關于鍋爐自動系統節煤的測算

宋宇 孫樂群 金仕雨

【摘? 要】隨著國家能源供給側改革的實施，以及環保要求的不斷增加，能源消耗系統的運行效率需要不斷提高，更多的燃煤企業已經通過技術的升級來解決此類問題，熱電企業燃煤鍋爐自動控制系統以及母管協調控制系統的投運不斷提高鍋爐的運行效率，該系統已經得到大量的普及，而投運后的自動系統能否達到預期效果，就需要一種測算方法能夠驗證，同時，由于各控制系統調整方式的不同，以及調整控制參數的范圍有所區別，所以難以對比各種控制方式的優缺點及節能型，從而為了能夠在日后對完善自動系統的調整方法起到更好的作用，通過此種算法進行燃煤消耗的測算及節煤率測算，能夠有效地解決上述問題。本文主要是對鍋爐自動系統改造后與改造前的節煤測算。

【關鍵詞】鍋爐自動系統;燃煤消耗;節煤率;節煤測算

1前言

在鍋爐自動控制系統的改造過程中，其中包括燃煤系統自動控制、給水系統自動控制等控制系統，無論是通過協調控制還是人工操作，都有不同的調整參考，人工操作同樣如此，在調整過程中可根據氧量調整煙風系統、也可根據床溫、床壓的因素進行調整控制，同理，給煤系統也可根據床溫、主蒸汽流量、主蒸汽壓力進行調整控制，其最終達到的效果不僅要保證產品產量及質量的合格外，還要對燃燒過程中的經濟性進行測算，其中主要有兩種方法可以對鍋爐燃燒的經濟性進行測算：1）通過燃燒后的灰渣含碳量測算，推倒出鍋爐燃盡率，鍋爐燃燒過程中由于煙風系統及給煤系統的配合使其氧量在燃燒反應最充分的范圍內，使其灰渣含碳量下降，燃料能夠將熱量完全傳遞給鍋爐，提高燃燒的經濟性。2）通過對產出蒸汽的焓值與給煤量的關系進行前后對比，折算為同焓值的蒸汽，通過調整控制方式，使其燃煤量的降低，降低成本，提高經濟性。

2灰渣含碳量測算方法

灰渣含碳量的測算，在爐渣的不同位置選取粒度大小、硬度大小、顏色深淺各異10點，所選點需有代表性，可以充分反映出灰渣的真實情況。將灰渣充分均勻混合后進行縮樣至50克。將取回樣本進行烘干、粉碎后即得到分析樣本。將樣本放入坩堝內在溫度50±25℃進行灼燒，后稱其質量為G，將約為1克的干灰渣放入恒中坩堝記錄重量為G1，再次將樣本在溫度850±25℃進行灼燒，冷卻后稱重為G2.

3節煤率的計算方法

3.1給煤量熱值計算

在鍋爐運行過程中，燃煤從原煤斗通過稱重皮帶至鍋爐爐膛中，這一過程中，由于長時間、短間隔的對鍋爐給煤進行稱重采集，最終得到一個較為可靠的鍋爐燃燒給煤量，t為測算時間，n為給煤機數量，T為一小時的采樣頻次，Gij為第i臺給煤機j時刻的給煤量，則測算過程中鍋爐的總給煤量M為：

3.2鍋爐蒸發量的統計

在鍋爐燃燒過程中，產出蒸汽品質主要有兩項指標，分別為壓力和溫度，由于運行過程中，壓力和溫度的不斷變化，無法進行比較，故通過控制恒定的出口流量，來比較焓值的大小，通過焓值的折算確定鍋爐蒸發量。根據飽和蒸汽溫度與焓值的關系以及壓力與焓值的關系圖中可以看出，同壓力下溫度與焓值約為線性關系，同溫度下壓力與焓值同樣約為線性關系，可以得到：H為某一時刻蒸汽溫度對應的焓值，公式（4），H為某一時刻蒸汽壓力對應的焓值，公式（5）。

