高效煤粉锅炉控制系统

1、锅炉及控制系统2节能效果及适用范围3智能布袋除尘控制器4引 言1煤粉锅炉节能控制系统 引言 锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因燃料浪费很大。锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量

2、与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于锅炉这个复杂数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。控制效果。 煤粉锅炉节能控制系统 煤粉锅炉系统 高效煤粉锅炉系统是煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院在国家科技高效煤粉锅炉系统是煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院在国家科技支撑计

3、划、支撑计划、863计划及总院科技创新基金资助下，借鉴发达国家成功经验，计划及总院科技创新基金资助下，借鉴发达国家成功经验，历时数年，独立开发成功的拥有全部自主知识产权的高科技产品。该产品符历时数年，独立开发成功的拥有全部自主知识产权的高科技产品。该产品符合国家十分紧迫的节能减排形势和政策导向，是传统高污染、高能耗燃煤工合国家十分紧迫的节能减排形势和政策导向，是传统高污染、高能耗燃煤工业锅炉的升级换代产品，也是油、气锅炉的理想替代品。高效煤粉工业锅炉业锅炉的升级换代产品，也是油、气锅炉的理想替代品。高效煤粉工业锅炉系列产品共分两类计几十个品种，即系列产品共分两类计几十个品种，即225t/h蒸汽

4、锅炉系列和蒸汽锅炉系列和 1.428mw（等效容量为（等效容量为240t/h）热水锅炉系列。）热水锅炉系列。燃烧效率：燃烧效率： 98锅炉热效率：锅炉热效率： 88烟尘（烟尘（tsp）排放：）排放： 50mg/nm3二氧化硫（二氧化硫（so2）排放：）排放： 可满足当地环保要求可满足当地环保要求煤粉锅炉节能控制系统煤粉锅炉节能控制系统煤粉锅炉节能控制系统 煤粉锅炉系统 高效煤粉锅炉系统主要包括煤粉储供子系统、燃烧器子系统、测控子高效煤粉锅炉系统主要包括煤粉储供子系统、燃烧器子系统、测控子系统、锅炉子系统、布袋除尘器子系统、热力子系统以及其它设备等。来系统、锅炉子系统、布袋除尘器子系统、热力子系

5、统以及其它设备等。来自煤粉加工厂的密闭罐车将符合质量标准的煤粉注入煤粉塔。塔内的煤粉自煤粉加工厂的密闭罐车将符合质量标准的煤粉注入煤粉塔。塔内的煤粉按需进入计量中间仓后由供料器及风粉混合管道送入煤粉燃烧器。燃烧器按需进入计量中间仓后由供料器及风粉混合管道送入煤粉燃烧器。燃烧器和锅炉炉膛构成燃烧系统，燃烧产生的高温烟气完成辐射和对流换热后进和锅炉炉膛构成燃烧系统，燃烧产生的高温烟气完成辐射和对流换热后进入布袋除尘器。除尘器排出的洁净烟气经引风机排入大气，除尘器收集的入布袋除尘器。除尘器排出的洁净烟气经引风机排入大气，除尘器收集的飞灰经密闭系统排出，去集中处理和利用。锅炉系统的运行由点火程序控飞灰

6、经密闭系统排出，去集中处理和利用。锅炉系统的运行由点火程序控制器和上位计算机系统共同完成。制器和上位计算机系统共同完成。煤粉锅炉节能控制系统 技术特点 煤粉集中供应：煤粉由制粉厂集中磨制、统一供应，煤粉质量稳定。煤粉集中供应：煤粉由制粉厂集中磨制、统一供应，煤粉质量稳定。工作环境友好：全系统密闭运行，自动上煤、集中排灰、无粉尘跑冒。工作环境友好：全系统密闭运行，自动上煤、集中排灰、无粉尘跑冒。锅炉启停简单：锅炉系统可实现即开即停，锅炉启停简单：锅炉系统可实现即开即停，30秒切断点火源进入正常运秒切断点火源进入正常运 行；切断煤粉供给即可实现停炉。行；切断煤粉供给即可实现停炉。测控水平较高：自动

7、监控、调整运行参数，使系统处于最佳运行状态；同测控水平较高：自动监控、调整运行参数，使系统处于最佳运行状态；同时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉运行的影响。时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉运行的影响。煤粉锅炉节能控制系统 技术特点 高效节能：煤粉燃烧充分、锅炉换热效果好、空气过剩系数小，系统热效高效节能：煤粉燃烧充分、锅炉换热效果好、空气过剩系数小，系统热效率高；对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。率高；对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。洁净排放：煤粉锅炉可实施炉内脱硫，燃烧器采用低温空气分级设计，燃洁净排放：煤粉锅炉可实施炉内脱硫，燃烧器采用低温空气分级设计，燃烧温度

