朔里煤矿65T锅炉更新和自动节能控制系统改造总方案

1、朔里煤矿6.5T/h散装锅炉更新及2台锅炉自动节能控制系统改造方案朔里煤矿2010-6-30朔里煤矿6.5T/h散装锅炉更新及2台锅炉自动节能控制系统改造方案第一部分6.5T/h散装锅炉更新改造方案一、现状及存在问题1、设备老化不能满足生产需要朔里煤矿6.5T/h散装锅炉为1986年左右建成投入使用，至今已使用20年。按照国家蒸汽锅炉安全技术监察规程规定，一般普通工业锅炉的使用年限为15年，该锅炉已属超期服役。由于使用年限长，锅炉受压部件腐蚀严重，金属结构强度降低，炉排片机械强度降低，滑道损坏严重，严重影响设备的安全运行。2010年4月淮北市特种设备监督检验所对矿内2#锅炉进行了年度检验，检验

2、结果及处理意见为：锅炉运行年限较久，上、下锅筒、集箱及水管等承压部件腐蚀较为严重，壁厚已不符合相关规定，建议更换新锅炉。2、矿井煤质条件差朔里矿现使用的SHL6.51.25AH型散装锅炉（链条炉排）为1986年左右建成投入使用，经多年的使用及多次的锅炉本体大修，锅炉热效率已大大降低。特别是近年来随着井下煤炭储量的锐减，锅炉用煤煤质已大不如前。例如，我矿2009年冬季供暖期间煤质就很差，二台锅炉同时燃烧仅仅能勉强供应矿内浴池用汽，锅炉工时刻不停的拨火仍烧不上压，炉膛温度仅能维持在400C左右，有时甚至烧灭。3、锅炉房基础条件制约锅炉选型范围我矿6.5t/h散装锅炉为上海四方锅炉厂生产，采用的是二

3、层布置，锅炉本体布置在二楼，弓I、鼓风机及除渣系统布置在一楼。由于受锅炉房的条件限制，组装锅炉无法直接进入厂房，适合安装散装锅炉。二、针对上述问题，机电科提出6.5T/h锅炉更新方案选择一台蒸发量10T/h的组装锅炉，通过增大锅炉蒸发量，能进一步提高锅炉燃烧效率以及煤质的适应能力，满足我矿的用汽需要。由于受锅炉房的条件限制，组装锅炉无法直接进入厂房，10T/h的组装锅炉也可以拆分进行现场组装。以SZL10-1.25-AII燃煤蒸汽锅炉为例安装一台10T/h的组装锅炉费用如下：序号品名型号规格单位数量单价总价备注1燃煤蒸汽锅炉SZL10-1.25-AII台143.5043.502仪表阀门10T配

4、套套12.402.403鼓风机10T配套台13.803.804引风机10T配套台15给水泵10T配套台21.202.406控制柜10T配套台14.304.307调速箱10T配套台11.801.808省煤器10T配套台13.503.509合计：61.7万兀（人民币）除锅炉部分为费用61.7万元外，原6.5T除尘器改为10T除尘器价格为12万元以上，再加上锅炉施工部分的锅炉及辅机设备基础拆除更换费用约10万元，锅炉全套安装费30万元；安装一台10T/h锅炉总费用约为113万元。第二部分蒸汽锅炉自动节能控制系统一、系统概述链条炉是一种使用最广泛的火床炉，已有多年的发展历史，在我国企业中使用很普遍，随

5、着计算机网络和控制技术、现代变频技术的不断提高，采用先进的控制手段,比较容易实现锅炉给水、炉排、风机等运转的控制，保证了锅炉的安全、经济、高效运行。朔里煤矿1、2#锅炉电控系统也已老化，存在控制系统不稳定、运行不经济等缺陷。根据朔里煤矿锅炉房的实际情况，设计了该套改造方案二、总体设计方案保证系统安全、稳定、经济高效运行，在正常情况下由计算机对整个系统进行自动控制，异常情况采用备用手动操作，保证锅炉正常运行。对关键参数如汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压等采用备用仪表显示，给水、鼓引风、给煤等操作备用手动控制功能。通过对锅炉燃烧参数的检测，自动控制鼓、引风机的运行频率，自动调整给煤速度，从而使锅炉始终