3.3節煤率的計算

根據上式分別可以計算出某段時間內鍋爐的蒸汽流量及給煤總熱量，分別采用手動調整級自動調整測算相應數值，則可推導出節煤率：

4實例：

某電廠裝機容量4×220t/h+50MW+25MW+12MW，4臺鍋爐均為循環流化床鍋爐，在對4臺爐的自動控制系統進行改造后，為體現出實際的節能效果，分別對其灰渣含碳量及節煤率進行測算，測算日期為2018年12月1日至2018年12月31日，測算時間為31天，運行方式為1#、2#、3#鍋爐運行時，一臺鍋爐為手動一臺鍋爐為自動運行，每臺鍋爐運行測算一周。第一周1#鍋爐為手動控制，2#、3#鍋爐為自動控制（定負荷控制方式），第二周2#鍋爐為手動控制，1#、3#鍋爐為自動控制，第三周1#、4#鍋爐切換運行，3#鍋爐為手動控制，2#、4#鍋爐為自動控制，第四周4#鍋爐為手動控制，2#、3#鍋爐為自動控制。并且，每日對灰渣含碳量進行分析一次。

鍋爐額定蒸汽參數范圍為520℃～540℃，壓力為8.0MPa～9.6MPa，煤的發熱量隨每次上煤過程中（每4小時上煤一次）進行化驗，化驗點取12個，化驗頻次為5s每次，根據蒸汽壓力、溫度與焓值的關系表進行采集。測試結束后，分別對每臺爐進行了168小時的測試數據及7組灰渣含碳量的分析數據。

測試結果為：

1#鍋爐手動運行方式下，給煤總熱量為9.408*10kj/kg，歸算后的蒸發量為33611t，1#鍋爐自動運行方式下，給煤總熱量為9.430*10kj/kg，歸算后的蒸發量為34282t，根據公式（5）可得到節煤率為1.78%;1#鍋爐手動時7天平均飛灰含碳量為9.45%，爐渣含碳量為2.89%，1#鍋爐自動時7天平均飛灰含碳量為9.19%，爐渣含碳量為2.76%，灰渣含碳量降低2.8%。

2#手動運行方式下，給煤總熱量為9.617*10kj/kg，歸算后的蒸發量為33267t，2#鍋爐自動運行方式下，給煤總熱量為9.379*10kj/kg，歸算后的蒸發量為33112t，節煤率2.02%;2#鍋爐手動時7天平均飛灰含碳量為10.25%，爐渣含碳量為3.31%，2#鍋爐自動時7天平均飛灰含碳量為9.56%，爐渣含碳量為3.12%，灰渣含碳量降低6%。

3#鍋爐手動運行方式下，給煤總熱量為1.017*10kj/kg，歸算后的蒸發量為36121t，3#鍋爐自動運行方式下，給煤總熱量為1.008*10kj/kg，歸算后的蒸發量為36427t，節煤率1.77%;3#鍋爐手動時7天平均飛灰含碳量為8.90%，爐渣含碳量為2.41%，1#鍋爐自動時7天平均飛灰含碳量為8.78%，爐渣含碳量為2.30%，灰渣含碳量降低1.9%。

4#鍋爐手動運行方式下，給煤總熱量為9.389*10kj/kg，歸算后的蒸發量為33996t，4#鍋爐自動運行方式下，給煤總熱量為9.456*10kj/kg，歸算后的蒸發量為34727t，節煤率1.41%。4#鍋爐手動時7天平均飛灰含碳量為9.73%，爐渣含碳量為2.93%，4#鍋爐自動時7天平均飛灰含碳量為9.55%，爐渣含碳量為2.82%，灰渣含碳量降低2.2%。

5結論

綜上所述，鍋爐燃燒自動控制系統除了能夠降低操作人員勞動強度，提高設備使用周期等有利因素外，由于其響應速度快，調整更加及時，參數范圍控制更加精細，使得鍋爐在燃燒過程中，煤與空氣反應更為充分，降低了能源損耗，對于DCS控制系統的鍋爐，無法直接準確的測量鍋爐燃煤效率及節煤率，但通過此方法，利用DCS能夠進行大數據采集存儲的特點，可以有效的對實際運行時的參數及其運行情況進行計算分析，結果準確、簡單，實用性更高，也更全面。

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（作者單位：中國石油吉林石化公司動力一廠）