8、场均匀，避免局部高温，燃烧过程产生的烧温度场均匀，避免局部高温，燃烧过程产生的so2、nox含量低；烟气含量低；烟气采用布袋除尘，烟尘排放浓度低；布袋除尘器收集的飞灰经密闭系统排出，采用布袋除尘，烟尘排放浓度低；布袋除尘器收集的飞灰经密闭系统排出，去集中处理和利用，无二次污染。去集中处理和利用，无二次污染。节约用地：取消锅炉房边堆煤场与渣场，节约用地与投资。节约用地：取消锅炉房边堆煤场与渣场，节约用地与投资。性价比高：运行费用低廉，可在较短的时间内收回设备投资。性价比高：运行费用低廉，可在较短的时间内收回设备投资。煤粉锅炉节能控制系统 自控系统使用后效果 使给粉机的给粉曲线得到改善，提高燃烧的

9、稳定性，减少投油稳燃次数。使给粉机的给粉曲线得到改善，提高燃烧的稳定性，减少投油稳燃次数。锅炉的最小稳定负载可降低锅炉的最小稳定负载可降低8%10%8%10%，对机组的平稳启动和停止等重大操作，对机组的平稳启动和停止等重大操作提供安全支持。提供安全支持。工作人员可根据风粉浓度在线检测及煤质变化的显示，进行最优燃烧控制，工作人员可根据风粉浓度在线检测及煤质变化的显示，进行最优燃烧控制，可降低飞灰可燃物含量可降低飞灰可燃物含量1%2%1%2%，节能降耗增效。，节能降耗增效。实时监控各给粉机的给粉速度，自动完成每台给粉机供粉瞬时、累计量和实时监控各给粉机的给粉速度，自动完成每台给粉机供粉瞬时、累计量

10、和整台锅炉供粉的瞬时、累计量的统计分析，实现与整台锅炉供粉的瞬时、累计量的统计分析，实现与dcsdcs控制系统的联网，实控制系统的联网，实现单炉计量和运行人员的小指标考核，提高管理水平。现单炉计量和运行人员的小指标考核，提高管理水平。减少由于供粉不均匀而引起的送粉管堵粉难题。减少由于供粉不均匀而引起的送粉管堵粉难题。彻底解决给粉机给粉自流问题。彻底解决给粉机给粉自流问题。 煤粉锅炉节能控制系统 煤粉锅炉系统 煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统包括锅炉监控、上位集控、锅炉参数趋势曲煤粉炉综合自动化控制系统包括锅炉监控、上位集控、锅炉参数趋势曲线、锅炉参数数据

11、报表、报警追忆等内容。线、锅炉参数数据报表、报警追忆等内容。 系统运用工业计算机实现上位机监控，控制方式分：集控自动、集控手系统运用工业计算机实现上位机监控，控制方式分：集控自动、集控手动、本地三种控制方式，锅炉正常运行生产时，使用集控自动方式，设备按动、本地三种控制方式，锅炉正常运行生产时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动控制、联锁保护；集控手动时，可工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动控制、联锁保护；集控手动时，可在中央控制台操作各设备，有互锁和联动关系；本地方式时，在现场操作可在中央控制台操作各设备，有互锁和联动关系；本地方式时，在现场操作可启停设备。启停设备

12、。 对于煤粉热水锅炉煤粉锅炉节能控制系统 适用范围适用范围 煤粉锅炉节能控制系统可以用在一般的企事业单位的供暖、煤粉锅炉节能控制系统可以用在一般的企事业单位的供暖、供热、供气等的锅炉系统。供热、供气等的锅炉系统。 在造纸厂、食品厂、锻造厂、石化厂、染整厂、化工厂、在造纸厂、食品厂、锻造厂、石化厂、染整厂、化工厂、制药厂、油脂厂、海产加工厂等均有使用。制药厂、油脂厂、海产加工厂等均有使用。 煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 、初始化、初始化 首先检测各电气设备已通电，各控制单元都在预定位置，并且有动作；首先检测各电气设备已通电，各控制单元都在预定位置，并且有动作；然后依次检测锅