6、保持最佳的燃烧工况，达到节煤、节电的目的。控制框图如下：总体要求：1、系统控制分为1、2#锅炉运行、保护控制部分和公共设备控制（包括：出渣机、排污泵、软水控制）部分；并预留3、4#锅炉集中控制拓展接口。2、该锅炉控制系统能实现集控、就地两种控制方式。集控、就地控制为独立双线制，可互相切换。每种控制又具有手动、自动功能，锅炉的自动控制按照预先编制的控制程序进行自动控制，并可在锅炉房集中控制室通过鼠标或键盘进行控制。手动控制由设在仪表柜上的按钮进行操作；3、该系统采用集中控制方式，锅炉鼓风、引风、给水泵、炉排、采用智能控制，各自相互独立，运行协调。4、该控制系统装置的设计、制造和调试等符合现行国家

7、或行业标准，具有较高自动化控制水平，达到节能的目的。三、具体技术要求：1、给水系统（1）锅炉的给水为一台水泵对应一台锅炉的供水方式，水位根据设定要求自动调节。水泵的控制采用一用一备控制方式。（2）锅炉水位实现监测、监控。2、锅炉炉排给煤炉排根据蒸汽压力、蒸汽流量、炉膛温度的变化以及风煤比的设定，实现给煤量和鼓风量的自动控制。1#锅炉炉排采用变频调速，留有改为电磁调速的位置；2#锅炉炉排采用电磁调速。3、鼓、引风系统（1）安装微压差变送器来检测炉膛负压，并以此控制引风量，保证炉膛负压相对稳定。（2）鼓、引风系统和给水实现联锁控制。4、排渣控制和锅炉运行状态连锁，可实现自动（手动）开停。和锅炉运行

8、状态连锁可实现自动（手动）开停。5、锅炉安全联锁保护锅炉安全联锁保护主要考虑三个因素：（1）汽包水位的安全保护锅炉汽包水位过低，应停鼓风机、引风机、炉排，并声、光报警。锅炉汽包水位过高发出声、光报警。（2）蒸汽超压：应停鼓风机、引风机、给煤机，并声、光报警。（3）鼓风机、引风机、炉排电动机的联锁保护。鼓风机、引风机、炉排电动机出现任何电气故障，均应联锁停止工作。每台锅炉设置以下参数检测点：压力：共设计3个压力检测点，分别是：1、蒸汽压力2、炉膛负压3、给水压力液位：汽包水位连续测量（电极信号和电感信号两种参数）电流：显示共5点：1、引风机电流2、鼓风机电流3、水泵电流4排污泵电流5出渣机电流温

9、度：1、炉膛温度2、排烟温度3、省煤器进、出水温度流量：对每台锅炉的蒸汽流量检测公共部分设置以下参数检测点：原水池及两处软水池液位检测。炉膛负压、蒸汽压力、给水压力、汽包液位（两种显示）、炉排转速、蒸汽流量、炉膛温度、排烟温度、鼓风机电流、引风机电流、水泵电流、排污泵电流、出渣机电流等信号在仪表盘上可以直观地显示出来。炉膛负压、蒸汽压力、给水压力、汽包液位、炉膛温度、排烟温度、省煤器进、出水温度、引风频率、鼓风频率、炉排转速、水泵频率、原水池液位、2处软水池液位。在计算机显示屏显示出测量数据四、具体控制方案1、锅炉燃烧控制系统具体方法是：采用变频技术、自动化仪器仪表、PID运算来自动调节锅炉的

10、引风、鼓风风量和炉排的给煤量，使炉膛负压保持在一个理想值（你所设定的值，推荐-20-40之间最佳）上，并能根据蒸汽压力自动调整锅炉燃烧力度，减少引风鼓风的启停次数，达到连续燃烧的目的，这对保持炉膛温度，减少机械启动磨损和节约燃煤有很重要的意义。由于整个系统的设计是全自动闭环控制，燃烧和进煤量都是由蒸汽压力和炉膛负压两个参数自动调节的，无须人的参和，司炉工只要根据这批煤的质量设定一下炉排的转速和炉膛的负压值，锅炉就会自动跟踪设定值进入最佳燃烧状况。经多家厂家使用证明，该系统性能十分稳定可靠。2、汽包水位控制全自动恒液位供水系统基于变频控制技术采用最新的PID模糊控制理论开发出的产品.它将锅炉的液

