调整，以此来保证燃料能够充分燃烧，避免了热量和燃料的浪费。在对于燃烧控制的调整中，需要严格保证空气和燃料之间的比例。又简称为空燃比。
二、燃烧系统基本工作原理
.png)
图1 大型单元机组的生产流程示意图
.png)
在燃烧系统中，锅炉的炉膛起到了重要的作用。炉膛作为燃烧发生的位置，对于炉膛的正常运行有着至关重要的影响。因此对于炉膛燃烧的过程中，有着一下的要求：
对于炉膛内部需要建立适合燃烧的条件和环境，保证绕连可以充分燃烧。
保证炉膛内部不会因为燃烧而出现结渣的情况。
保证炉膛内部有着足够的受热面积，不会出现传热恶化的情况。
保证充分燃烧，减少污染物污染气体的生成。
对于燃煤的质量和燃烧负荷有着较强的兼容性，同时能够保证锅炉可以连续运行。
三、火电厂锅炉燃烧系统的主要任务
（1）维持蒸汽压力稳定。
单独锅炉在使用过程中需要保持过热器出口的压力处于正常的数值情况下。然而通常在电产运行时，通常则是几台锅炉同时运行，因此对于锅炉同时运行时，需要妥善解决锅炉之间的负荷问题。而当变动后的母管压力仍然为额定数值时，则需要根据并行运行的情况来调整锅炉供水的的蒸发数值。以此来保证锅炉燃煤进料的合理性，以此实现锅炉的燃烧控制,保证了母管整齐压力的稳定。通过上述的操作，来保证实现汽压的调整。也可以成为汽压调整。
在锅炉内部的气压 主要受到送分、进风、燃料量、水量等多种因素的调整。其中主调门决定了进出风量，因此主调门和燃料量为主要的影响因素，而此类调节方式可以通过母管压力调节来实现。因此在实际控制过程中，仍然是燃料的调节对机组负荷和蒸汽压的调整起到了主要的作用。
（2）保证锅炉系统的最大燃烧效率。
燃烧效率能够大幅度提升燃烧的经济效益，因此提升燃烧效率对于锅炉的品质是及其重要的衡量标准。当燃烧效率较高时，可以大幅度节省燃烧成本，减少燃煤的浪费。但是对于锅炉燃烧效率而言，通常没有办法直观的测量燃烧效率。因此在实际测量工作中，通常是以排放烟气来作为检测对象，通过测量排气的含氧量来推算空燃比，以此来实现燃烧效率的计算和控制。当排期处空气量较少，空燃比＜1时，则说明燃烧效率并不高，内部存在燃烧不充分的情况，此时热损失较大，燃烧效率也较低。另外燃烧效率和送煤量的多少也有着良好的关系，同时燃烧的温度也需要根据送煤量来进行调整，以此保证燃烧的充分程度，实现最佳的燃烧效果。
（3）将炉膛负压维持在特定的工程要求范围之内。
炉膛负压直接反映了炉膛内部的平衡关系。炉膛负压就是锅炉送风和引风之间平衡关系的表现。当炉膛内负压较大时，则意味着炉膛内部存在漏风较大的情况，也意味着排放的烟气会带走较多的热量，从而影响锅炉的燃烧，严重时还会导致炉内熄火的情况发生，从而导致引风机出现电量浪费的情况。而当负压过小时，则会倒是炉膛喷火的情况，对于设备的安全和工作人员的安全带来极大的危害。因此在锅炉运行过程中需要对于炉膛的负压有着严格的要求，以此保证锅炉进风调节的处于合理的控制范围内。
四、控制策略
4.1双交叉限幅燃烧自动控制系统
双交叉限幅燃烧自动控制系统双交叉燃烧控制是以维持合适的空气、燃烧比值为手段，达到燃烧时始终维持低过剩空气系数，从而保证了较高的燃烧效率，同时减少了排烟对环境的污染。该系统的控制主要是通过对于锅炉内部的压力进行调节，同时对于空燃比调节作为辅助手段。同时在该系统内增加信号选择器（高低两种），以此来构成一种具有高度逻辑性的调节系统。该系统能够时刻检测锅炉内部负荷情况，通知在保证锅炉压力稳定的情况下，保证燃烧的经济合理性，同时保证燃烧工况的稳定。对于燃烧稳定工况可以分为三种情况进行分析：
当系统稳定工作时，炉温稳定在给定值上，炉压调节器的输出信号经过高低限模块HLM、LLM后，又分别通过燃料调节系统的高、低选模块HSE1、LSE1和空气调节系统的HSE2、LSE2，相应地加到燃料流量调节器Fcl和空气流量调节器FC2作为它们的给定值，使燃料流量和空气流量自动调节到正常数值上，从而保证汽压维持在给定值上。在稳定工况下，所有高选、低选和高限、低限模块，对主控制信号不起限制作用。