13、炉水位是否低于下限，蒸汽压力是否超限，煤粉罐料位是否然后依次检测锅炉水位是否低于下限，蒸汽压力是否超限，煤粉罐料位是否低于下限，中间料仓是否低于下限，如上述条件有任意一条为低于下限，中间料仓是否低于下限，如上述条件有任意一条为“异常异常”，均，均不能开炉并报警。不能开炉并报警。、点火、点火 首先启动引风机、二次风机，调节引凤、一次风量至设定参数，如任意首先启动引风机、二次风机，调节引凤、一次风量至设定参数，如任意动作未执行，则停炉并报警；如设备运行正常，则延时吹扫动作未执行，则停炉并报警；如设备运行正常，则延时吹扫1分钟，然后启分钟，然后启动一次风机，调节一次风量至设定参数，启动点火枪，打开供

14、气阀，此时监动一次风机，调节一次风量至设定参数，启动点火枪，打开供气阀，此时监测火焰是否建立，延时测火焰是否建立，延时30秒，启动搅拌器，启动给料螺旋并调节至设定转秒，启动搅拌器，启动给料螺旋并调节至设定转速，此时监测火焰是否建立，如火焰建立，关闭点火枪，则气与煤粉混燃速，此时监测火焰是否建立，如火焰建立，关闭点火枪，则气与煤粉混燃10分钟后关闭供气阀，火焰检测器继续监测火焰是否建立，如上述任意条分钟后关闭供气阀，火焰检测器继续监测火焰是否建立，如上述任意条件为件为“否否”或任意动作未执行，则执行停炉控制程序。或任意动作未执行，则执行停炉控制程序。煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统

15、说明 警告！在开始操作前先阅读安全指警告！在开始操作前先阅读安全指南，忽视这些警告有可能会造成设南，忽视这些警告有可能会造成设备损坏或人身伤害。备损坏或人身伤害。警告！主回路电源未断开情况下警告！主回路电源未断开情况下禁止检修电气柜内设备器件及相禁止检修电气柜内设备器件及相关被控制设备！关被控制设备！ 警告！电机停止工作后，变频器警告！电机停止工作后，变频器设备依然存在危险电压！如有必设备依然存在危险电压！如有必要，请在主回路电源断开要，请在主回路电源断开5分钟分钟后再打开变频器前面板。变频器后再打开变频器前面板。变频器出现故障后，请与供货厂商联系出现故障后，请与供货厂商联系，请勿试图修理损坏

16、单元。，请勿试图修理损坏单元。警告！设备出现故障后，请在确警告！设备出现故障后，请在确实排除故障后再重新合闸，严禁实排除故障后再重新合闸，严禁未处理故障强行合闸。未处理故障强行合闸。警告！设备有可能造成其他控制警告！设备有可能造成其他控制的设备的误操作，这种误操作有的设备的误操作，这种误操作有可能导致死亡或严重的人身伤害可能导致死亡或严重的人身伤害和设备损坏。和设备损坏。煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明设备投入前需确认：设备投入前需确认：1、观察各设备各显示数据是否到达系统投入、观察各设备各显示数据是否到达系统投入 运行状态。运行状态。2、手、手/自动状态。自动状态。3、本地

17、、本地/远程状态。远程状态。注意事项：注意事项：1、不可频繁启停系统，设备停止后再次启动的时间必须、不可频繁启停系统，设备停止后再次启动的时间必须在五分钟以上，否则会引起设备硬件损坏。在五分钟以上，否则会引起设备硬件损坏。2、随时注意检查燃气压力，确认罐内有足够点火的燃气。、随时注意检查燃气压力，确认罐内有足够点火的燃气。3、手动点火时连续两次点火操作之间要充分置换锅炉系、手动点火时连续两次点火操作之间要充分置换锅炉系统内的可燃气体，以防止爆燃的发生。统内的可燃气体，以防止爆燃的发生。点火程序启动引风机启动二次风机吹扫程序启动一次风机调整一次风阀至工艺设定位置打开燃气阀正常点火器启动火焰正常点

18、火器关闭未动作未动作未动作未动作未动作未动作正常时间到正常正常适当开度煤粉锅炉节能控制系统 煤粉自动煤粉自动化控制系化控制系统说明统说明监测火焰启动搅拌器启动螺旋供粉调螺旋频率到工艺要求监测火焰维持燃烧监测火焰关闭燃气阀监测火焰正常正常正常正常正常正常锅炉进入正常运行状态异常未动作未动作异常异常异常声光报警停机检查煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 运行运行 根据负荷要求和燃烧状态，设定小时给煤量为适宜的数值根据负荷要求和燃烧状态，设定小时给煤量为适宜的数值 ；设；设定炉膛负压定炉膛负压 ；设定烟气；设定烟气o2含量。含量。 实时监测蒸汽压力，如超过设定压力，则执行停炉控制程序