11、位信号，转换成标准信号，经PID运算和纯滞后补偿控制，输出一信号控制水泵的工作频率，实时调节水泵转速，当汽包液位低于设定液位高度时,PID调节器将自动提高水泵的转速增大进水量，当汽包液位高于设定液位高度时，PID调节器将自动降低水泵的转速减少进水量从而实现恒液位供水该控制系统采用工频和变频两种控制方式，当变频出现故障时，可立即切换到原来的工频方式运行，保证锅炉的正常连续运行。3、水池液位控制在原水池进水管上安装电动阀，根据水位传感器检测和设定，控制电动阀的开启。通过检测软水池水位，根据设定要求自动控制软水泵和电动阀的运行，保持软水池水位在要求范围内三、系统控制配置1、工业计算机软件部分微软WI

12、NDOWS2000操作系统昆仑通态MCGS组态软件昆仑通态MCGS运行软件西门子S7-300编程软件SETUP7v5.2+sp1风煤比及风煤比自动寻优软件2、工业计算机部分采用国内最稳定的研华原装工业电脑，配置如下：P42.8GCPU;2GDDR内存；32M显卡；320G硬盘；52XCDROM;4个USB2.0接口；双10/100M网卡；24英寸三星液晶显示器。3、可编程控制器PLC采用德国西门子的S7-300系列可编程控制器内置PID模块。6、压力变送器采用香港上润公司的产品。压力、温度变送显示仪选用日本富士产品。经多家使用，其测量精确、性能非常稳定。5、各动力配电柜都由本公司自行生产，符合

13、国家强制性认证实施要求。有3C认证证书。系统具体配置序号品名规格型号单位数量备注-一-DCS控制设备套11工控机P42.82G320G台12显示器22寸台13组态软件MCGS512点套14使用软件MCGS套15编程软件Setup7v5.2+sp1套16风煤比及风煤比自动寻优软件套17通讯卡CP5611台18PCMPI电缆6ES7972-0C套19操作台台110UPS电源台1二仪表及PLC控制柜套21PLCCPU313C台1X22电源6ES7307台1X234AI/2AOSM334台4X2432k存储器6ES7951-0KE台1X5压力变送器WP-KAS10-1.6MPa台2X6风压变送器WP-

14、DS戈50台1X7温度传感器Pt100支2X8温度传感器K支1X9压力变送显示仪PXR-9BEY台3X10温度变送显示仪PXR-9TEY台2X11电流表WP-LEA台4X212炉排电磁调速器JD-4台1X113炉排变频器CHF100-0022G台1X114电极式水位传感器含显示仪套1X15浮球式水位显示仪套1X16蒸汽流量计LUGQ-150套217隔离模块只14X418继电器只32X19水位照明变压器只20仪表操作柜台2公共控制部分1水池水位传感器5m套32电磁阀台3四变频动力柜1引风、鼓风动力柜800X600X2200台1X222KW变频器（鼓风）CHF100-022G台1X255KW变频器

15、（引风）CHF100-055G台1X22水泵动力柜800X600X1800台118.5KW变频器CHF100-0185G台2四、上位控制系统以上控制一般由S7-300控制器和其他硬件完成控制，而在上位计算机中要完成以下功能：1、系统功能：（1）显示功能：监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。通过丰富的图形画面，将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上；并能将参数以列表或分组等形式显示出来。（2）分析及指令功能：监控系统根据监测到的锅炉运行数据，按照设定好的控制策略，发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。（3）故障诊断和报警

16、功能。（4）通讯功能。使用TCP/IP协议可方便地将过程局域网（LAN）和公司的局域网（LAN）连接起来。其它系统的对象也能通过OPC（用于过程控制的OLE）连接进来,或通过DDE等技术镶嵌进来。2、操作实施方式介绍图形组态集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库、通讯技术于一体。其包括动态显示、历史趋势记录、报警、控制策略组件等。并提供一个友好的用户界面，使用户在不用编代码的情况下，即可生成需要的使用软件。具体操作可在下面界面中实施：（1）总貌画面总貌画面显示：在屏幕上集中显示系统内所有锅炉运行状态。点击各台锅炉台号即能调出其单台锅炉详细分组画面。（2）分组画面每台锅炉设计有8个操作画面，