当炉负荷A急剧下降时，A信号与B在高值选择器HS1比较后，取大信号B，然后B与信号C在低值选择器LSI比较选择其中的小信号B作为燃料流量设定值，即燃料量取下限值；与此同时，A与信号B在低值选择器LS2比较选择其中的小信号A，然后A与C在高值选择器HS2比较选择其中大信号C，作为空气流量设定值，做到燃料量领先减小，空气流量也减小而又不会冒黑烟。由于空气流量设定值在动态过程中按信号c变化，但信号c大于A，因而限制了负荷急剧下降时剩余空气系数的上限值。
当炉负荷急剧上升时，A1信号增大，与信号B1通过低选择器LS2比较选择较小的信号B1，B1与c1在高选择器LS2比较后，选择大的信号B1，即空气流量取按燃料流量确定的上限值，使空气流量领先增加，但不超过上限值；与此同时，A与信号B在高选择器lS1比较，选择较大的信号A，然后A与C通过低选器lS1比较选择小者c(按空气流量确定的燃料流量的上限值)作为燃煤流量的给定值。但注意到一般选择kl<k4，防止了燃料供应过多冒黑烟的现象。
实践结果表明，kl～k4的取值与系统的负荷响应性能和节能效果有关。从节能的观点着想，k1和k2的值愈小愈好，但这样一来会恶化系统负荷响应的性能。此外，由于燃料、空气流量测量系统中测量值的随机波动是不可避免的，为了防止由此而引起的高低值选择器不必要的频繁切换给系统带来的扰动，因此系统必须设置相应的死区，即需有相应的k3和k4值。所以kl～k4的值要根据实际情况和控制要求在调试中确定。
4.2烟气含氧量的闭环控制系统
在锅炉燃烧控制系统中，通常采用双交叉燃烧系统，在该系统结构中通常会加入对于烟道氧气含量的控制装置。该装置可以通过控制氧气含量来实现空燃比的控制，因此也可以称这种系统为烟气含氧量的闭环控制系统。而这一系统的应用可以保证空燃比处于最佳数值。但是对于该系统，仅仅能够实现对于空燃比的控制，但是对于燃料的燃烧情况没有办法完成控制。出现此类原因主要有一下的因素：（1）在燃烧负荷不同的请款下，对于空燃比的最佳数值有着一定的差别。（2）燃煤的含水量和杂质程度存在很大的差别。（3）对于空气流量的测量存在一定的误差。因此上述因素都会导致不充分燃烧的情况发生，因此给燃烧带来不可控的负面影响，也大大降低了燃烧的热效率。
4.3针对锅炉燃烧系统送风子系统的控制
为了保证锅炉能够适应不同的燃烧负荷，就需要对于燃烧过程的送风量和燃料有着良好的控制，同时还要保证空气系统处于最佳的数值。在此背景下，通常在对于送风控制系统的设计过程中，通常要加入能够调整含氧量的控制系统。因此同归对于燃料和进风的双重限制，来保证送风系统的良性运行，以此来提升锅炉的燃烧效率。送风子系统通常是又一个串联控制系统构成。该系统可以对于送煤量进行测量，并且当测量数值出现变动时，则可以根据烟气含氧量的数值来进行进煤量的调整。当烟气内部含氧量出现变动时候，则对于送风数值进行矫正，调整送风量的大小，以此保证送风量和烟气含氧量之间的平衡。
五、结束语
通过本文的研究可以发现，锅炉燃烧系统是一个具有高度复杂性的控制系统，并且具有很大的不确定性。因此在对于燃烧系统的控制过程中需要采用先进的控制水平和操作工艺，以此来保证锅炉燃烧系统的稳定运行。而提升锅炉的燃烧效果，不仅能够减少能源的浪费，同时也能够减少能源的浪费和环境污染，同时也能够给供电企业节省大量的运行成本，提高企业经济效益。
参考文献
[1]DCS系统在废热电站中的应用[J].唐伟,邱幼云.硫酸工业.1996(02)
[2]突变级数法在电站燃煤锅炉结渣预测中的应用[J].陈红江,彭小兰.中国安全生产科学技术.2014(08)
[3]燃煤锅炉污染难题被攻破[J].齐鲁石油化工.2001(01)
[4]抑制燃煤锅炉煤灰中未燃组分的对策[J].顾南峰.华北电力技术.1987(11)
[5]用在燃煤锅炉上的积渣监测器[J].谢直山.工业仪表与自动化装置.1988(04)
[6]燃煤锅炉灰中含碳量的管理[J].黄才.华北电力技术.1988(03)
[7]模糊控制在锅炉燃烧自动系统中的应用[J]. 唐登国,欧又成,罗朝东. 湖南电力. 1999(03)
[8]工业锅炉燃烧系统分级智能控制[J]. 郑怀林,叶桦,陈维南. 工业仪表与自动化装置. 1999(02)
[9]锅炉燃烧系统专家模糊控制的实现[J]. 李名兆,李建干. 测控技术. 1998(06)
[10]动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略[J]. 刘向杰,柴天佑,刘红波. 自动化学报. 1998(04)