19、；实时监测蒸汽压力，如超过设定压力，则执行停炉控制程序；如未超出设定压力，则执行经济燃烧控制程序。如未超出设定压力，则执行经济燃烧控制程序。 由炉尾监视器观察炉内燃烧状态，不理想时可适当改变炉膛负由炉尾监视器观察炉内燃烧状态，不理想时可适当改变炉膛负压设定值，以获得最优燃烧效果压设定值，以获得最优燃烧效果 。煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 、停炉、停炉 锅炉的停车分为正常停车和锅炉的停车分为正常停车和异常停车。异常停车。 正常停车步骤如下：首先检正常停车步骤如下：首先检测点火枪是否关闭，然后依次停测点火枪是否关闭，然后依次停止搅拌器、供料螺旋、一次风机；止搅拌器、供料螺旋、

20、一次风机；将二次风机、引凤机调至最大即将二次风机、引凤机调至最大即工频位置，延时吹扫工频位置，延时吹扫1分钟后停分钟后停止二次风机；检测炉膛温度直至止二次风机；检测炉膛温度直至低于设定温度后停止引风机，关低于设定温度后停止引风机，关闭一、二次风阀门。闭一、二次风阀门。煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 停炉停炉正常停车步骤正常停车步骤锅炉正常停机程序停螺旋管道无煤粉停一次风机引 二次风最大延时吹扫火焰信号停二次风机停引风机有有无无等待等待灭灭待机状态有有关闭搅拌器煤粉锅炉节能控制系统 停炉停炉 锅炉紧急或异常停车：锅炉紧急或异常停车：1). 迅速将煤粉搅拌器关闭，迅速将煤粉搅拌

21、器关闭，并关停螺旋给煤器，并关停螺旋给煤器，2). 待输煤管路基本无煤粉时，待输煤管路基本无煤粉时，关停一次风机；关停一次风机；3). 开启引风及二次风机最大开启引风及二次风机最大状态，继续吹扫炉膛状态，继续吹扫炉膛5分钟；分钟；4). 关闭引风及二次风机。关闭引风及二次风机。禁止供气停搅拌器停螺旋管道无煤粉停一次风机引鼓风最大延时吹扫火焰信号停鼓风机停引风机等待有有锅炉水温过高禁止供气停搅拌器停螺旋停一次风机停二次风机引风机故障急停按钮锅炉水位下限锅炉紧急或异常停机程序停机状态待机状态灭无v煤粉炉综合自动化控制系统说明手动操作部分：v1、中间粉仓装粉操作v(1). 正常操作v (中间粉仓中煤

22、粉量低于100kg时，系统报警并需进行装粉操作)开启 v 中间粉仓排气电磁阀；v 打开煤粉仓下的星型卸料阀，向中间粉仓装粉；v 中间粉仓煤粉重量达500kg时系统报警并关闭煤粉仓下的星型卸料阀；v 关闭中间粉仓排气管路电磁阀。v(2). 异常现象处理，根据现场情况。v2、点火运行v(1). 点火前的准备 煤粉锅炉节能控制系统 v确认锅炉中已装满水，供水及排水管路正常；v确认煤粉仓中有足够煤粉；v确认煤粉仓卸料阀工作正常；v确认中间粉仓称重传感器工作正常；v确认中间粉仓中装有不低于100kg的煤粉；v开启燃烧器冷却水阀门；v确认煤气罐有足够煤气并已打开；v(2). 点火状态v二次风风量设定 (预

23、估值)，炉膛负压设定 (预估值)；叶轮给煤器频率设定 (预估值)；v开启引风机、一次风机、二次风机， v开启煤气管路电磁阀，同时接通高能点火器电源，煤气开始点火；v由视频图像人工及火焰检测器观察点火是否成功；v点火成功后，切断高压点火器电源，继续通煤气，并观察煤气火焰是否稳定；v煤气火焰稳定下，维持一定时间；煤粉锅炉节能控制系统 v开启叶轮给煤器，输送煤粉并进行煤粉点火；v由火焰检测器及视频图像人工观察煤粉点火是否成功；v煤粉火焰稳定下，关闭煤气管路电磁阀；v根据燃烧器前端燃烧状态，适当调节一二次风调节阀开度；v锅炉进入正常运行调节状态。v(3). 正常运行及调节v根据负荷要求，设定小时给煤量