17、锅炉本体流程图是分组画面的主介面，在此面上显示锅炉系统各电机的运行状态。采集显示汽包水位，蒸汽压力、炉膛负压等重要参数，同时通过鼠标点击可以调出七个窗口画面：（3）参数显示画面；数字量-显示引风、鼓风、炉排、出渣、给煤输送带电机、分煤器的工作状态。模拟量-汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、引风速度、鼓风速度、炉排速度、煤仓料位高度等参数棒图-可以显示过程变量的变化，如棒图表示锅炉汽包水的液位，棒图能以水平或垂直的方式显示。（4）电气操作画面；在此画面上可以选择锅炉运行的方式手动方式、自动方式在选择手动方式时可以单独启动和停止各电机，不受联锁互锁控制。在选择自动方式时只要点击启动,锅炉就会依照事先设

18、定好的启动程序来控制各电机的运行。按照设定好的控制策略，发出控制指令，调节锅炉各系统的运行设备。（5）报表显示画面；按客户及工艺要求制作报表，报表数据的收集和打印是可以按照用户定义的时间间隔自动进行或事件驱动方式或操作员命令方式。报表类型如下：-班报表-日报表-月报表本系统提供320G的存储空间，因此系统对报警、信息、操作指令、历史趋势等事件及时间作为历史数据存储，可以保持一年以上。并且以上记录可以自动或人为地转移到外部存储介质如光盘，磁盘及MO等。（6）报警总貌画面；主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从而使锅炉的安全运行等级大大的提高。同时，对报警的档案管理可使业主对于锅炉

19、运行的各种问题、弱点等了如指掌。为保证锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点，并发出声光信号。报警相关的显示功能使用户定义的显示画面和每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。如高、低水位报警；水泵异常报警；蒸汽超压报警等。（7）设定参数画面；在此画面可以根据操作权限设定以下各参数：汽包液位高度设定、蒸汽压力设定、炉膛负压设定等。（8）系统维护画面；系统维护人员通过系统维护画面能方便地进行整个系统的维护工作。在这些画面上，维护人员能方便地观察到整个系统

20、的情况及系统故障位置及原因。系统维护画面包括以下内容:-系统诊断画面-系统维护画面-系统使用情况画面-设备状态画面3、登录及权限系统采用口令方式区别操作员和工程师。严格地区分不同人拥有不同的操作权操作员层：只能对设定好的画面进行切换、操作和监视，无权更改参数及退出和最小化系统。工程师层：可对系统进行组态，参数设置、退出系统。如工程师通过RTC改变了某些控制结构，则改变立即生效，且可在线存入控制器。五、该套控制设备的特点1、具有友好的人机界面，保护功能完善。由于采用上位机控制，操作者能通过电脑显示屏及时了解锅炉燃烧的状况，鼓引风的速度、炉膛负压，水位高度等实时参数，并能在极高或极低水位、超压时发

21、出声光报警，同时能联锁鼓引风运行。2、实现了智能化控制，降低了操作人员的工作强度，蒸汽压力平稳。3、电机启动电流小，启动转矩大，具有良好软启动性能，在0-100%额定转速范围内实现无级平滑自动调速。4、由于采用了恒液位供水，提高了锅炉运行的效率和可靠性。5、控制系统设计时采用工频和变频两种方式，正常时采用DCS控制模式，万一系统出现故障可及时切换到工频模式，两种方式互为备用6、上位机系统和控制系统是分开运行的，上位机是负责参数的监视、设定，控制器负责数据的采集和运行，即使上位机发生了故障，控制器也能根据原先的程序正常运行。7、节能效果好。该控制系统节电均可达30%以上。节煤在5%左右。二台锅炉

22、自动节能控制系统改造总费用约为51万元。其中锅炉热工检测和控制设备（2套）约为36万元；变频柜（3台）约为15万元，具体报价表如下：朔里煤矿2台锅炉热工检测和控制系统序号品名规格型号单位数量单价（元）金额（元）备注一一一DCS控制设备套11工控机P42.81G80G台1950095002显示器24寸台1260026003组态软件MCGS512点套1150004使用软件MCGS套1150005编程软件Setup7v5.2+sp1套135006风煤比及风煤比自动寻优软件套17PCMPI电缆6ES7972-0C套1120012008通讯卡CP5611台1850085009操作台台155005500小计60800-二二仪表及PLC控制柜套21PLCCPU313C台1X213500270002电源6ES7307台1X22680536034AI/2AO模块SM334台4X2685054800432k存储器6ES7951-0KE台1X295019005压力变送器WP-KAS10-1.6MPa台2X2160064006微压差变送器WP-500台1X22