24、为适宜的数值；(与煤低发热值有关)v设定炉膛负压为预估值v(注：正常运行状态下，引风机频率根据炉膛负压设定值自动调整)v烟气o2含量设定为预估值；v(注 ：正常运行状态下，二次风量根据烟气o2含量设定值自动调整，即自动配风)v由视频监视器观察炉内燃烧状态，不理想时可适当改变炉膛负压设定值，以获得最优燃烧效果；v定时开启布袋除尘器吹灰电池阀及煤灰卸料阀。煤粉锅炉节能控制系统 v3. 锅炉停炉操作v系统改成停炉操作状态；v关闭叶轮给粉机；v停止供煤粉后，其它各设备继续运行；v关闭一次风机；v关闭二次风机及引风机；v关闭空压机；v关闭布袋除尘器吹扫管路电磁阀；v关闭布袋除尘器排灰阀；v10分钟后，关

25、闭燃烧器冷却水阀门。v4系统异常情况紧急处理程序v1). 煤气点火失败，检查燃气及电动阀，高能点火器。v2). 煤粉输送量不足或不稳定，检查煤粉及输送设备，硫化。v3). 炉膛出现断火、爆燃和布袋除尘器出现布袋破损，进入停机程序。煤粉锅炉节能控制系统 煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 锅筒水位自动控制锅筒水位自动控制根据本系统锅炉容量，采用变频控制方式根据本系统锅炉容量，采用变频控制方式 全自动控制：全自动控制：锅炉给定水位实际水位 pid 控制水泵变频器水泵锅炉炉筒p煤粉锅炉节能控制系统煤粉炉综合自动化控制系统说明 燃烧经济性自动控制燃烧经济性自动控制 根据设定小时需要煤粉

26、量作为根据设定小时需要煤粉量作为 参考值，改变给料螺旋转速，进而参考值，改变给料螺旋转速，进而达到调节煤粉供给量的目的。达到调节煤粉供给量的目的。锅炉给定粉量实际给粉量 pid 控制螺旋变频器螺旋电机锅炉炉膛kg烟气烟气o2含量设定值作为二次风匹配的调节依含量设定值作为二次风匹配的调节依 据据煤粉炉综合自动化控制系统说明 煤粉锅炉节能控制系统 锅炉给定含氧量实际含氧量 pid 控制鼓风变频器鼓风机锅炉炉膛x%煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 炉膛负压自动控制炉膛负压自动控制 根据炉膛负压设定自动及反馈值自动调整引风机频率，考根据炉膛负压设定自动及反馈值自动调整引风机频率，考虑

27、到燃烧过程的波动性，控制系统应设有死区不响应功能虑到燃烧过程的波动性，控制系统应设有死区不响应功能锅炉给定负压实际负压 pid 控制引凤变频器引风机锅炉炉膛pa煤粉锅炉节能控制系统 煤粉炉综合自动化控制系统说明 中间粉仓料位自动控制中间粉仓料位自动控制 根据粉仓重量控制煤粉罐卸料阀的启停，当中间粉仓重量根据粉仓重量控制煤粉罐卸料阀的启停，当中间粉仓重量到达下限时，启动卸料阀；当中间粉仓重量到达上限时，停止到达下限时，启动卸料阀；当中间粉仓重量到达上限时，停止卸料阀。卸料阀。料位下限设定实际重量自动控制程序卸料控制机构卸料阀中间粉仓kg煤粉锅炉节能控制系统锅锅炉炉监监测测煤粉锅炉节能控制系统上位

28、集控上位集控煤粉锅炉节能控制系统趋势曲线趋势曲线煤粉锅炉节能控制系统数据报表数据报表煤粉锅炉节能控制系统报警查询报警查询煤粉锅炉节能控制系统手动操作手动操作煤粉锅炉节能控制系统就地控制煤粉锅炉节能控制系统 煤粉锅炉技术成果煤粉锅炉技术成果 科技部清洁能源行动项目科技部清洁能源行动项目 “十一五十一五”国家科技支撑计划重点项目国家科技支撑计划重点项目 发明专利发明专利4项、实用新型专利项、实用新型专利17项项 2005年年10月本系统通过技术成果鉴定月本系统通过技术成果鉴定 2006年年12月本系统通过产品推广鉴定月本系统通过产品推广鉴定 国家发改委国家发改委“十一五十一五”十大节能工程第一项十大节能工程第一项煤粉锅炉节能控制系统 政府文件政府文件 国家发改委等八部委联合发布国家发改委等八部委联合发布关于印发关于印发“十一五十一五”十大重十大重点节能工程实施意见的通知点节能工程实施意见的通知国家发改委等八部委联合发布国家发改委等八部委联合发布关于山关于山西省环保局等五部门联合发布西省环保局等五部门联合发布关于新关于新型高效节能环保煤粉锅炉更新替代低效型高效节能环保煤粉锅炉更新替代低效锅炉有关问题的通知锅炉有关问题的通知布袋吹灰